電子汽車衡常見故障分析與處理

曹奉城 上海鐵路局科研所

貨運(yùn)作為鐵路的主要運(yùn)輸方式之一，在鐵路運(yùn)輸中起著至關(guān)重要的作用。近年來，伴隨著鐵路建設(shè)不斷向高速、重載的方向迅猛發(fā)展，運(yùn)輸事故也時(shí)有發(fā)生。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，相當(dāng)一部分事故是由貨車超載引起的。SCS 型電子汽車衡能有效防止貨車超載，并且具有稱重迅速準(zhǔn)確，工作性能穩(wěn)定可靠，操作使用方便，安裝維護(hù)簡便等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于鐵路貨場，對保證鐵路運(yùn)輸安全起著重要作用。

1 SCS 型電子汽車衡的組成與工作原理

SCS 型電子汽車衡由稱重部分（秤體)和顯示部分（儀表和信號電纜）兩大單元組成。工作原理:當(dāng)承重貨車進(jìn)入秤臺后，在物體重力作用下，使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生變形，粘貼于彈性體上的應(yīng)變計(jì)橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數(shù)值成比例的電信號并至稱重顯示儀表進(jìn)行模擬放大，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，用微處理機(jī)處理后，直接顯示貨車的重量數(shù)據(jù)。稱重顯示儀表再將重量數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)綜合處理，打印出各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、稱重單據(jù)等。稱重顯示儀表還將重量數(shù)據(jù)傳送到自動顯示報(bào)秤量器，在大屏幕上顯示并報(bào)出稱重?cái)?shù)據(jù)（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

2 SCS 型電子汽車衡常見故障分析與處理

2.1 故障分析的基本方法與要求

電子汽車衡一旦出現(xiàn)故障, 需要進(jìn)行分析、檢查、調(diào)修，檢定合格后才能投入使用。

（1）在熟悉原理的基礎(chǔ)上，可通過直觀檢查法、分割法、原件置換法、電阻電壓測量法等行之有效的方法逐段檢查、分析、判斷。鑒于故障的多樣性，分析思路顯得尤為重要。只要檢修思路對，就可觸類旁通，舉一反三。

（2）熟記電路中各主要測試點(diǎn)的電阻值、電壓值。此外，對重要的元件開路或短路可能會產(chǎn)生的后果也應(yīng)做到心中有數(shù)。

（3）需熟練掌握常用測試儀表的使用以及元件好壞的判別方法。目前，電子汽車衡基本上采用大中規(guī)模集成電路單片機(jī)控制的稱重顯示儀表，因此，在掌握整個(gè)原理的基礎(chǔ)上，要對AT89C 系列單片機(jī)和各集成塊的性能、技術(shù)參數(shù)和引腳定義有足夠的了解，這樣有助于提高排除故障的能力。

（4）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。

2.2 故障查找步驟

SCS 型電子汽車衡發(fā)生故障時(shí)，可按照上述故障查找方法和要求，逐步進(jìn)行查找分析，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對出現(xiàn)的故障直接查找故障部位，采用分段排除法直接查找故障原因。其具體方法是，先拔下稱重顯示儀表的傳感器輸入端插頭，將模擬傳感器的插頭接入稱重顯示儀表傳感器接口，觀察儀表的顯示情況，判斷其是否有故障。如果儀表顯示正常，說明故障在儀表以外部分；如果儀表顯示正常，則說明故障在儀表部分。該方法可快速對儀表進(jìn)行故障排查。

2.3 故障分析及解決

（1）數(shù)字跳變

電源電壓不穩(wěn)。解決方法：配備穩(wěn)壓電源。

接線盒受潮。解決方法：晾曬或電吹風(fēng)吹干。

接線盒內(nèi)接線不牢或端子氧化。解決方法：重新接線或用砂紙打磨接線端子。

接線盒及儀表電纜因鼠咬或磨損等原因破損。解決方法：更換電纜線。

傳感器漂移或損壞。解決方法：查找損壞的傳感器并更換。

秤臺未接地。解決方法：將秤體部位接地。

儀表接地端末接地。解決方法：將儀表電源線接地端插頭接地。

儀表傳感器插頭（插座）氧化或接觸不良。解決方法：更換插頭（插座）。

無線電射頻干擾。解決方法：排除干擾源。

稱重儀表損壞。解決方法：送專門技術(shù)部門維修或更換。

基礎(chǔ)下沉變形。解決方法：重新調(diào)整傳感器，確保每只傳感器均勻受力。

（2）顯示重量不準(zhǔn)

秤臺四周有異物卡住。解決方法：清除異物。

秤臺底部有異物卡住。解決方法：清除秤臺底部異物。

限位裝置頂住或異物卡住。解決方法：調(diào)整限位間隙（2～3）mm，清除異物。

傳感器損壞。解決方法：排除故障傳感器，更換新傳感器。

儀表損壞。解決方法：送專門技術(shù)部門維修或更換。

傳感器安裝受力不均。解決方法：重新調(diào)整傳感器，使受力均勻。

2.4 傳感器故障判斷

從以上情況可以看出，許多故障是由于傳感器損壞而造成SCS 型電子汽車衡的計(jì)量不準(zhǔn)。儀表故障采用模擬傳感器檢測出來，而傳感器的故障檢測采用以下幾種方法：

（1）測量輸入、輸出阻抗。將傳感器依次從接線盒內(nèi)接線排脫離，分別測量輸入阻抗、輸出阻抗。如橋式傳感器輸入阻抗一般在800 Ω，輸出阻抗一般在700 Ω 左右。如果輸入、輸出阻抗均為斷路，可能是傳感器電纜折斷或傳感器應(yīng)變片燒毀造成的；如果輸入、輸出阻抗不穩(wěn)定，可能是信號線絕緣層破裂，絕緣性能下降，或傳感器受潮等原因?qū)е聵蚵吠瑥椥泽w絕緣不良造成的。

（2）測量傳感器的輸出信號和傳感器零點(diǎn)輸出信號。一般小于滿量程輸出信號的±1%，依次將某只傳感器輸出端從接線盒接線排端子上拆下，打開儀表電源，用數(shù)字萬用表測傳感器輸出端電壓信號。在空秤情況下，該電壓一般在（0.2～2）mV 之間，如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此范圍，說明傳感器零點(diǎn)輸出較大，可能是傳感器彈性體因過載產(chǎn)生永久塑性變形；如果無電信號輸出，可能為傳感器已損壞。

（3）測量傳感器加載狀態(tài)輸出信號。按上述方法測量傳感器空秤時(shí)輸出信號，先記錄傳感器輸出信號U0，再在秤體傳感器上方加載一適當(dāng)載荷，測量其輸出信號值的變化。設(shè)單只傳感器額定載荷為L, 實(shí)際加載到傳感器上方載荷的力為F，如果儀表供電電壓為IX:12V，則此時(shí)測量該只傳感器輸出端信號電壓值U:12×2XF/L(mV)，如果測量值約等于U+U0，則說明傳感器無故障；若測量值約等于U，則該傳感器可能因應(yīng)變計(jì)受潮引起。

2.5 接線調(diào)整盒和稱重傳感器的檢查

首先，檢查接線盒，看有無水汽進(jìn)入。如有，則用酒精擦洗，清潔內(nèi)部，然后用電吹風(fēng)吹干，并進(jìn)一步檢查接線有無短路和松動。多只傳感器并聯(lián)工作時(shí)，一般要通過接線調(diào)整盒，使稱重傳感器和稱重儀表連接。為解決電子衡的偏載誤差，其常用的方式有兩種：一是調(diào)整各稱重傳感器的輸入電阻，可調(diào)范圍較小，且會引起零點(diǎn)變化。二是調(diào)整各稱重傳感器的輸出電阻，可調(diào)范圍較大，不會引起零點(diǎn)變化，但需隔離電阻。方式二目前采用較廣泛。第二種方式的接線原理見圖2。

圖2 接線原理圖

按圖作如下檢測。測量電阻時(shí)，應(yīng)切斷稱重儀表電源，拔下接線調(diào)整盒與儀表間的插頭。

（1）檢測總輸入電阻。即測量橋壓正（+EXC）和橋壓負(fù)（-EXC）之間的電阻。其正常阻值約為傳感器輸入電阻Ri /傳感器的只數(shù)n。

（2）檢測總輸出電阻。即測量輸出正（+SIG）和輸出負(fù)(-SIG)之間的電阻。其正常阻值約為（5 kΩ+傳感器輸出電阻R）/傳感器的只數(shù)n。

（3）檢測總的絕緣電阻。因萬用表中的電壓較低，一般不超過10 V，故所測絕緣電阻不可靠。我們提倡用50 V 兆歐表，測量屏蔽線（SHIELD）和其它線之間的電阻。正常值要求大于200 mΩ 為佳。上述三項(xiàng)中，如發(fā)現(xiàn)其中有一項(xiàng)阻值差異大，則應(yīng)按下一步繼續(xù)檢測查找。

（4）逐一焊開各傳感器的接線，測量其單獨(dú)的輸入、輸出電阻和絕緣電阻。

（5）測量供橋電壓，以8142 系列稱重儀表為例，正常為12.48 V 左右，數(shù)值穩(wěn)定，紋波小于1 mV。

（6）測量空秤時(shí)的總輸出信號電壓值，并與以往正常情況下對照比較。

（7）測量每個(gè)傳感器的輸出信號電壓值，并與以往值相比較。

通過以上檢測，基本上能查出故障的原因并判斷出秤臺受力不正常之處。

2.6 案例

（1）故障現(xiàn)象：一臺30 t 電子汽車衡在稱量時(shí)?？坎煌恢脭?shù)值差異大。

分析：可能是傳感器損壞，使用萬用表按上述方法檢查傳感器。

排除：更換傳感器、重新標(biāo)定。

（2）故障現(xiàn)象：一臺80 t 電子汽車衡，開機(jī)后顯示不穩(wěn)定。

分析：儀表電源處未接地。

排除：將電源接地端子接入電子衡器專用接地網(wǎng)。

（3）故障現(xiàn)象：一臺100 t 電子汽車衡，在40 t 下稱量時(shí)稱重?cái)?shù)值準(zhǔn)確，大于40 t 稱重?cái)?shù)值明顯減小。

分析：秤臺底部有異物，小秤量時(shí)秤臺變形小，沒有碰到異物，大秤量時(shí)秤臺變形大，異物托住秤臺。

排除：清除秤臺底部異物。

（4）故障現(xiàn)象：打開儀表電源，儀表顯示一個(gè)數(shù)值，此時(shí)不能清零。

分析：一般是某只傳感器損壞。采用壓點(diǎn)（偏載）法或其他萬用表方法檢測。

排除：更換傳感器、重新標(biāo)定。

（5）故障現(xiàn)象：一臺50 t 電子汽車衡，稱重后儀表留數(shù)，不回零。

分析：可能是秤臺周圍有異物卡住。限位間隙過小或有異物卡住。

排除：清理秤臺四周間隙，查看限位清理異物并調(diào)整（2～3）mm 合適間隙。

（6）故障現(xiàn)象：一臺120 t 電子汽車衡，早晚稱重時(shí)儀表稱重?cái)?shù)值不準(zhǔn)，中午恢復(fù)正常。

分析：接線盒密封差，有潮氣進(jìn)入，早晚氣溫低，潮氣變?yōu)樗槁溆诰€路板上引起短路；中午氣溫高，線路板上水珠又變成水汽。

排除：接線盒內(nèi)部用吹風(fēng)機(jī)吹干，重新緊固接線盒各緊固件，加強(qiáng)密封。

（7）故障現(xiàn)象：儀表無顯示也無指示光標(biāo)。

分析：供電電源是否正常，兩端插座是否接觸良好。

排除：更換保險(xiǎn)管、插頭、插座。

（8）故障現(xiàn)象：一臺100 t 電子汽車衡，稱重過程中稱量不準(zhǔn)。

分析：接線盒的接線排處，有一根傳感器信號線上銅線頭搭接到其他接線排端子上，由于秤體上車后晃動，使該銅線時(shí)而接觸，時(shí)而不接觸，造成稱重不穩(wěn)定。

排除：重新整理傳感器接頭，在端部燙錫，重新壓緊在接線排上。

3 結(jié)束語

鐵路貨場SCS 型電子汽車衡是保證鐵路貨物運(yùn)輸安全不可缺少的一部分，對它進(jìn)行技術(shù)層面的分析和消化，將直接影響SCS 型電子汽車衡的使用狀態(tài)。通過在實(shí)踐中不斷總結(jié)和摸索整理出一套比較完善的故障分析與處理方法，將能極大地提高貨物計(jì)量的準(zhǔn)確率，保障鐵路運(yùn)輸安全、高效。