电子汽车衡的工作原理及故障维修*

徐军涛

(河南省新乡市质量技术监督检验测试中心，河南 新乡 453002)

电子汽车衡现在广泛用于各种企业，由于电子汽车衡是用于贸易结算的计量器具，所以各级质监部门都比较注重对其监管。但在实际工作中，因为检定人员对电子汽车衡的工作原理及维修知识的缺乏，对有问题的电子汽车衡束手无策。笔者根据多年的工作经验，着重介绍电子汽车衡的工作原理及常见故障的维修方法。

1 电子汽车衡的工作原理

1.1 电子汽车衡的构造

电子汽车衡主要是由承载器(秤体)，载荷传递装置，载荷测量装置，三部分组成［1］。

电子汽车衡是利用物体的重力来测量物体质量的计量器具，其工作原理是:将物体施加在承载器上，通过载荷传递装置将物体的质量转变为重力，该重力由称重传感器转化为电信号，输入给微处理器(CPU)进行数据处理，同时接受键盘指令，输出显示数据，并进行打印。这样的显示数据与物体的质量成正比，以此实现对物体质量的测量，如图1所示。

图1 电子汽车衡工作原理

电子汽车衡秤体面积根据被测物体的形状，尺寸及称重方式确定。但必须保证足够的强度和刚度，一般来说，在最大安全载荷下的挠度一般不大于1/1000，最坏的选择应不大于1/600，其支承称重传感器的关键部件其挠度应更小一点，并有较高的自振频率及良好的稳定性。

载荷传递装置是指将承载器上的载荷所产生的力传递到载荷测量装置的部分。对电子秤是指称重传感器。载荷测量装置是指通过平衡装置平衡来自传递装置的力，用来测量载荷质量的部分，对电子秤是指显示器，打印机及外置显示器。

1.2 称重传感器转换原理

称重传感器一般分电阻应变式、电容式、压电式、压磁式、电感式、振频式多种。目前常用的是电阻应变式，其次是电容式。电阻应变式传感器的测量原理是将电阻应变片贴在金属弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时，电阻应变片的电阻值会发生变化，测出电阻变化的大小，就对应测量出所受力的大小。实用型的传感器是将四个应变片组成桥路，二横二竖贴在弹性体上，加上电压，当弹性体受压发生形变，而使电桥产生不平衡电压输出。这个电压信号就和重力的大小成正比。供桥电压一般在5V—15VDC［2］，原理图如图2。

1.3 如何选配传感器的额定称量

选择传感器应考虑多种因素，主要是传感器的额定载荷，输出灵敏度，最大分度数，最小检定分度值，传感器材料和使用环境等。额定载荷选择有以下两种方法:

1)简单估算法:在考虑了最大秤量，偏载(汽车衡的轴载荷)，最大添加皮重，秤台重的情况下，秤的最大秤量应在传感器额定总载荷的40%～75%之间为易。例一台60t电子衡3×12平方米的两节秤，需6只传感器，每只传感器20t，则60t/120t=50%，轴载荷2×20=40t(合理)。

2)计算法:由以下公式计算［3］

Emax≥Q、A、R/N

Emax称重传感器的最大载荷(单只)

N称重传感器的个数

R缩比(对使用传感器者选1)

Q修正系数(含安全系数等，一般选1.33～1.65)

A秤的最大秤量、秤台重，最大添加皮重之和。

例:一台汽车衡最大秤量max=100t，3×18平方米，三节组合。需8只传感器，轴载荷50t，最大添加皮重 20t，秤台重 12t，

解:根据题意，A=100+12+20=132(t)

选修正系数 Q=1.5

因没有24.75t的传感器，可就近选25t传感器。轴载荷50t，两个传感器刚好50t，符合要求。实际选用时，可选25t传感8只。也可选30t传感器8只。如果再选大或选小，都不合理。

2 电子汽车衡的故障诊断方法

电子汽车衡一旦出现故障，需要进行分析，检查，调修，检定合格后才能使用。在熟悉原理的基础上，电子汽车衡常见故障判断方法有:一是观察法，观察电子衡是否有异常情况，如虚焊、脱焊、断线、错装、烧焦、气味、短路、碰接、组件变色、保险丝烧坏、接线盒受潮、秤台上下左右是否有杂物，并进行处理之;二是试探比较法，拔去某个部件，换上模拟部件，如利用模拟器检查仪表是否有故障还是接线盒和传感器故障，也可用同类仪表进行调换检查;三是静态特性测量法，检查传感器静态特性，检查接线盒是否有故障，信号线是否有断线或绝缘不好;四是原理测量法(动态测量)，如测量仪表输出的激励电压是否正确，每个传感器的输出信号及系统总信号是否正常;五是升温法，有些仪表性能不好，通电时间长了，仪表温度升高，会出现故障;六是电源拉偏法，一般仪表使用电源电压220v±15%供电，即在187v～242v都能正常工作，可用调压器将电源电压拉偏至187v～242v范围。观察仪表是否正常;七是敲击法，轻敲仪表，接线盒等，观察是否有虚焊和接触不良的现象;八是故障代码模拟法，利用仪表自动诊断显示的故障代码来找出故障原因，并处理之。

3 常见故障的故障原因及解决方法

1)电源不通。排除方法是:检查保险丝是否烧断，检查电源是否接通，检查电源插头是否插牢或断线。

2)仪表损坏。仪表电源部分损坏，更换仪表。

3)显示数据不稳定或漂移。

a.导线接触不良，检查各导线连接头(点)是否接触良好。

b.稳压电源输出不稳，用万用表检查电源电压。

c.供桥电压故障，用万用表检查是否符合要求。

d.接线盒内受潮，用电吹风吹干。

e.信号线及传感器线被鼠咬、砸伤、压断、绝缘降低等，处理之。

f.传感器有故障，修理，更换。

g.仪表故障，修理，更换。

4)造成称重显示数据误差及偏载误差的原因

a.秤台不灵活，①有异物卡死，检查秤台四周底部，排除异物。②限位螺栓卡死，调整限位螺栓。

b.传感器有故障，检查修理，更换。

c.秤体设计缺陷，刚度不足。

d.长期使用后，传感器性能有变化，(在传感器性能还能使用的情况下)重新标定。

e.土建基础承载力不够。

f.秤体安装缺陷，传感器支点不正，受力不均匀等。

5)称重传感器常见故障及处理方法。

常见故障有:一是信号线压伤，断线;二是传感器桥路中焊点虚焊，脱焊，电阻应变片断线;三是电阻应变片粘贴不好，与弹性体面离开或轻微离开(俗称离片);四是传感器长期使用性能变坏;五是传感器过载被压坏(多发生于悬臂梁传感器);六是传感器长期使用后绝缘下降。

处理方法:

a.阻抗测量法，对700Ω应变片传感器，输入阻抗为770±5Ω，输出阻抗为700±2Ω;对350Ω应变片传感器，输入阻抗380±5Ω，输出阻抗350±2Ω。如果相差较大，可能损坏。b.信号输出法，给仪表通电，将传感器信号线拆掉，在无载荷状态下，用万用表量信号输出毫伏数。其估算方法是:激励电压为μ(v)传感器灵敏度为C(mv)传感器额定载荷为M(kg)，则μ×C÷M(mv)，如果测出的毫伏数不一致，超出计算值过大的或不稳定，可判断传感器有故障。在使用现场，传感器上都有秤台重这一固定载荷，测出的毫伏数反映了秤台重这个因素，特别是二节以上的秤，两头的传感器受力小，测出毫伏数小一些，中间的传感器受力大，测出的毫伏数会大一些，顺着秤台方向，对称观察两只传感器输出毫伏数，如果输出毫伏数很接近，说明安装合理，如果输出毫伏数相差较大，说明安装不良，或某个传感器有问题。为进一步证明，可将对称的传感器接线位置对调，重测毫伏数，观察输出毫伏数变化情况，来判断是安装问题还是传感器问题。此方法对检查传感器是否被压坏很有效。

c.计量检定法:轻微离片或性能下降者可通过计量检定发现。

d.测量传感器绝缘性能:在没有兆欧表的情况下，用万用表20MΩ档，表棒一头搭接在屏蔽线上，另一头搭接在信号线上(输出，输入均可)，如果万用表显示无穷大(数字式万用表为1，如果是指针式万用表，要大于20MΩ)，则传感器是好的，反之，可能损坏。

e.观察法:①检查传感器导线是否断裂、搭线、鼠咬等。②加载检查四角误差，是否可以调整，示值是否漂移，不能调整或显示数值漂移者，该传感器坏。

6)电子衡显示线性误差大的原因及处理

目前生产的称重显示器和传感器的线性度大都能满足三级衡器的要求。电子衡显示数值线性误差大的原因主要有四点:一是安装不良，二是角差未调好，三是未合理选配传感器，四是秤台质量差。

a.安装不良，主要是支点不正中，受力不均匀，重新安装。

b.角差未调好，应仔细调整，最好反复两次以上。

c.合理配置传感器，合理选择额定载荷，挑选传感器的灵敏度应接近一致，挑选传感器的输出阻抗应接近一致。

d.秤台刚度不足，下悬度大(即挠度大)。

7)电子汽车衡在使用过程中有时不回零的原因

a.安装不良，有些支点不正中，受力不均匀。

b.秤台周围有异物卡死，限位螺栓卡死。

c.零点跟踪过大。

最后，建议处理完故障后进行小结，以积累经验和教训，提高维修效率。总之，要通过不断的理论学习和实际操作，来增强自己的业务能力和水平。

［1］张文惠.电子汽车衡超载性能的调试与维护［J］.工业计量，1992，(3):23－24.

［2］刘金定.电子汽车衡的调校［J］.计量技术，1996，(5):38 －39.

［3］电子汽车衡的正确安装调试及维修［N］.山东科技报，2000