電子汽車衡的工作原理及故障維修*

徐軍濤

(河南省新鄉(xiāng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南 新鄉(xiāng) 453002)

電子汽車衡現(xiàn)在廣泛用于各種企業(yè)，由于電子汽車衡是用于貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具，所以各級(jí)質(zhì)監(jiān)部門都比較注重對(duì)其監(jiān)管。但在實(shí)際工作中，因?yàn)闄z定人員對(duì)電子汽車衡的工作原理及維修知識(shí)的缺乏，對(duì)有問題的電子汽車衡束手無策。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，著重介紹電子汽車衡的工作原理及常見故障的維修方法。

1 電子汽車衡的工作原理

1.1 電子汽車衡的構(gòu)造

電子汽車衡主要是由承載器(秤體)，載荷傳遞裝置，載荷測(cè)量裝置，三部分組成［1］。

電子汽車衡是利用物體的重力來測(cè)量物體質(zhì)量的計(jì)量器具，其工作原理是:將物體施加在承載器上，通過載荷傳遞裝置將物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓?，該重力由稱重傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸入給微處理器(CPU)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)接受鍵盤指令，輸出顯示數(shù)據(jù)，并進(jìn)行打印。這樣的顯示數(shù)據(jù)與物體的質(zhì)量成正比，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)物體質(zhì)量的測(cè)量，如圖1所示。

圖1 電子汽車衡工作原理

電子汽車衡秤體面積根據(jù)被測(cè)物體的形狀，尺寸及稱重方式確定。但必須保證足夠的強(qiáng)度和剛度，一般來說，在最大安全載荷下的撓度一般不大于1/1000，最壞的選擇應(yīng)不大于1/600，其支承稱重傳感器的關(guān)鍵部件其撓度應(yīng)更小一點(diǎn)，并有較高的自振頻率及良好的穩(wěn)定性。

載荷傳遞裝置是指將承載器上的載荷所產(chǎn)生的力傳遞到載荷測(cè)量裝置的部分。對(duì)電子秤是指稱重傳感器。載荷測(cè)量裝置是指通過平衡裝置平衡來自傳遞裝置的力，用來測(cè)量載荷質(zhì)量的部分，對(duì)電子秤是指顯示器，打印機(jī)及外置顯示器。

1.2 稱重傳感器轉(zhuǎn)換原理

稱重傳感器一般分電阻應(yīng)變式、電容式、壓電式、壓磁式、電感式、振頻式多種。目前常用的是電阻應(yīng)變式，其次是電容式。電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量原理是將電阻應(yīng)變片貼在金屬?gòu)椥栽希?dāng)彈性元件受力產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片的電阻值會(huì)發(fā)生變化，測(cè)出電阻變化的大小，就對(duì)應(yīng)測(cè)量出所受力的大小。實(shí)用型的傳感器是將四個(gè)應(yīng)變片組成橋路，二橫二豎貼在彈性體上，加上電壓，當(dāng)彈性體受壓發(fā)生形變，而使電橋產(chǎn)生不平衡電壓輸出。這個(gè)電壓信號(hào)就和重力的大小成正比。供橋電壓一般在5V—15VDC［2］，原理圖如圖2。

1.3 如何選配傳感器的額定稱量

選擇傳感器應(yīng)考慮多種因素，主要是傳感器的額定載荷，輸出靈敏度，最大分度數(shù)，最小檢定分度值，傳感器材料和使用環(huán)境等。額定載荷選擇有以下兩種方法:

1)簡(jiǎn)單估算法:在考慮了最大秤量，偏載(汽車衡的軸載荷)，最大添加皮重，秤臺(tái)重的情況下，秤的最大秤量應(yīng)在傳感器額定總載荷的40%～75%之間為易。例一臺(tái)60t電子衡3×12平方米的兩節(jié)秤，需6只傳感器，每只傳感器20t，則60t/120t=50%，軸載荷2×20=40t(合理)。

2)計(jì)算法:由以下公式計(jì)算［3］

Emax≥Q、A、R/N

Emax稱重傳感器的最大載荷(單只)

N稱重傳感器的個(gè)數(shù)

R縮比(對(duì)使用傳感器者選1)

Q修正系數(shù)(含安全系數(shù)等，一般選1.33～1.65)

A秤的最大秤量、秤臺(tái)重，最大添加皮重之和。

例:一臺(tái)汽車衡最大秤量max=100t，3×18平方米，三節(jié)組合。需8只傳感器，軸載荷50t，最大添加皮重 20t，秤臺(tái)重 12t，

解:根據(jù)題意，A=100+12+20=132(t)

選修正系數(shù) Q=1.5

因沒有24.75t的傳感器，可就近選25t傳感器。軸載荷50t，兩個(gè)傳感器剛好50t，符合要求。實(shí)際選用時(shí)，可選25t傳感8只。也可選30t傳感器8只。如果再選大或選小，都不合理。

2 電子汽車衡的故障診斷方法

電子汽車衡一旦出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行分析，檢查，調(diào)修，檢定合格后才能使用。在熟悉原理的基礎(chǔ)上，電子汽車衡常見故障判斷方法有:一是觀察法，觀察電子衡是否有異常情況，如虛焊、脫焊、斷線、錯(cuò)裝、燒焦、氣味、短路、碰接、組件變色、保險(xiǎn)絲燒壞、接線盒受潮、秤臺(tái)上下左右是否有雜物，并進(jìn)行處理之;二是試探比較法，拔去某個(gè)部件，換上模擬部件，如利用模擬器檢查儀表是否有故障還是接線盒和傳感器故障，也可用同類儀表進(jìn)行調(diào)換檢查;三是靜態(tài)特性測(cè)量法，檢查傳感器靜態(tài)特性，檢查接線盒是否有故障，信號(hào)線是否有斷線或絕緣不好;四是原理測(cè)量法(動(dòng)態(tài)測(cè)量)，如測(cè)量?jī)x表輸出的激勵(lì)電壓是否正確，每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)及系統(tǒng)總信號(hào)是否正常;五是升溫法，有些儀表性能不好，通電時(shí)間長(zhǎng)了，儀表溫度升高，會(huì)出現(xiàn)故障;六是電源拉偏法，一般儀表使用電源電壓220v±15%供電，即在187v～242v都能正常工作，可用調(diào)壓器將電源電壓拉偏至187v～242v范圍。觀察儀表是否正常;七是敲擊法，輕敲儀表，接線盒等，觀察是否有虛焊和接觸不良的現(xiàn)象;八是故障代碼模擬法，利用儀表自動(dòng)診斷顯示的故障代碼來找出故障原因，并處理之。

3 常見故障的故障原因及解決方法

1)電源不通。排除方法是:檢查保險(xiǎn)絲是否燒斷，檢查電源是否接通，檢查電源插頭是否插牢或斷線。

2)儀表損壞。儀表電源部分損壞，更換儀表。

3)顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或漂移。

a.導(dǎo)線接觸不良，檢查各導(dǎo)線連接頭(點(diǎn))是否接觸良好。

b.穩(wěn)壓電源輸出不穩(wěn)，用萬用表檢查電源電壓。

c.供橋電壓故障，用萬用表檢查是否符合要求。

d.接線盒內(nèi)受潮，用電吹風(fēng)吹干。

e.信號(hào)線及傳感器線被鼠咬、砸傷、壓斷、絕緣降低等，處理之。

f.傳感器有故障，修理，更換。

g.儀表故障，修理，更換。

4)造成稱重顯示數(shù)據(jù)誤差及偏載誤差的原因

a.秤臺(tái)不靈活，①有異物卡死，檢查秤臺(tái)四周底部，排除異物。②限位螺栓卡死，調(diào)整限位螺栓。

b.傳感器有故障，檢查修理，更換。

c.秤體設(shè)計(jì)缺陷，剛度不足。

d.長(zhǎng)期使用后，傳感器性能有變化，(在傳感器性能還能使用的情況下)重新標(biāo)定。

e.土建基礎(chǔ)承載力不夠。

f.秤體安裝缺陷，傳感器支點(diǎn)不正，受力不均勻等。

5)稱重傳感器常見故障及處理方法。

常見故障有:一是信號(hào)線壓傷，斷線;二是傳感器橋路中焊點(diǎn)虛焊，脫焊，電阻應(yīng)變片斷線;三是電阻應(yīng)變片粘貼不好，與彈性體面離開或輕微離開(俗稱離片);四是傳感器長(zhǎng)期使用性能變壞;五是傳感器過載被壓壞(多發(fā)生于懸臂梁傳感器);六是傳感器長(zhǎng)期使用后絕緣下降。

處理方法:

a.阻抗測(cè)量法，對(duì)700Ω應(yīng)變片傳感器，輸入阻抗為770±5Ω，輸出阻抗為700±2Ω;對(duì)350Ω應(yīng)變片傳感器，輸入阻抗380±5Ω，輸出阻抗350±2Ω。如果相差較大，可能損壞。b.信號(hào)輸出法，給儀表通電，將傳感器信號(hào)線拆掉，在無載荷狀態(tài)下，用萬用表量信號(hào)輸出毫伏數(shù)。其估算方法是:激勵(lì)電壓為μ(v)傳感器靈敏度為C(mv)傳感器額定載荷為M(kg)，則μ×C÷M(mv)，如果測(cè)出的毫伏數(shù)不一致，超出計(jì)算值過大的或不穩(wěn)定，可判斷傳感器有故障。在使用現(xiàn)場(chǎng)，傳感器上都有秤臺(tái)重這一固定載荷，測(cè)出的毫伏數(shù)反映了秤臺(tái)重這個(gè)因素，特別是二節(jié)以上的秤，兩頭的傳感器受力小，測(cè)出毫伏數(shù)小一些，中間的傳感器受力大，測(cè)出的毫伏數(shù)會(huì)大一些，順著秤臺(tái)方向，對(duì)稱觀察兩只傳感器輸出毫伏數(shù)，如果輸出毫伏數(shù)很接近，說明安裝合理，如果輸出毫伏數(shù)相差較大，說明安裝不良，或某個(gè)傳感器有問題。為進(jìn)一步證明，可將對(duì)稱的傳感器接線位置對(duì)調(diào)，重測(cè)毫伏數(shù)，觀察輸出毫伏數(shù)變化情況，來判斷是安裝問題還是傳感器問題。此方法對(duì)檢查傳感器是否被壓壞很有效。

c.計(jì)量檢定法:輕微離片或性能下降者可通過計(jì)量檢定發(fā)現(xiàn)。

d.測(cè)量傳感器絕緣性能:在沒有兆歐表的情況下，用萬用表20MΩ檔，表棒一頭搭接在屏蔽線上，另一頭搭接在信號(hào)線上(輸出，輸入均可)，如果萬用表顯示無窮大(數(shù)字式萬用表為1，如果是指針式萬用表，要大于20MΩ)，則傳感器是好的，反之，可能損壞。

e.觀察法:①檢查傳感器導(dǎo)線是否斷裂、搭線、鼠咬等。②加載檢查四角誤差，是否可以調(diào)整，示值是否漂移，不能調(diào)整或顯示數(shù)值漂移者，該傳感器壞。

6)電子衡顯示線性誤差大的原因及處理

目前生產(chǎn)的稱重顯示器和傳感器的線性度大都能滿足三級(jí)衡器的要求。電子衡顯示數(shù)值線性誤差大的原因主要有四點(diǎn):一是安裝不良，二是角差未調(diào)好，三是未合理選配傳感器，四是秤臺(tái)質(zhì)量差。

a.安裝不良，主要是支點(diǎn)不正中，受力不均勻，重新安裝。

b.角差未調(diào)好，應(yīng)仔細(xì)調(diào)整，最好反復(fù)兩次以上。

c.合理配置傳感器，合理選擇額定載荷，挑選傳感器的靈敏度應(yīng)接近一致，挑選傳感器的輸出阻抗應(yīng)接近一致。

d.秤臺(tái)剛度不足，下懸度大(即撓度大)。

7)電子汽車衡在使用過程中有時(shí)不回零的原因

a.安裝不良，有些支點(diǎn)不正中，受力不均勻。

b.秤臺(tái)周圍有異物卡死，限位螺栓卡死。

c.零點(diǎn)跟蹤過大。

最后，建議處理完故障后進(jìn)行小結(jié)，以積累經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提高維修效率?？傊ㄟ^不斷的理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，來增強(qiáng)自己的業(yè)務(wù)能力和水平。

［1］張文惠.電子汽車衡超載性能的調(diào)試與維護(hù)［J］.工業(yè)計(jì)量，1992，(3):23－24.

［2］劉金定.電子汽車衡的調(diào)校［J］.計(jì)量技術(shù)，1996，(5):38 －39.

［3］電子汽車衡的正確安裝調(diào)試及維修［N］.山東科技報(bào)，2000