[ 摘 要 ] 电子汽车衡以称重计量简便、分辨力高、称重值数字显示、功能完善、工作性能稳定可靠、重量信号可以远距离传输等优点已广泛应用于煤炭、矿石等大宗物料的称重计量。本文从电子汽车衡的构造和工作原理谈起, 综合汇总了近年来我国电子汽车衡出现的各类故障、检修流程和故障排除方法, 进而提出了如何维护和保养。
1 引言
目前全电子汽车衡, 作为煤炭、矿石等大宗物料采购、销售用的称重计量设备, 其称重系统具有称重计量简便、分辨力高、称重值数字显示、功能完善、工作性能稳定可靠、重量信号可以远距离传输等优点。但由于电子衡器所处的工业环境比较恶劣复杂, 称重频繁, 使用不当, 缺乏必要的维护保养, 经常出现故障。本文从电子汽车衡的构造和工作原理谈起,综合汇总了近年来我国电子汽车衡出现的各类故障、检修流程和故障排除方法, 进而提出了如何维护和保养, 使电子汽车衡发挥其应有的作用。
2 全电子汽车衡系统的构成和工作原理
2.1 系统构成
全电子汽车衡主要由称重显示仪表、称重传感器、秤体等三大部分构成。其中, 秤体是被称物体与转换元件之间的机械传力复位系统, 包括接受被称物体载荷的承载器、传力复位机构、限位装置等, 它是汽车衡的主要承载部件, 起到了承受物体重量的作用。秤台和传力机构负责将物体的重量准确的传递给称重传感器。称重传感器( 一次仪表) 位于秤台和基础之间, 将被称物体的重量按一定的函数关系转换为相应的毫伏级电信号, 通过接线盒信号电缆输出到称重显示仪表( 二次仪表) 。经处理后仪表直接显示被称物体的重量数据。
2.2 工作原理
当称重物体或载重汽车停放在秤台上, 载荷通过秤体将重量传递给称重传感器, 称重传感器将重量转换为相应的 mV 级电信号。该信号经前置放大、滤波、A/D转换。由微处理器( 单片机) 对信号进行处理后, 数字显示部位直接显示称重值。系统框图如图 1:
3 故障分析及其故障检修、排除方法
3.1 常见故障现象分析
3.1.1 显示漂移
现象: 仪表显示不稳定, 少则几十公斤, 多则成百上千公斤不停地变动。
原因: 仪表模拟部分损坏, 电源故障, 传感器、接线盒、电缆等有故障引起的信号变化, 秤台与基础出现杂物堵塞、限位螺栓与基础无间隙等。
3.1.2 称量不准
现象: 称量误差较大。
原因: 秤台与基础有问题, 仪表调校不准确, 仪表模拟部分损坏, 传感器、接线盒有问题、四角有误差等。
3.1.3 显示正超载或负超载
现象: 如 XK3190 系列仪表显示【 Err03】正超载或显示【 Err02】负超载。
原因: 仪表损坏, 供桥电源不正常, 传感器、接线盒、DB- 9 插头等有问题引起信号大幅度变化。若是一台未经调试的秤, 调试后故障将自动消除。
3.1.4 开机无自检
现象: 仪表接通电源后无任何显示或显示部分笔划段, 有的还伴有蜂鸣器鸣叫。
原因: 外部 220V 电源及供电电路(线路、保险管、机内变压器、三端稳压电源)有故障, 仪表 PCB板损坏或 LED 显示管损坏, 也可能是连线脱落。
3.1.5 开机或卸载后不回零
现象: 开机接通电源, 仪表自检后显示不为零,有错误提示或显示一较稳定的数值, 在称量中, 车辆下秤后显示正或负的数值, 不显示零位。
原因: 仪表放大部分有故障, 传感器性能改变( 滞后, 漂移等) , 秤体与基础间有杂物堵塞。
3.2 常用检修方法
3.2.1 观察法
直观检查秤台四周及底面有无杂物堵塞, 限位间隙是否合格, 各电缆线有无损伤, 接线盒有无受潮、仪表元器件有无明显损伤痕迹等。
例: 出现称量不准确, 变差较大问题。发现一端引桥已被压塌, 挤压秤台, 整个秤台已卡住, 且秤台两端下部也被长期使用中掉下的积尘堆积而被塞住。以上问题处理后恢复正常。
3.2.2 测量比较法
用万用表电压档测试供桥电源( XK3190- A9 仪表为+8V) 、仪表工作电源( +5V) 是否正常( 可与好的仪表进行比较) , 传感器输出的信号是否稳定, 几只传感器输出信号有否偏差过大等。用万用表电阻档检测电缆有无短路、断路、传感器阻值是否正常等。
3.2.3 替代法
针对用简单的检测方法不能准确判断具体故障部件时, 可对可疑器件用好的器件或替代品替换后,看故障能否排除来确定故障器件及部位。例: 在判断某些故障时, 用模拟器替代传感器信号, 通过仪表显示正常与否来判定仪表故障或传感器故障, 在此方法中可利用手中能用的替代品替代可疑的器件。
3.2.4 排除法
对于怀疑有故障的器件, 在不影响整个系统工作条件的情况下, 断开与系统的连接, 看能否使系统恢复正常工作。
例: 某汽车衡显示漂移, 在零点附近正负几十公斤, 简单的测试不能检测出故障部位, 此时可采用断开某只传感器与接线盒接线, 或用传感器直接与仪表( 脱开接线盒) 等方法来找出故障部件。
3.3 故障检修流程
3.3.1 显示漂移
电压是否稳定: 变压器屏蔽地与电源有无独立接地。
仪表是否接地:给仪表接地( 金属外壳仪表) 。
接线盒是否受潮:用无水酒精清洗吹干。
传输电缆是否破损:重新更换电缆。
接线盒 DB- 9 接线是否正确:重新接线并标定。
仪表是否漂移:用模拟器检查。
传感器输入、输出电阻:查接线端有无重接和汇总后电阻是否正常。
检查每一只传感器绝缘:更换传感器是否>5000MΩ。
单接每只传感器判定:更换传感器是否损坏。
3.3.2 显示重量不准确
限位装置是否接触: 秤体或基础纵向限位小于等于 3 毫米, 横向限位小于等于 2 毫米。
秤体水平度破坏或秤体基础下沉否: 调整秤体水平度。
秤体是否有异物: 清理秤体下的异物。
秤体有无永久变形: 加固秤体或更换秤体。
检查所有电缆线有无破损: 更换断裂的电缆线。
接线盒器件是否老化: 更换接线盒。
仪表放大部分损坏: 更换仪表放大器。
传感器有无损坏: 更换传感器。
昼夜温差是否过大: 适当延长预热时间。
检查四角有无误差: 调整角差。
3.3.3 出现正超载或负超载
仪表的激励电源是否正常: 更换仪表电源组件。
仪表运算放大器是否损坏: 更换仪表的运算放大器。
传感器零点输出漂移是否严重: 更换传感器。
传感器输出信号是否偏大: 更换传感器。
传感器是否发生永久变形: 更换传感器。
传感器电缆线或总电缆线断否: 重新接线。
接线盒有水/潮气否: 检查接线盒, 如已烧坏则更换。
九芯插头有无脱线/虚焊: 重新焊好。
仪表九芯插头接触是否不好: 重新插好九芯插头总信号电缆线的屏蔽线, 如有接错, 重新接线后校正与其它线是否接错。
在秤台上进行焊接作业否: 检查所有传感器, 更换损坏的传感器, 并重新校正秤。
3.3.4 开机无自检
检查保险线是否烧断: 更换保险丝。
供桥电源的精密电源损坏否: 更换精密电源。
电源滤波器损坏否: 把变压器与滤波器接头分开, 对滤波器通电保险丝烧断则更换滤波器。
仪表变压器损坏否: 查电源插座零线与火线阻抗, 如开路则更换变压器。
传感器输入电阻变小, 使激励电压负载加重否:更换传感器, 更换 PCB 板。
3.3.5 仪表开机及卸载后不回零
传感器零点漂移是否严重: 检查所有传感器, 发现损坏及时更换。
传感器限位是否卡住: 检查纵向, 横向限位螺钉是否顶住传感器。
传感器支承是否断裂: 更换传感器支承。
检查传感器的滞后性能: 传感器滞后性能不好,
会造成卸载后不回零, 更换传感器。
注意车辆上秤速度是否过快: 车辆上秤限速一般为 5～10 公里/小时。
检查 220V 电压是否稳定: 发现电压不稳定, 则使用恒压隔离变压器。
3.4 一般故障检修排除方法
3.4.1 修复: 对于检测出的故障, 如: 电源不正常、保险管损坏、限位间隙过松或过紧、接线盒受潮、秤体与基础间有杂物、连接电缆破损、接头焊点等故障可现场对应处理。
3.4.2 替换: 对于传感器损坏、仪表损坏、接线盒损坏、电缆线损坏等不可修复部件, 则只能用好的器件进行替换。
3.4.3 调试: 凡出现故障的汽车衡经修复, 特别是更换了元器件后, 都必须进行校准调试。
3.5 故障判断步骤
3.5.1 判断仪表好坏的方法:
怀疑仪表故障, 可用下列方法判断。方法一: 用模拟器接上仪表, 观察示值变化情况, 例如是否有漂移, 有无显示等, 如果示值稳定则说明仪表是好的。
方法二: 用备用的 PCB 板换上, 将原参数输入新的PCB 板, 用同样的方法, 观察示值变化情况, 从而判断仪表有无故障。
3.5.2 判断断传感器好坏的方法
判断模拟传感器的方法:
测电阻值: ±EX 之间 ( 780) ±5Ω左右, ±Si 之间( 700) ±2Ω左右, 传感器电阻值以实际使用的传感器标称电阻值为准。
测电压值: ±Si 之间一般为 0～25mV, 通电后, 空秤一般为 0~5mV。
测传感器绝缘性能: 将数字万用表置在 20MΩ档上, 表棒一头搭在外壳或屏蔽线上, 另一头在{±EXC, ±SI}中任一根上, 如果万用表显示 1, 则说明绝缘电阻无穷大, 传感器是好的, 反之是坏的。观察传感器的密封盖有无脱落。检查传感器的导线有无断裂、搭线等现象。检查秤的每一角有无四角误差,如果有的话能否调整, 经调整还有四角误差, 则更换传感器。将秤的传感器一只一只地分别脱开, 观察示值变化情况。例如原来显示漂移, 现在示值稳定, 则说明被脱开的传感器损坏。
3.5.3 接线盒故障
首先打开接线盒, 观察是否受潮或有无脏物, 如果受潮或有脏物则用电吹风把接线盒吹干, 用酒精棉球把接线盒擦干净。经上述处理后, 还不能解决问题, 则更换接线盒。
3.5.4 限位
打开秤体上传感器盖板, 检查每只 LC 限位有无顶死, 横向限位间隙≤2mm, 纵向限位≤3mm。
3.5.5 检查电源及接地情况
①电源: 220V( 1±10%) AC
②接地: 电源接地, 仪表接地, 秤体接地, 接线盒接地, LC 保护接地, 总电缆外屏蔽接地, 穿线导管接地。
4 维护与保养
4.1 秤台维护
4.1.1 秤台四周间隙内不得卡有石子, 煤块等异物。
4.1.2 经常检查限位间隙是否合理, 限位螺栓与秤体不应碰撞接触。
4.1.3 连接件每半年进行一次保养, 把紧固螺丝和支承头部涂上黄油。
4.1.4 禁止在秤台上进行电弧焊作业, 若必须在秤台进行电弧焊作业, 请注意下列几点: A.断开信号电缆与称重显示控制器的连接; B.等电位焊接及电弧焊的地线必须设置在被焊部位附近, 并牢固接触在秤体上; C.切不可以使用传感器成为电弧焊回路的一部分; D.秤体表面每年刷一次防锈漆; E.每年雷雨季节到来前检查防雷装置是否有效。
4.2 称重显示控制器保养
4.2.1 经常检查各接线是否松动, 折断, 接地线是否牢靠。
4.2.2 称重显示控制器长期不用时, 应根据环境条件进行通电检查, 以免受潮或其它不良气体侵蚀而影响可靠性。
4.2.3 称重显示控制器避免靠近热源、振动源。
4.2.4 使用环境中不应有易燃易爆气体或粉尘。
4.2.5 在称重显示控制器的同一相线上不得接感性负载, 如门铃等。
4.2.6 称重显示控制器长期不用、更换保险丝、移动位置或清除灰尘等情况时, 务必切断电源。
4.2.7 称重显示控制器如发生故障时应迅速断电, 然后通知专业部门及人员进行检查整理, 用户不得随意拆开机箱, 更不得随意更换内部零件。
4.2.8 司磅人员和仪表维修人员均需通过专门培训才能从事操作和维修。
4.3 更换传感器
4.3.1 打开传感器( 损坏的) 上方盖板, 用千斤顶顶起秤台, 取下传感器地线。
4.3.2 打开接线盒, 将损坏的传感器电缆线与接线盒解脱, 在传感器端抽出电缆线。注意: 在抽线时, 附上一根引线穿过秤体, 以便在更换新传感器时, 使电缆线穿越秤体进入接线盒。
4.3.3 参照上述( 2) 的方法, 将传感器电缆线穿越秤体进入接线盒。
4.3.4 按照接线图将电缆线各芯线固定在接线盒对应的接线柱上。
4.3.5 松开千斤顶, 放平秤台, 盖上盖板。
4.3.6 更换传感器后, 须对汽车衡重新设定和校正。
4.3.7 传感器安装完后, 其多余电缆线应扎成捆放置, 不得直接放置在基础地面上。
4.3.8 为保证传感器的一致性和互换性, 传感器电缆线不得随意截断。
4.3.9 安装和拆卸过程中, 不得出现划伤、磕碰传感器现象, 并要保护好电缆线。
4.4 计算机维护
4.4.1 保证计算机接地系统良好。
4.4.2 严禁频繁开关、随意搬动和拆卸计算机。
4.4.3 计算机要远离水源、强电磁干拢。
4.4.4 严禁随意使用外来软盘, 防止感染病毒。
4.4.5 严禁用硬物敲击键盘, 如螺丝刀。
4.4.6 机房内应保持清洁, 温度应符合主机说明书要求。
4.4.7 操作人员需经培训后方可上岗。
4.5 系统维护
4.5.1 衡器安装后, 应妥善保存说明书、合格证、安装图等资料, 并经当地计量部门或国家认可的计量部门检定合格后, 方可投入使用。司磅操作人员和仪表维护人员均需熟读说明书及有关技术文件才能上岗操作。
4.5.2 系统加电前, 必须检查电源的接地装置是否可靠; 下班停机后, 必须切断电源。
4.5.3 衡器使用前应检查秤体是否灵活, 各配套部件的性能是否良好。
4.5.4 称重显示控制器须先开机预热, 一般为15～30 分钟。
4.5.5 为保证系统计量准确, 应有防雷击设施,衡器附近电焊作业时, 严禁借秤台作零线接地用, 以防损坏电器元件。
4.5.6 对于安装在野外的地中衡, 应定期检查基坑内的排水装置, 避免堵塞。
4.5.7 要保持接线盒内干燥, 一旦接线盒内有湿空气和水滴浸入, 可用电吹风吹干。
4.5.8 为保证衡器正常计量, 应定期对其进行校准。
4.5.9 吊装计量重物时, 不应有冲击现象; 计量车载重物时, 不应超过系统的额定秤量。
4.5.10 汽车衡轴载与传感器容量、传感器支点距离等因素有关。一般汽车衡禁止接近最大秤量的铲车之类的短轴距车辆过衡。
4.6 故障检查与排除
4.6.1 查找故障位置: 汽车衡发生故障不能工作, 首先要找出故障发生在哪个部位。最简便的方法是借助模拟器来查找, 步骤如下: 将接线盒至仪表的信号电缆线解脱, 将模拟器的插座 ( 9 芯 D 型扁插座) 插入称重显示控制器接口, 接通电源, 如称重显示控制器工作正常, 说明故障在秤台, 如称重显示控制器工作不正常, 则故障在称重显示器。其故障的排除必须由专门检验人员进行。
4.6.2 秤台故障分析:
4.6.2.1 首先检查接线盒, 有无水汽侵入, 如果有水汽, 用酒精擦洗, 然后用电吹风吹干, 清洁内部。
4.6.2.2 查找接线有无短路。在接线盒内用万用表测量屏蔽线与其它各线的电阻, 有无短路现象。如发现有短路现象, 则需要更换电缆, 无故障则按以下步骤继续查找。
4.6.2.3 查找传感器故障步骤如下:
( a) 在接线盒内用万用表检查激励电源正( E+)和激励电源负( E-) 间电阻值, 其阻值大约为 780Ω/传感器数。
( b) 逐次断开传感器, 用 a 的方法测量正负激励端或正负输出端间的阻抗值, 看与合格证的阻值是否相符, 查出损坏的传感器。当然, 也可按下一步查找。
( c) 将 1(/ n- 1) 最大秤量的砝码依次放在秤台的各个承重点上, 如果发现哪个承重点的示值不正确, 则表明该处的传感器有问题, 应进行更换。注: n为传感器个数。
5 结语
总之, 引发汽车衡故障的原因很多, 故障现象也很复杂, 有时几个故障现象同时出现。除了上述情况外, 还有诸多因素都能使汽车衡产生故障。所以,在处理汽车衡故障时, 应认真分析故障原因, 详细检查可能产生故障的环节, 才能迅速、准确地将故障排除。因此, 我认为技术人员必须在安装和调试过程中具有清晰的操作思路, 认真的分析, 积极的总结和积累, 以便及时消除和解决发生的故障问题, 为电子汽车衡长期、稳定的使用提供有力的保障。
参考文献:
[1] 乔平.最新衡器使用维修与检定规程实用手册.安徽:安徽文化音像出版社, 2003.12
[2] 荆大永.全电子汽车衡的故障分析和处理.计量技术, 2004( 2) .
[3] 唐文炳.电子衡器使用与维护手册.北京: 中国计量出版社, 1995.1.
[4] 谭新星.全电子汽车衡故障浅析.计量技术, 2000.12.
作者简介: 杨青锋( 1979-) , 男, 陕西合阳人, 大学本科, 从事传感器生产与研发、自动控制、计算机控制等相关领域。周梦蝶, 女, 浙江宁波人, 高级工程师, 宁波大学毕业。
( 作者通讯地址: 浙江省宁波经济开发区大港二路 30 号邮 政 编 码: 315800收 稿 日 期: 2005- 04- 08)
