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| 电子汽车衡的故障分析及处理 |
| 日期:2010年1月8日
浏览[3129] |
一、引言
淮北矿区现有近50台SCS—50/60/100系列全电子无基坑汽车衡，作为用于煤炭等大宗物料销售用的称重计量设备，其称重系统具有称重计量简便、分辨率高、称重数字显示、功能完善、性能稳定可靠、重量信号可远传等优点。但由于矿区电子汽车衡所处的工业环境比较恶劣复杂，加之称重频繁，超载使用、缺乏必要的维护保养，经常出现故障，严重影响了煤炭的正常销售。下面谈谈对电子汽车衡故障处理的一些体会。
二、电子汽车衡的构成及工作原理
1．系统构成
SCS系列全电子汽车衡主要由称重显示仪表、称重传感器、秤体等三部分组成。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，秤台和传力机构负责将物体的重量准确地传递给称重传感器；一次仪表——称重传感器位于秤台与基础之间，将被称物体的重量按一定的函数关系转换为相应的mV级电信号, 通过接线盒信号电缆输出至二次仪表——称重显示仪表；经处理后仪表直接显示被称物体的重量数据。
2．工作原理
当称重物体或载重汽车停放在秤台上时，载荷通过秤体将重量传递给称重传感器，传感器将重量信号转换为相应的mV电压信号。该信号经前置放大器放大、滤波器滤波、A/D转换，由微处理器对重量信号处理后，数字显示器直接显示出重量。
三、故障分类
电子汽车衡在使用过程中故障现象多种多样，若按引起故障的原因一般可分为机械故障和电子故障两大类。
1．机械故障：
秤体变形、限位装置顶死秤体、秤体移位、秤体底部及其与护边框缝隙之间有异物卡住、连接件断裂（剪切梁式传感器）、秤体水平度破坏、多段秤体之间连接松动、传感器移位和基础下沉等。
2．电子故障：
仪表、传感器、接线盒（接线电路板）故障，总信号电缆的接插件松动、焊点虚焊或脱落、信号电缆折断和绝缘性能下降等。
四、故障诊断
由于引发故障的原因很多，一般处理过程是先查机械故障，再查电子故障。要排除故障，首先应设法找到并确认产生故障的原因（故障定位），而查找故障源应主要根据故障现象和系统构成组件、元器件、接插件、零部件作用以及它们出现故障后的表现和可能产生的影响，确定故障类型，列举可能引发故障的所有因素，通过多种手段、方法（故障检测）逐一排除，去确定故障产生的部位。因此，电子汽车衡的故障处理一般应遵循这样的步骤：观察（故障现象）——分析（故障原因）——检测（为故障判断提供依据或对判断结果加以验证）——修复（更换损坏的零部件）——检定（系统调试后对其计量性能进行测试）。
1.常用诊断方法
（1）直观法：就是通过眼睛看，用手触摸所怀疑的部件，看部件是否有异常情况，如脱焊、断线、错装、烧焦、变色等，直接找到损坏的零部件。
（2）替代法：就是用好的元器件、电路板或模拟部分代替怀疑有可能损坏的部件，替代后看是否正常。
（3）比较法：是利用万用表、示波器等仪器对怀疑有故障的部件测量其电压、波形等数值与正确的进行比较以寻找故障原因。
（4）插拔法：就是将接插件或芯片拔出或插入来寻找原因的方法。
（5）代码诊断法：是利用仪表自动诊断显示的错误代码来找出故障的方法。对于仪表本身的一些故障，仪表能自动给出错误代码，然后查一下故障代码表，就知道故障出现在哪一部分。
2.故障诊断
在对SCS系列全电子汽车衡进行故障处理的过程中，我们主要将其分成三部分：秤体、传感器和仪表。当系统出现故障，不能正常工作时，首先用信号模拟器向仪表送信号（该信号可调整）后，观察仪表能否正常工作。若能，则故障在秤体和传感器；若不能，则故障在仪表，也可能秤体、传感器同时出现故障。上述过程也可用备用仪表替代模拟器处理。在确定仪表无故障和秤体处于良好状态（即秤体水平度良好、秤体能自由、灵活活动、连接件完好等）条件下，可做偏载测试初步判断哪只传感器出现故障。待初步查找故障位置后，再进一步做以下检查。
（1）秤体故障
秤台：观察秤台底部、秤台与两端护边框间隙有无异物卡住。秤体与护边框的间隙一般为10～15mm，采用剪切梁式传感器的还应检查连接件是否完好。
限位装置：它有横向限位和纵向限位，观察限位装置的限位间隙是否正常。一般情况下，横向限位间隙≤2mm，纵向限位间隙≤3mm。
接线盒：打开接线盒查看有无水汽、水滴和灰尘侵入，若有，可用酒精擦拭后，用电吹风慢慢吹干。接线板上的若干个精密电阻可用万用表判断其好坏。
（2）传感器故障
具体故障可用以下三种方法检测、判断和验证：
阻抗判别法：逐个将传感器的两根输出线、输入线拆掉，用万用表测量输出阻抗、输入阻抗和信号电缆各芯线与屏蔽层间的绝缘电阻，如所测阻抗超出该传感器合格证所给值或绝缘性能下降，即可判断为传感器故障。
信号输出判断法：如果阻抗法无法判断传感器的好坏，可用此法做进一步检查。先给仪表通电，逐个将传感器的输出信号线拆掉（注意不要与输入激励线相碰），在空秤条件下用万用表测量其mV输出值。假设额定激励电压为U(V)，传感器灵敏度为M(mV/V)，传感器的额定容量为F(kg)，传感器承受的载荷重量为K(kg)，那么每只传感器的输出电压应为：U×M×K/F(mV)。如果其中哪一只的输出值超出该计算值或超出传感器的额定输出（load cell rated output），且输出不稳定，即可判断为故障传感器；或是虽然没有超出该计算值和额定输出，但如果传感器输出值之间有较大的偏差（或正或负），那么其中偏差较大或大的就是故障传感器。若需要进一步检查，还可在加载状态下测量输出信号。
（3）仪表故障
称重仪表一般由模拟电路和数字电路两部分构成。模拟电路包括电源、前置放大器、滤波器、A/D转换器等；数字电路包括主处理器、协处理器、各种存储器、键盘和显示器等。仪表故障诊断简便有效的方法就是用替代法定位。首先用模拟器或根据故障现象判断仪表已损坏。若怀疑是PCB出现问题，可用一块好的PCB替代后，再用模拟器检查或观察故障现象是否消失。注意更换新的PCB后，必须按照说明书重新进行参数设置、称量校准。
五、典型故障分析及处理
1.仪表显示不稳定
故障分析：
（1）仪表故障。
（2）信号线接线松动或焊点虚焊、电缆破损造成接触不良。
（3）接线盒有水汽，接线板受潮，输出信号时大时小不稳定。
（4）秤体有异物卡住或限位螺栓接触秤体。
（5）传感器信号线与屏蔽层间短接或绝缘性能下降。
（6）传感器损坏。
故障处理：
（1）首先用模拟器向仪表输送信号，如显示正常，则可排除仪表故障。
（2）再查秤体有无异物卡住，限位间隙是否正常，如无问题，可查接线盒是否有水汽、水滴、灰尘等，接线有无虚接、松动，若有，重新焊接、接线，使其连接可靠。
（3）检查信号线有无破损，若有，则须将其切断重新连接，用防水胶带缠好。
（4）在排除仪表故障和其它因素后，检查传感器故障。查找其故障比较简便但很有效的方法之一就是逐个将传感器接线脱开接线板（注意在脱开下一个传感器接线时，应将前一个完好的传感器接线接好，以保证接线板中仅有一只传感器脱开接线板），直至某只传感器脱开接线板时，仪表显示稳定，即可判断该传感器损坏。方法二是将所有的传感器接线全部拆掉，把模拟器接入接线板给仪表送电信号，如显示稳定，则逐只将传感器与模拟器并联接入，每接一只观察仪表的显示是否稳定，直到哪一只接入后显示不稳定了，则说明那一只就是故障传感器。仪表显示不稳定的因素很多，须详尽检查后方可排除。
2.显示重量不准确
故障分析：
（1）秤体有异物卡住或限位螺栓接触秤体。
（2）连接件断裂，传感器移位。
（3）信号电缆芯线断开。
（4）仪表放大电路损坏。
（5）秤体水平度破坏。
（6）传感器线性改变。
故障处理：
（1）在秤体处于良好状态下，并确认仪表无故障后，首先做偏载测试，以初步判断哪只传感器损坏。若偏载测试合格则重新进行称量校准；若偏载不合格则说明某一只传感器损坏，须更换。
（2）检查信号电缆是否断裂，接线板的接线有无脱开现象。
（3）参照前述方法检查传感器。
3.仪表开机及卸载后不回零
故障分析：
（1）秤体有异物卡住或限位螺栓接触秤体，开机后常出现负值，显示值不稳定。
（2）传感器零点漂移。
（3）连接件支承柱断裂。
（4）仪表故障。
（5）接线盒受潮。
（6）秤体受到外部冲击，传感器移位。
故障处理：
（1）检查秤体是否处于良好的状态和仪表是否完好。
（2）检查传感器是否发生漂移。可以在空秤状态下，测试每只传感器的输出信号是否超出计算值，若漂移不严重，则重新校准；若漂移严重，则更换传感器。该故障常常与显示值不稳定现象同时出现。
4.开机无显示
故障分析：
（1）仪表保险管损坏。
（2）仪表PCB损坏。
（3）仪表自检后无显示，可能是激励线断路或短路。
（4）接线盒严重积水。
（5）传感器总信号电缆与仪表的接插件松动或未接触或插头信号线焊点脱焊。
（6）传感器漂移。
故障处理：
（1）检查保险管是否完好，确认仪表无故障。
（2）检查接线盒有无积水。
（3）检查所有接线，按照前述方法检查传感器。
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，还有诸如接地装置、供电电源、外部磁场干扰等因素都能使汽车衡产生故障。因此，在处理汽车衡故障时，可采用多种方法，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。 |
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