地磅稱重傳感器工作原理及常見(jiàn)故障

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由稱重傳感器制作的電子衡器也已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的快速、準(zhǔn)確的稱量。特別是隨著微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度化的不斷提高，稱重傳感器已成為過(guò)程控制中的一種必需的裝置。

前言

地磅是一種利用力―電變換原理將非電量的重力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康姆Q重設(shè)備。而能實(shí)現(xiàn)這一目的的關(guān)鍵裝置就是稱重傳感器（ 即被稱為一次儀表元件） ，它處于稱重臺(tái)面的著力支點(diǎn)上，必須具有良好的剛度、強(qiáng)度、抗疲勞等機(jī)械性能，并承載著臺(tái)面所受負(fù)載的合力。目前普遍采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器。

1 .構(gòu)成和工作原理

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

SCS 全電子汽車衡主要由稱重顯示儀表、稱重傳感器、秤體等三大部分構(gòu)成。其中，秤體是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械傳力復(fù)位系統(tǒng)，包括接受被稱物體載荷的承載器、傳力復(fù)位機(jī)構(gòu)、限位裝景等，是汽車衡的主要承載部件。起到了承受物體重量的作用。秤臺(tái)和傳力機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將物體的重量準(zhǔn)確的傳遞給稱重傳感器。稱重傳感器位于秤臺(tái)和基礎(chǔ)之間。將被稱物體的重量按一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，通過(guò)接線盒信號(hào)電纜輸出到稱重顯示儀表。經(jīng)處理后儀表直接顯示被稱物體的重量。

1.2 工作原理

當(dāng)稱重物體或載重汽車停放在秤臺(tái)上，載荷通過(guò)秤體將重量傳遞給稱重傳感器，稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 mV 級(jí)電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)前置放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換。由微處理器(單片機(jī))對(duì)信號(hào)處理后，數(shù)字顯示部位直接顯示稱重值。

2 現(xiàn)場(chǎng)使用和調(diào)試

以全電子汽車衡為例。我國(guó)稱重傳感器的現(xiàn)場(chǎng)使用和調(diào)試中主要存在下列幾種情況：地基和秤體的處理，傳感器選擇，標(biāo)定以及角差的調(diào)節(jié)，傳感器的各類故障檢測(cè)和排除，稱重儀表的選擇和故障檢測(cè)等。

2.1 傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)

R60《稱重傳感器》國(guó)際建議將傳感器分為四個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)：A 級(jí)、B 級(jí)、C 級(jí)、D 級(jí)。

確定準(zhǔn)確度等級(jí)的傳感器最大分度數(shù)以 1000 為單位表示。

2.2 地基和秤體的處理

SCS 全電子汽車衡的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分為無(wú)基坑和淺基坑兩種，施工中應(yīng)滿足下列要求：基礎(chǔ)的地耐力不低于 98KPa；基礎(chǔ)必須挖到凍土層以下：有必要有排水溝道的必須修排水溝道。磅房?jī)?nèi)必須設(shè)置一根接地樁，接地電阻必須小于 4 歐姆。

對(duì)于配置防浪涌保護(hù)裝置的地磅和配置防爆裝置的汽車衡有更加嚴(yán)格的要求。基礎(chǔ)施工時(shí)必須嚴(yán)格按照提供的指標(biāo)完成，否則將達(dá)不到防浪涌保護(hù)和防爆的要求。

秤體安裝中應(yīng)注意的問(wèn)題是安裝限位螺栓和調(diào)整限位間隙。安裝時(shí)必須做到限位間隙達(dá)到 2-3mm，然后必須擰緊螺母。傳感器的安裝必須遵循傳感器廠家提供的安裝方法。安裝好的秤臺(tái)用水準(zhǔn)儀檢查是否水平。同時(shí)檢查和校正秤臺(tái)四周的間隙，使之達(dá)到安裝要求。

3.傳感器選擇

稱重傳感器在選用時(shí)要考慮到很多因素。實(shí)際的使用當(dāng)中要從下列幾個(gè)因素考慮。另外，稱重傳感器的靈敏度、最大分度數(shù)、最小檢定分度值等也是傳感器選用中必須考慮的指標(biāo)

3.1 使用環(huán)境。稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電信號(hào)輸出裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)于正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。一般情況下，高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料融化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題；粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響；在腐蝕性較高的環(huán)境下會(huì)造成傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象：電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出會(huì)產(chǎn)生干擾。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對(duì)應(yīng)的傳感器才能滿足必要的稱重要求。

3.2傳感器的數(shù)量和量程。傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來(lái)說(shuō)秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器。

傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)決定。一般來(lái)講，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但是在實(shí)際的使用當(dāng)中，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器時(shí)。要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

3.3各種類型傳感器的使用范圍。傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱重安全可靠；另一方面要考慮廠家的建議。

3.4傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)選擇。傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時(shí)候不應(yīng)該盲目追求高等級(jí)的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級(jí)和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項(xiàng)指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。

4 .數(shù)字式地磅的常見(jiàn)故障與維修

4.1 儀表不歸零或零位不穩(wěn)

造成數(shù)字式地磅不歸零或零位不穩(wěn)的重要原因是基礎(chǔ)不實(shí)。汽車衡共經(jīng)歷了三個(gè)階段：機(jī)械式、機(jī)電式、電子式，基礎(chǔ)要求隨著噸位的增大而變高。麻石基礎(chǔ)可以滿足低噸位時(shí)期的需要，但是對(duì)于大噸位的電子秤，特別是精度高的數(shù)字式地磅，基礎(chǔ)要求的就特別高，要有足夠的強(qiáng)度而且各板面間的水平高度誤差不得超過(guò) 3 毫米。（2）接地不良。地磅對(duì)于電阻的要求要小于 4 歐姆，而且要有獨(dú)立的接地，所以在做基礎(chǔ)的時(shí)候必須考慮設(shè)置接地樁。(3）限位裝置不當(dāng)。秤體安裝時(shí)，應(yīng)把橫、縱向限位裝置放在對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)板上，并緊固螺栓，使限位螺栓頭部與秤臺(tái)側(cè)面板的間隙保持 3 毫米，再鎖緊螺母。但是由于秤體具有熱脹冷縮性，所以在冬夏季節(jié)要及時(shí)調(diào)整限位螺栓，保持間隙 3 毫米，否則就會(huì)造成秤體被側(cè)向頂死，出現(xiàn)儀表不歸零的現(xiàn)象。（4）傳感器被損壞。傳感器被損壞是造成儀表不歸零的原因之一，可以用砝碼進(jìn)行偏載試驗(yàn)，找出有問(wèn)題的傳感器，并檢查其安裝是否正常，如果正常就說(shuō)明是傳感器自身的故障，需更換傳感器。(5）沒(méi)有得到良好的保養(yǎng)。使用數(shù)字式地磅的環(huán)境惡劣，灰塵垃圾較多，如果清理的不及時(shí)就會(huì)造成堵塞。另外，還要檢查電機(jī)、各個(gè)氣動(dòng)元件、壓力表、傳感器和儀表，要及時(shí)清理灰塵、雜物、及時(shí)取出過(guò)濾器積液，并按照隨機(jī)要求做好日常的維護(hù)工作。

4.2 數(shù)字秤儀表數(shù)字閃爍

儀表數(shù)字閃爍，有可能有三種情況：①儀表外面的電源不穩(wěn)定導(dǎo)致；②傳感器接頭或者接線盒，由于接觸不良或者受潮引起的；③儀表連接處和輸出電纜虛焊或接觸不良所致。如果儀表有問(wèn)題，則修復(fù)儀表；更換損壞的傳感器；把接頭和接線板連接好。若接線盒潮濕則用電吹風(fēng)吹干，然后用酒精擦洗吹干。

4.3 數(shù)字儀表不顯示或者循環(huán)顯示

這類故障一般比較復(fù)雜，可能是由于儀表、傳感器性能、接線引起的問(wèn)題。用萬(wàn)能表檢查電源和電壓是否正常，檢查連接總線有無(wú)斷路，檢查儀表是否損壞，傳感器的損壞程度。遇到這樣的問(wèn)題，應(yīng)恢復(fù)正常電源，修復(fù)儀表、處理好連接線，如果傳感器損壞則需更換。

4.4 儀表出現(xiàn) end01-erd08 的錯(cuò)誤代碼

當(dāng)儀表出現(xiàn)這種提示時(shí)，則表示儀表和數(shù)字傳感器之間的通信出現(xiàn)故障，有可能是因通信中斷引起的，首先要檢查傳感器的供電是不是正常的，在接線盒內(nèi)測(cè)量 end 和 v+間的電壓，并保證電壓在 6.5v 以上，如果沒(méi)有電壓或者電壓很低，則要檢查主線是否斷線，是否因傳感器短路引起。傳感器的通信線和接地線短路也會(huì)引起儀表的錯(cuò)誤，顯示end01-erd08（代碼），用萬(wàn)用表的 20k 電阻檔位，黑表棒接傳感器的黑線，用紅表棒分別接四根信號(hào)線測(cè)量，若測(cè)量值不在 9k-12k 之間，則說(shuō)明阻值偏大或偏小，說(shuō)明傳感器損壞，需更換才可使用。

4.5 儀表標(biāo)定數(shù)據(jù)丟失

導(dǎo)致標(biāo)定數(shù)據(jù)丟失的原因可能是電源、傳感器和秤臺(tái)不接地，或者用零線代替地線，通常會(huì)導(dǎo)致傳感器通訊不穩(wěn)定、儀表和秤體帶電、甚至導(dǎo)致儀表的數(shù)據(jù)丟失，從而損害儀表。因此，現(xiàn)場(chǎng)的電源接地非常重要。例如，一臺(tái)中行數(shù)字傳感器的數(shù)字地磅，在初期使用時(shí)正常，但是經(jīng)過(guò)供電線路改造后，秤體和儀表的外殼有麻手的感覺(jué)，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性差，而且在連接打印機(jī)后出現(xiàn)總開(kāi)關(guān)跳閘的現(xiàn)象。經(jīng)檢查才發(fā)現(xiàn)是由于現(xiàn)場(chǎng)電源不接地，從而使儀表地線帶電影響到設(shè)備不能正常的工作，在現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀表變壓器已被損壞，經(jīng)重做地線、更換變壓器后，問(wèn)題才得以解決。