電子汽車衡的故障分析及處理

一、引言

淮北礦區現有近50臺SCS—50/60/100系列全電子無基坑汽車衡，作為用于煤炭等大宗物料銷售用的稱重計量設備，其稱重系統具有稱重計量簡便、分辨率高、稱重數字顯示、功能完善、性能穩定可靠、重量信號可遠傳等優點。但由于礦區電子汽車衡所處的工業環境比較惡劣復雜，加之稱重頻繁，超載使用、缺乏必要的維護保養，經常出現故障，嚴重影響了煤炭的正常銷售。下面談談對電子汽車衡故障處理的一些體會。

二、電子汽車衡的構成及工作原理

1．系統構成

SCS系列全電子汽車衡主要由稱重顯示儀表、稱重傳感器、秤體等三部分組成。其中，秤體是被稱物體與轉換元件之間的機械、傳力復位系統，包括接受被稱物體載荷的承載器、傳力復位機構、限位裝置等。它是汽車衡的主要承載部件，秤臺和傳力機構負責將物體的重量準確地傳遞給稱重傳感器；一次儀表——稱重傳感器位于秤臺與基礎之間，將被稱物體的重量按一定的函數關系轉換為相應的mV級電信號, 通過接線盒信號電纜輸出至二次儀表——稱重顯示儀表；經處理后儀表直接顯示被稱物體的重量數據。

2．工作原理

當稱重物體或載重汽車停放在秤臺上時，載荷通過秤體將重量傳遞給稱重傳感器，傳感器將重量信號轉換為相應的mV電壓信號。該信號經前置放大器放大、濾波器濾波、A/D轉換，由微處理器對重量信號處理后，數字顯示器直接顯示出重量。

三、故障分類

電子汽車衡在使用過程中故障現象多種多樣，若按引起故障的原因一般可分為機械故障和電子故障兩大類。

1．機械故障：

秤體*變形、限位裝置頂死秤體、秤體移位、秤體底部及其與護邊框縫隙之間有異物卡住、連接件斷裂（剪切梁式傳感器）、秤體水平度破壞、多段秤體之間連接松動、傳感器移位和基礎下沉等。

2．電子故障：

儀表、傳感器、接線盒（接線電路板）故障，總信號電纜的接插件松動、焊點虛焊或脫落、信號電纜折斷和絕緣性能下降等。

四、故障診斷

由于引發故障的原因很多，一般處理過程是先查機械故障，再查電子故障。要排除故障，首先應設法找到并確認產生故障的原因（故障定位），而查找故障源應主要根據故障現象和系統構成組件、元器件、接插件、零部件作用以及它們出現故障后的表現和可能產生的影響，確定故障類型，列舉可能引發故障的所有因素，通過多種手段、方法（故障檢測）逐一排除，去確定故障產生的部位。因此，電子汽車衡的故障處理一般應遵循這樣的步驟：觀察（故障現象）——分析（故障原因）——檢測（為故障判斷提供依據或對判斷結果加以驗證）——修復（更換損壞的零部件）——檢定（系統調試后對其計量性能進行測試）。

1.常用診斷方法

（1）直觀法：就是通過眼睛看，用手觸摸所懷疑的部件，看部件是否有異常情況，如脫焊、斷線、錯裝、燒焦、變色等，直接找到損壞的零部件。

（2）替代法：就是用好的元器件、電路板或模擬部分代替懷疑有可能損壞的部件，替代后看是否正常。

（3）比較法：是利用萬用表、示波器等儀器對懷疑有故障的部件測量其電壓、波形等數值與正確的進行比較以尋找故障原因。

（4）插拔法：就是將接插件或芯片拔出或插入來尋找原因的方法。

 （5）代碼診斷法：是利用儀表自動診斷顯示的錯誤代碼來找出故障的方法。對于儀表本身的一些故障，儀表能自動給出錯誤代碼，然后查一下故障代碼表，就知道故障出現在哪一部分。

2.故障診斷

在對SCS系列全電子汽車衡進行故障處理的過程中，我們主要將其分成三部分：秤體、傳感器和儀表。當系統出現故障，不能正常工作時，首先用信號模擬器向儀表送信號（該信號可調整）后，觀察儀表能否正常工作。若能，則故障在秤體和傳感器；若不能，則故障在儀表，也可能秤體、傳感器同時出現故障。上述過程也可用備用儀表替代模擬器處理。在確定儀表*和秤體處于良好狀態（即秤體水平度良好、秤體能自由、靈活活動、連接件完好等）條件下，可做偏載測試初步判斷哪只傳感器出現故障。待初步查找故障位置后，再進一步做以下檢查。

（1）秤體故障

 秤臺：觀察秤臺底部、秤臺與兩端護邊框間隙有無異物卡住。秤體與護邊框的間隙一般為10～15mm，采用剪切梁式傳感器的還應檢查連接件是否完好。

 限位裝置：它有橫向限位和縱向限位，觀察限位裝置的限位間隙是否正常。一般情況下，橫向限位間隙≤2mm，縱向限位間隙≤3mm。

接線盒：打開接線盒查看有無水汽、水滴和灰塵侵入，若有，可用酒精擦拭后，用電吹風慢慢吹干。接線板上的若干個精密電阻可用萬用表判斷其好壞。

（2）傳感器故障

 具體故障可用以下三種方法檢測、判斷和驗證：

 阻抗判別法：逐個將傳感器的兩根輸出線、輸入線拆掉，用萬用表測量輸出阻抗、輸入阻抗和信號電纜各芯線與屏蔽層間的絕緣電阻，如所測阻抗超出該傳感器合格證所給值或絕緣性能下降，即可判斷為傳感器故障。

 信號輸出判斷法：如果阻抗法無法判斷傳感器的好壞，可用此法做進一步檢查。先給儀表通電，逐個將傳感器的輸出信號線拆掉（注意不要與輸入激勵線相碰），在空秤條件下用萬用表測量其mV輸出值。假設額定激勵電壓為U(V)，傳感器靈敏度為M(mV/V)，傳感器的額定容量為F(kg)，傳感器承受的載荷重量為K(kg)，那么每只傳感器的輸出電壓應為：U×M×K/F(mV)。如果其中哪一只的輸出值超出該計算值或超出傳感器的額定輸出（load cell rated output），且輸出不穩定，即可判斷為故障傳感器；或是雖然沒有超出該計算值和額定輸出，但如果傳感器輸出值之間有較大的偏差（或正或負），那么其中偏差較大或zui大的就是故障傳感器。若需要進一步檢查，還可在加載狀態下測量輸出信號。

 （3）儀表故障

 稱重儀表一般由模擬電路和數字電路兩部分構成。模擬電路包括電源、前置放大器、濾波器、A/D轉換器等；數字電路包括主處理器、協處理器、各種存儲器、鍵盤和顯示器等。儀表故障診斷zui簡便有效的方法就是用替代法定位。首先用模擬器或根據故障現象判斷儀表已損壞。若懷疑是PCB出現問題，可用一塊好的PCB替代后，再用模擬器檢查或觀察故障現象是否消失。注意更換新的PCB后，必須按照說明書重新進行參數設置、稱量校準。

五、典型故障分析及處理

1.儀表顯示不穩定

故障分析：

（1）儀表故障。

（2）信號線接線松動或焊點虛焊、電纜破損造成接觸不良。

（3）接線盒有水汽，接線板受潮，輸出信號時大時小不穩定。

（4）秤體有異物卡住或限位螺栓接觸秤體。

（5）傳感器信號線與屏蔽層間短接或絕緣性能下降。

（6）傳感器損壞。

故障處理：

（1）首先用模擬器向儀表輸送信號，如顯示正常，則可排除儀表故障。

（2）再查秤體有無異物卡住，限位間隙是否正常，如無問題，可查接線盒是否有水汽、水滴、灰塵等，接線有無虛接、松動，若有，重新焊接、接線，使其連接可靠。

（3）檢查信號線有無破損，若有，則須將其切斷重新連接，用防水膠帶纏好。

（4）在排除儀表故障和其它因素后，重點檢查傳感器故障。查找其故障比較簡便但很有效的方法之一就是逐個將傳感器接線脫開接線板（注意在脫開下一個傳感器接線時，應將前一個完好的傳感器接線接好，以保證接線板中僅有一只傳感器脫開接線板），直至某只傳感器脫開接線板時，儀表顯示穩定，即可判斷該傳感器損壞。方法二是將所有的傳感器接線全部拆掉，把模擬器接入接線板給儀表送電信號，如顯示穩定，則逐只將傳感器與模擬器并聯接入，每接一只觀察儀表的顯示是否穩定，直到哪一只接入后顯示不穩定了，則說明那一只就是故障傳感器。儀表顯示不穩定的因素很多，須詳盡檢查后方可排除。

2.顯示重量不準確

故障分析：

（1）秤體有異物卡住或限位螺栓接觸秤體。

（2）連接件斷裂，傳感器移位。

（3）信號電纜芯線斷開。

（4）儀表放大電路損壞。

（5）秤體水平度破壞。

（6）傳感器線性改變。

故障處理：

（1）在秤體處于良好狀態下，并確認儀表*后，首先做偏載測試，以初步判斷哪只傳感器損壞。若偏載測試合格則重新進行稱量校準；若偏載不合格則說明某一只傳感器損壞，須更換。

（2）檢查信號電纜是否斷裂，接線板的接線有無脫開現象。

（3）參照前述方法檢查傳感器。

3.儀表開機及卸載后不回零

故障分析：

（1）秤體有異物卡住或限位螺栓接觸秤體，開機后常出現負值，顯示值不穩定。

（2）傳感器零點漂移。

（3）連接件支承柱斷裂。

（4）儀表故障。

（5）接線盒受潮。

（6）秤體受到外部沖擊，傳感器移位。

故障處理：

（1）檢查秤體是否處于良好的狀態和儀表是否完好。

（2）檢查傳感器是否發生漂移。可以在空秤狀態下，測試每只傳感器的輸出信號是否超出計算值，若漂移不嚴重，則重新校準；若漂移嚴重，則更換傳感器。該故障常常與顯示值不穩定現象同時出現。

4.開機無顯示

故障分析：

（1）儀表保險管損壞。

（2）儀表PCB損壞。

（3）儀表自檢后無顯示，可能是激勵線斷路或短路。

（4）接線盒嚴重積水。

（5）傳感器總信號電纜與儀表的接插件松動或未接觸或插頭信號線焊點脫焊。

（6）傳感器漂移。

故障處理：

（1）檢查保險管是否完好，確認儀表*。

（2）檢查接線盒有無積水。

（3）檢查所有接線，按照前述方法檢查傳感器。

總之，引發汽車衡故障的原因很多，故障現象也很復雜，有時幾個故障現象同時出現。除了上述情況外，還有諸如接地裝置、供電電源、外部磁場干擾等因素都能使汽車衡產生故障。因此，在處理汽車衡故障時，可采用多種方法，認真分析故障原因，詳細檢查可能產生故障的環節，才能迅速、準確地將故障排除。