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當(dāng)前位置:首頁(yè)>>新聞中心>>行業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2017-07-22 06:14:57

電子秤超載的故障分析和檢修方法

時(shí)間:2017-07-22 06:14:57 來(lái)源:本站 點(diǎn)擊數(shù):1025

分析了電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)原理和基本技術(shù)參數(shù),以及由于超載導(dǎo)致傳感器損壞的故障表現(xiàn)等,提出了 對(duì)超載故障的檢查判斷要點(diǎn)和幾種簡(jiǎn)易快速的維修方法。實(shí)踐證明,通過(guò)這些維修方法,能夠使許多電子秤恢復(fù)正常 工作,并為從事電子秤檢定、維修的人員提供技術(shù)參考。

1.引言

由于電子秤使用方便,隨著成本價(jià)格的不斷下 降,電子秤在生產(chǎn)、貿(mào)易等方面日漸普及,并深受廣大 用戶的歡迎。但是,由于電子秤使用了傳感器作為稱 量部件,因此在出現(xiàn)故障后維修的難度也比較大。

傳感器是電子秤的一個(gè)重要的部件,同時(shí),傳 感器也是電子秤中一個(gè)比較容易損壞的部件,很容 易因使用不當(dāng),稱量了超過(guò)電子枰測(cè)量范圍的物件 而導(dǎo)致傳感器超載損壞。同時(shí),由于部分電子秤生 產(chǎn)廠家為了降低成本,使用了過(guò)載能力較低的傳感 器,并且防止傳感器過(guò)載的設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單,客觀上 也造成了電子秤容易由于超載而損壞。

2.傳感器的結(jié)構(gòu)原理和基本技術(shù)參數(shù)

要判斷傳感器是否因超載造成損壞,首先要了 解傳感器的結(jié)構(gòu)原理和基本技術(shù)參數(shù)。

2.1傳感器的結(jié)構(gòu)原理

電子秤常用的傳感器一般是電阻應(yīng)變式傳感 器,基本原理就是將電阻應(yīng)變片粘貼在一個(gè)金屬的彈性體上,彈性體(彈性元件)在外力作用下產(chǎn)生彈 性變形,使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件) 也隨同產(chǎn)生變形,電阻應(yīng)變片變形后,他的阻值將 發(fā)生變化(增大或減小,再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這 一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(電壓或電流)輸出,從而 將力值信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

電阻應(yīng)變式傳感器主要由電阻應(yīng)變片、彈性體 和檢測(cè)電路3個(gè)部分組成。

2.1.1電阻應(yīng)變片

電阻應(yīng)變片是用直徑約為0.025 mm的具有高 電阻率的電阻絲制成,如圖1所示,為獲得高的電阻值,電阻絲排列成柵網(wǎng)狀,并粘貼在絕緣的基片 上,電阻絲的兩端焊接有引出導(dǎo)線,線柵上面粘貼 有起保護(hù)作用的覆蓋層。

云網(wǎng)客0.jpg

電阻應(yīng)變片的電阻R值可用式(1)表示:

 云網(wǎng)客1.jpg

 

2.1.2彈性體

用于電子秤的傳感器彈性體一般結(jié)構(gòu)形式是 剪切梁式,其工作原理是利用剪切原理,即當(dāng)彈性 體受外力作用后,測(cè)量由剪切力引起的切應(yīng)力,但 切應(yīng)力本身是測(cè)量不出的,他能產(chǎn)生與工字梁中心 軸線成45°角的互相垂直的主應(yīng)力,也就是產(chǎn)生由 切應(yīng)力而引起的拉伸應(yīng)力與壓縮應(yīng)力。因此,在剪 切梁式傳感器中,是將四個(gè)電阻應(yīng)變片分別貼在工 字梁腹板的兩面,并與中心軸線成45°的互相垂直 到位置上。

2.1.3檢測(cè)電路

傳感器彈性體上的四個(gè)電阻應(yīng)變片組成一個(gè) 全橋電橋,如圖2所示。圖中,凡至札為電阻應(yīng)變 片,V為輸入電壓值,F為輸出電壓值。當(dāng)傳感器不 受載荷時(shí),輸出電壓F為零值;當(dāng)傳感器承受載荷 時(shí),應(yīng)變計(jì)R1、R3電阻值增加而R2R4電阻值減少, 使電橋?qū)蔷€上產(chǎn)生與載荷成正比的不平衡輸出, 即輸出電壓F產(chǎn)生變化,利用這一原理,就可測(cè)出 載荷值。

云網(wǎng)客2.jpg

2.2傳感器的基本技術(shù)參數(shù)

傳感器的技術(shù)指標(biāo)包括零點(diǎn)輸出、零點(diǎn)漂移、 重復(fù)性、直線度、滯后、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、蠕變、零點(diǎn)溫度 影響、輸出溫度影響、輸出靈敏度、輸人電阻、輸出 電阻、激勵(lì)電壓、安全過(guò)載范圍、極限過(guò)載范圍等。 在檢修過(guò)程中,只需要了解輸入電阻、輸出電阻等 參數(shù)就可以了。

電阻應(yīng)變式的傳感器基本是4線制的,包括兩 根電源輸人線V+V-,兩根信號(hào)輸出線S+S-電源輸入信號(hào)由一個(gè)穩(wěn)壓電路提供,一般為直流 5 V~24 V,通常用V+V-表示。而信號(hào)輸出S+ S-是一個(gè)mV/V的電壓信號(hào),這個(gè)輸出信號(hào)是隨著 傳感器所受壓力變化而變化的。

國(guó)內(nèi)對(duì)傳感器連接線的顏色沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定,常見(jiàn)的傳感器連接線的顏色定義為V+紅, V-黑,S+綠,S-白,這也是大部分國(guó)產(chǎn)傳感器的線 序。也有的傳感器連接線顏色定義為V+紅,V-黑, S+綠,S-黃。

通過(guò)測(cè)量傳感器輸出電阻,也可以區(qū)分連接 線。常用傳感器的輸入電阻一般為400 歐姆左右, 輸出電阻為350歐姆左右(部分傳感器輸入電阻為 1 050歐姆左右,輸出電阻為1000歐姆左右)。這樣只要 通過(guò)萬(wàn)用表就可以判斷,電阻為400歐姆左右的兩根 線是傳感器的輸入端,這也是傳感器任意測(cè)量時(shí)兩 根線之間最大的電阻,而電阻為350 歐姆左右的為輸 出端。

3.傳感器的故障判斷

3.1傳感器的故障表現(xiàn)

電子秤傳感器的極限過(guò)載范圍一般是額定載 荷的3倍左右,超過(guò)極限過(guò)載范圍后,就會(huì)對(duì)傳感 器造成損壞。電子秤超載損壞后的故障表現(xiàn)主要有以下幾種:

1)加載到(或接近)滿量程負(fù)荷時(shí)顯示超載;

2)正常開(kāi)機(jī)后不顯示零值;

3)開(kāi)機(jī)自檢程序提示出錯(cuò),如顯示“err x”“E 1”‘‘F--5-H

(4)正常開(kāi)機(jī)顯示零值后,稱量物體數(shù)值無(wú)反 應(yīng),或者開(kāi)機(jī)后顯示不歸零。

電子秤出現(xiàn)以上故障時(shí),可以初步懷疑是傳感 器出現(xiàn)問(wèn)題,在排除傳感器斷線、傳感器和儀表的 插頭接觸不良等線路故障后,就可以基本判斷是傳 感器的故障了。

3.2傳感器的故障判斷方法

1)通過(guò)測(cè)量傳感器輸入輸出電阻值,判斷傳 感器的好壞。檢查傳感器時(shí),首先判斷傳感器的連 接線路,對(duì)于連接在電路上的傳感器,可以用簡(jiǎn)單 的方法進(jìn)行判斷:接通電子秤電源,然后開(kāi)機(jī),使用 萬(wàn)能表直流電壓檔,負(fù)極接地,正極分別測(cè)量傳感 器的4根連接線,電壓為零(接地)的是V-,電壓最 髙的是V+電壓為V+半的是信號(hào)輸出線S+ S—

一般情況下,通過(guò)測(cè)量V+s+v+s-v- S+V-S-之間的電阻,就可以基本判定傳感器是 否損壞。正常的傳感器,V+S+V+S-之間的兩 個(gè)電阻相同,V-S+V-S-之間的兩個(gè)電阻相 同。也就是傳感器的任意一個(gè)輸人端(V+V-) 兩個(gè)信號(hào)輸出端(S+S-)的兩個(gè)電阻是相同的。 假如傳感器任意輸入端到兩個(gè)信號(hào)輸出端的兩個(gè) 電阻相差2ft以上,則說(shuō)明傳感器的電橋已經(jīng)由于 超載受到損壞。

2)通過(guò)測(cè)量傳感器的零位輸出信號(hào),判斷傳 感器的好壞。由于傳感器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)電 橋,因此,理論上傳感器在沒(méi)有負(fù)載的情況下,兩個(gè) 信號(hào)端(S+S-)的輸出信號(hào)值應(yīng)該是OmV但實(shí) 際上由于傳感器的制造工藝問(wèn)題,零位輸出信號(hào) 不可能完全為零。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),零位輸出信號(hào) 不能大于傳感器輸出的±1%FS例如,一個(gè)傳感 器的靈敏度是2.00 mV/V電路的輸入電壓為10 V 傳感器的最大輸出電壓就是2 mV/V (靈敏度x 10V(輸人電壓)=20mV則零位輸出信號(hào)不應(yīng)超 過(guò)士 1 %x20 mV=±0.2 mV

檢測(cè)時(shí),將萬(wàn)用表調(diào)到20mV,測(cè)量傳感器 的信號(hào)輸出兩端,如果傳感器上沒(méi)有任何負(fù)載,而測(cè) 量出來(lái)的信號(hào)電壓卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常零點(diǎn)值(0.2 mV)則說(shuō)明傳感器已經(jīng)超載損壞了。

3)短路法。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,對(duì)于不能正常 開(kāi)機(jī)的電子秤,也可以用一個(gè)金屬鑷子直接將兩個(gè) 信號(hào)端(S+S-)短路,然后開(kāi)機(jī),如果電子秤能夠 正常開(kāi)機(jī)顯示零位,也可以基本判定是傳感器超載 損壞。其原理是通過(guò)直接短路將兩個(gè)信號(hào)端電壓調(diào) 平衡,讓程序認(rèn)為傳感器正常,從而通過(guò)自檢程序。

4)替換法。對(duì)于以上方法都不能判定的傳感 器,可以進(jìn)行替換。將一個(gè)靈敏度和電阻相近的傳 感器連接到電路上,假如電子秤能夠正常開(kāi)機(jī)和對(duì) 加荷有反應(yīng),也可判定原傳感器損壞。但是由于不 同電子秤在標(biāo)定時(shí)所記錄的數(shù)據(jù)不同,所以換上去 的傳感器顯示的測(cè)量數(shù)值是不正確的。替換時(shí)要注 意,如果此傳感器的型號(hào)規(guī)格不一樣,一般不要進(jìn) 行重新標(biāo)定或校準(zhǔn),否則可能造成原有程序數(shù)據(jù)丟 失無(wú)法恢復(fù)。

4.檢修方法

傳感器超載,造成的損壞從程度上可以分為兩 類(lèi),1)彈性體嚴(yán)重?fù)p壞,從外觀可以直接觀察到彈 性體巳經(jīng)變形內(nèi)部電阻應(yīng)變片也可能已經(jīng)斷路, 輸出端電阻值為無(wú)窮大,此類(lèi)情況下傳感器已經(jīng)沒(méi) 有修復(fù)價(jià)值,建議更換;2)彈性體沒(méi)有嚴(yán)重變 形,只是輸出電阻不平衡,或者零點(diǎn)輸出值過(guò)大 這類(lèi)情況一般可以用簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行修復(fù)。根據(jù) 實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn),傳感器超載造成無(wú)法修復(fù)的損壞情 況不多。以下介紹的維修方法主要是針對(duì)第二類(lèi) 情況。

1)重新標(biāo)定。對(duì)于可以正常開(kāi)機(jī),但加載到 (或接近)滿量程負(fù)荷時(shí)顯示超載的情況,可以對(duì)電 子秤進(jìn)行重新標(biāo)定。由于現(xiàn)代的電子秤在軟件設(shè)計(jì) 上一般都有內(nèi)部標(biāo)定程序,對(duì)于示值誤差不大的情 況下,按照說(shuō)明書(shū)或廠家提供的技術(shù)資料對(duì)電子秤 進(jìn)行重新標(biāo)定,往往可以使電子秤恢復(fù)正常。

2)調(diào)整電路零值電壓。由于應(yīng)變式傳感器的 零點(diǎn)輸出不一樣而且不太穩(wěn)定,因此許多電子秤都 會(huì)設(shè)計(jì)有調(diào)零電路。一般有兩種調(diào)整方式,(a)使用 可調(diào)電位器;(b)使用跳線開(kāi)關(guān)。維修時(shí)直接調(diào)整電 位器或進(jìn)行跳線就可以了。

還有部分電子秤沒(méi)有調(diào)零電路,此時(shí)需要采用 電阻補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行調(diào)整。基本原理是將傳感器內(nèi) 部的電橋不平衡量用電阻在外部電路上進(jìn)行補(bǔ)償, 使其信號(hào)輸出端電壓恢復(fù)到正常范圍。

某型號(hào)電子秤超載故障的檢修實(shí)例:電子秤開(kāi) 機(jī)顯示測(cè)量傳感器輸入電壓為12 V,零 位輸出電壓為6.IV。而正常情況下,傳感器經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大后的零位輸出電壓應(yīng) 該在電源電壓的二分之一以下,因此零位電壓應(yīng)該 5.5 V-6.0 V之間,由此基本判斷是傳感器超載損 壞。維修方法是通過(guò)電阻補(bǔ)償?shù)脑恚陔娐飞蠈?/span> 輸出電壓補(bǔ)償?shù)秸k妷骸>唧w做法是在第一級(jí)運(yùn) 算放大器的同相端對(duì)地接1個(gè)補(bǔ)償電阻,電阻的阻 值視零位偏移量而定,一般在1 MXi~5 MX1之間,電 阻越小,補(bǔ)償量越大。接上一個(gè)1 的電阻之后, 傳感器零位輸出電壓降為5.8 V,電子天平恢復(fù)正 常工作。

(3)機(jī)械加力方式。在維修工作中,部分傳感器 還可以通過(guò)機(jī)械加力的方法進(jìn)行調(diào)整,即反方向超 載加力,使彈性體恢復(fù)正常位置。但必須注意,加力 的力度不能太大,否則會(huì)永久損壞傳感器,一般最 大可以加到傳感器額定負(fù)荷的2~3(由于傳感器 的極限負(fù)荷一般是額定負(fù)荷的2~3倍,因此最好不 要超過(guò)此值),加力過(guò)程要平穩(wěn),而且應(yīng)該分多次加 力,并逐步加大力值,每次加力后要重新開(kāi)機(jī)檢査 傳感器的狀態(tài)是否已經(jīng)恢復(fù),避免反向超載損壞。 實(shí)踐證明,通過(guò)機(jī)械加力方式,損壞輕微的傳感器 可以恢復(fù)正常,而且非線性誤差變化不大,經(jīng)過(guò)重 新標(biāo)定,可以繼續(xù)正常使用。

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)了解電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)原理,利用 以上的幾種檢修方法,可以較迅速地檢査傳感器的 狀態(tài),判斷傳感器的損壞情況,并且有效地排除故障。

 

 


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