電子汽車衡的故障分析及處理

一、引言

淮北礦區(qū)現(xiàn)有近50臺(tái)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(jì)量設(shè)備，其稱重系統(tǒng)具有稱重計(jì)量簡便、分辨率高、稱重?cái)?shù)字顯示、功能完善、性能穩(wěn)定可靠、重量信號(hào)可遠(yuǎn)傳等優(yōu)點(diǎn)。但由于礦區(qū)電子汽車衡所處的工業(yè)環(huán)境比較惡劣復(fù)雜，加之稱重頻繁，超載使用、缺乏必要的維護(hù)保養(yǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了煤炭的正常銷售。下面談?wù)剬?duì)電子汽車衡故障處理的一些體會(huì)。

二、電子汽車衡的構(gòu)成及工作原理

1．系統(tǒng)構(gòu)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(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)、限位裝置等。它是汽車衡的主要承載部件，秤臺(tái)和傳力機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將物體的重量準(zhǔn)確地傳遞給稱重傳感器；一次儀表——稱重傳感器位于秤臺(tái)與基礎(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mV級(jí)電信號(hào), 通過接線盒信號(hào)電纜輸出至二次儀表——稱重顯示儀表；經(jīng)處理后儀表直接顯示被稱物體的重量數(shù)據(jù)。

2．工作原理

當(dāng)稱重物體或載重汽車停放在秤臺(tái)上時(shí)，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(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的mV電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)前置放大器放大、濾波器濾波、A/D轉(zhuǎn)換，由微處理器對(duì)重量信號(hào)處理后，數(shù)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(xiàn)象多種多樣，若按引起故障的原因一般可分為機(jī)械故障和電子故障兩大類。

1．機(jī)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(hù)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(dòng)、傳感器移位和基礎(chǔ)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(hào)電纜的接插件松動(dòng)、焊點(diǎn)虛焊或脫落、信號(hào)電纜折斷和絕緣性能下降等。

四、故障診斷

由于引發(fā)故障的原因很多，一般處理過程是先查機(jī)械故障，再查電子故障。要排除故障，首先應(yīng)設(shè)法找到并確認(rèn)產(chǎn)生故障的原因（故障定位），而查找故障源應(yīng)主要根據(jù)故障現(xiàn)象和系統(tǒng)構(gòu)成組件、元器件、接插件、零部件作用以及它們出現(xiàn)故障后的表現(xiàn)和可能產(chǎn)生的影響，確定故障類型，列舉可能引發(fā)故障的所有因素，通過多種手段、方法（故障檢測(cè)）逐一排除，去確定故障產(chǎn)生的部位。因此，電子汽車衡的故障處理一般應(yīng)遵循這樣的步驟：觀察（故障現(xiàn)象）——分析（故障原因）——檢測(cè)（為故障判斷提供依據(jù)或?qū)ε袛嘟Y(jié)果加以驗(yàn)證）——修復(fù)（更換損壞的零部件）——檢定（系統(tǒng)調(diào)試后對(duì)其計(jì)量性能進(jìn)行測(cè)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(cuò)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(duì)懷疑有故障的部件測(cè)量其電壓、波形等數(shù)值與正確的進(jìn)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(dòng)診斷顯示的錯(cuò)誤代碼來找出故障的方法。對(duì)于儀表本身的一些故障，儀表能自動(dòng)給出錯(cuò)誤代碼，然后查一下故障代碼表，就知道故障出現(xiàn)在哪一部分。

2.故障診斷

在對(duì)SCS系列全電子汽車衡進(jìn)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(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不能正常工作時(shí)，首先用信號(hào)模擬器向儀表送信號(hào)（該信號(hào)可調(diào)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(shí)出現(xiàn)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(tài)（即秤體水平度良好、秤體能自由、靈活活動(dòng)、連接件完好等）條件下，可做偏載測(cè)試初步判斷哪只傳感器出現(xiàn)故障。待初步查找故障位置后，再進(jìn)一步做以下檢查。

（1）秤體故障

 秤臺(tái)：觀察秤臺(tái)底部、秤臺(tái)與兩端護(hù)邊框間隙有無異物卡住。秤體與護(hù)邊框的間隙一般為10～15mm，采用剪切梁式傳感器的還應(yīng)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(fēng)慢慢吹干。接線板上的若干個(gè)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(cè)、判斷和驗(yàn)證：

 阻抗判別法：逐個(gè)將傳感器的兩根輸出線、輸入線拆掉，用萬用表測(cè)量輸出阻抗、輸入阻抗和信號(hào)電纜各芯線與屏蔽層間的絕緣電阻，如所測(cè)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(hào)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(jìn)一步檢查。先給儀表通電，逐個(gè)將傳感器的輸出信號(hào)線拆掉（注意不要與輸入激勵(lì)線相碰），在空秤條件下用萬用表測(cè)量其mV輸出值。假設(shè)額定激勵(lì)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(yīng)為：U×M×K/F(mV)。如果其中哪一只的輸出值超出該計(jì)算值或超出傳感器的額定輸出（load cell rated output），且輸出不穩(wěn)定，即可判斷為故障傳感器；或是雖然沒有超出該計(jì)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(fù)），那么其中偏差較大或zui大的就是故障傳感器。若需要進(jìn)一步檢查，還可在加載狀態(tài)下測(cè)量輸出信號(hào)。

 （3）儀表故障

 稱重儀表一般由模擬電路和數(shù)字電路兩部分構(gòu)成。模擬電路包括電源、前置放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器等；數(shù)字電路包括主處理器、協(xié)處理器、各種存儲(chǔ)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(jù)故障現(xiàn)象判斷儀表已損壞。若懷疑是PCB出現(xiàn)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(xiàn)象是否消失。注意更換新的PCB后，必須按照說明書重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、稱量校準(zhǔn)。

五、典型故障分析及處理

1.儀表顯示不穩(wěn)定

故障分析：

（1）儀表故障。

（2）信號(hào)線接線松動(dòng)或焊點(diǎn)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(hào)時(shí)大時(shí)小不穩(wěn)定。

（4）秤體有異物卡住或限位螺栓接觸秤體。

（5）傳感器信號(hào)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(hào)，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(dòng)，若有，重新焊接、接線，使其連接可靠。

（3）檢查信號(hào)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(diǎn)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(gè)將傳感器接線脫開接線板（注意在脫開下一個(gè)傳感器接線時(shí)，應(yīng)將前一個(gè)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(shí)，儀表顯示穩(wěn)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(hào)，如顯示穩(wěn)定，則逐只將傳感器與模擬器并聯(lián)接入，每接一只觀察儀表的顯示是否穩(wěn)定，直到哪一只接入后顯示不穩(wěn)定了，則說明那一只就是故障傳感器。儀表顯示不穩(wěn)定的因素很多，須詳盡檢查后方可排除。

2.顯示重量不準(zhǔn)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(hào)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(tài)下，并確認(rèn)儀表*后，首先做偏載測(cè)試，以初步判斷哪只傳感器損壞。若偏載測(cè)試合格則重新進(jìn)行稱量校準(zhǔn)；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(hào)電纜是否斷裂，接線板的接線有無脫開現(xiàn)象。

（3）參照前述方法檢查傳感器。

3.儀表開機(jī)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(jī)后常出現(xiàn)負(fù)值，顯示值不穩(wěn)定。

（2）傳感器零點(diǎn)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(tài)和儀表是否完好。

（2）檢查傳感器是否發(fā)生漂移?？梢栽诳粘訝顟B(tài)下，測(cè)試每只傳感器的輸出信號(hào)是否超出計(jì)算值，若漂移不嚴(yán)重，則重新校準(zhǔn)；若漂移嚴(yán)重，則更換傳感器。該故障常常與顯示值不穩(wěn)定現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)。

4.開機(jī)無顯示

故障分析：

（1）儀表保險(xiǎn)管損壞。

（2）儀表PCB損壞。

（3）儀表自檢后無顯示，可能是激勵(lì)線斷路或短路。

（4）接線盒嚴(yán)重積水。

（5）傳感器總信號(hào)電纜與儀表的接插件松動(dòng)或未接觸或插頭信號(hào)線焊點(diǎn)脫焊。

（6）傳感器漂移。

故障處理：

（1）檢查保險(xiǎn)管是否完好，確認(rèn)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(fā)汽車衡故障的原因很多，故障現(xiàn)象也很復(fù)雜，有時(shí)幾個(gè)故障現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)。除了上述情況外，還有諸如接地裝置、供電電源、外部磁場(chǎng)干擾等因素都能使汽車衡產(chǎn)生故障。因此，在處理汽車衡故障時(shí)，可采用多種方法，認(rèn)真分析故障原因，詳細(xì)檢查可能產(chǎn)生故障的環(huán)節(jié)，才能迅速、準(zhǔn)確地將故障排除。