地磅稱重傳感器工作原理及常見故障

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)，實現(xiàn)了對物料的快速、準確的稱量。特別是隨著微處理機的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程自動化程度化的不斷提高，稱重傳感器已成為過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） ，它處于稱重臺面的著力支點上，必須具有良好的剛度、強度、抗疲勞等機械性能，并承載著臺面所受負載的合力。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。秤臺和傳力機構(gòu)負責將物體的重量準確的傳遞給稱重傳感器。稱重傳感器位于秤臺和基礎(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，通過接線盒信號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

當稱重物體或載重汽車停放在秤臺上，載荷通過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 級電信號。該信號經(jīng)前置放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換。由微處理器(單片機)對信號處理后，數(shù)字顯示部位直接顯示稱重值。

2 現(xiàn)場使用和調(diào)試

以全電子汽車衡為例。我國稱重傳感器的現(xiàn)場使用和調(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，標定以及角差的調(diào)節(jié)，傳感器的各類故障檢測和排除，稱重儀表的選擇和故障檢測等。

2.1 傳感器的準確度等級

R60《稱重傳感器》國際建議將傳感器分為四個準確度等級：A 級、B 級、C 級、D 級。

確定準確度等級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。磅房內(nèi)必須設(shè)置一根接地樁，接地電阻必須小于 4 歐姆。

對于配置防浪涌保護裝置的地磅和配置防爆裝置的汽車衡有更加嚴格的要求。基礎(chǔ)施工時必須嚴格按照提供的指標完成，否則將達不到防浪涌保護和防爆的要求。

秤體安裝中應(yīng)注意的問題是安裝限位螺栓和調(diào)整限位間隙。安裝時必須做到限位間隙達到 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。安裝好的秤臺用水準儀檢查是否水平。同時檢查和校正秤臺四周的間隙，使之達到安裝要求。

3.傳感器選擇

稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素。實際的使用當中要從下列幾個因素考慮。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

3.1 使用環(huán)境。稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成可測量的電信號輸出裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對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，乃至整個衡器的可靠性和安全性。一般情況下，高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料融化、焊點開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題；粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響；在腐蝕性較高的環(huán)境下會造成傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象：電磁場對傳感器輸出會產(chǎn)生干擾。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對應(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、秤體需要支撐的點數(shù)(支撐點數(shù)應(yīng)根據(jù)秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定)而定。一般來說秤體有幾個支撐點就選用幾只傳感器。

傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的最大偏載及動載因素綜合評價來決定。一般來講，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準確度就越高。但是在實際的使用當中，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、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器時。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傳感器的準確度等級選擇。傳感器的準確度等級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。在選用的時候不應(yīng)該盲目追求高等級的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準確度等級和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項指標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。汽車衡共經(jīng)歷了三個階段：機械式、機電式、電子式，基礎(chǔ)要求隨著噸位的增大而變高。麻石基礎(chǔ)可以滿足低噸位時期的需要，但是對于大噸位的電子秤，特別是精度高的數(shù)字式地磅，基礎(chǔ)要求的就特別高，要有足夠的強度而且各板面間的水平高度誤差不得超過 3 毫米。（2）接地不良。地磅對于電阻的要求要小于 4 歐姆，而且要有獨立的接地，所以在做基礎(chǔ)的時候必須考慮設(shè)置接地樁。(3）限位裝置不當。秤體安裝時，應(yīng)把橫、縱向限位裝置放在對應(yīng)的基礎(chǔ)板上，并緊固螺栓，使限位螺栓頭部與秤臺側(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)要及時調(diào)整限位螺栓，保持間隙 3 毫米，否則就會造成秤體被側(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，可以用砝碼進行偏載試驗，找出有問題的傳感器，并檢查其安裝是否正常，如果正常就說明是傳感器自身的故障，需更換傳感器。(5）沒有得到良好的保養(yǎng)。使用數(shù)字式地磅的環(huán)境惡劣，灰塵垃圾較多，如果清理的不及時就會造成堵塞。另外，還要檢查電機、各個氣動元件、壓力表、傳感器和儀表，要及時清理灰塵、雜物、及時取出過濾器積液，并按照隨機要求做好日常的維護工作。

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、接線引起的問題。用萬能表檢查電源和電壓是否正常，檢查連接總線有無斷路，檢查儀表是否損壞，傳感器的損壞程度。遇到這樣的問題，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 的錯誤代碼

當儀表出現(xiàn)這種提示時，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)測量 end 和 v+間的電壓，并保證電壓在 6.5v 以上，如果沒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引起儀表的錯誤，顯示end01-erd08（代碼），用萬用表的 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線測量，若測量值不在 9k-12k 之間，則說明阻值偏大或偏小，說明傳感器損壞，需更換才可使用。

4.5 儀表標定數(shù)據(jù)丟失

導(dǎo)致標定數(shù)據(jù)丟失的原因可能是電源、傳感器和秤臺不接地，或者用零線代替地線，通常會導(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)場的電源接地非常重要。例如，一臺中行數(shù)字傳感器的數(shù)字地磅，在初期使用時正常，但是經(jīng)過供電線路改造后，秤體和儀表的外殼有麻手的感覺，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性差，而且在連接打印機后出現(xiàn)總開關(guān)跳閘的現(xiàn)象。經(jīng)檢查才發(fā)現(xiàn)是由于現(xiàn)場電源不接地，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)場處理時，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，問題才得以解決。