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當前位置:首頁>>新聞中心>>行業動態 發布時間:2018-08-21 03:35:54

模擬式地磅技術分析與故障診斷

時間:2018-08-21 03:35:54 來源:本站 點擊數:818

通過對常用模擬式地磅的模擬型傳感器(下文如未標明為數字傳感器,模擬型傳感器均簡稱為傳感器)以及接 線平衡盒原理的分析,利用數字萬用表對地磅的傳感器以及平衡接線盒進行測量,依據本文的推理,快速判定傳感器的 老化程度以及可用性,并且可以快速調節平衡接線盒使得電子汽車衡各偏載平衡,提高了檢修人員對地磅的診斷效率。
引言
地磅(以下簡稱汽車衡)是大型稱重計量器具, 也是目前成熟的一種稱重計量器具,使用范圍廣,并且大 多數用于貿易結算。在使用過程中,由于其秤量大,使用 頻繁,使用環境惡劣等因素,因此會經常出現故障。尤其 是其傳感器在頻繁使用中,會逐漸老化,并且各個傳感器 老化程度不一致,使得傳感器的靈敏度不一致,導致汽車 衡的偏載準確度受到影響。這種情況很多檢修人員都碰到 過,并且都會很自然的認為,調節接線平衡盒就好了。但 如果其中某一傳感器的靈敏度變動過大,調節接線平衡盒 是無法把整個汽車衡的偏載調平衡的,并且還會影響整體 稱量的準確度。本文對常用地磅的傳感器以及接線平衡 盒原理進行分析,講解如何通過使用數字萬用表對汽車衡 做出簡單快速準確的診斷。
1.傳感器的分類及電阻應變式傳感器的工作原理
首先稱重傳感器的作用是將力變成電信號。稱重傳感 器的種類分為電阻應變式、電容式和電感式等。本文主要 分析的是汽車衡常用的電阻應變式傳感器。
電阻應變式傳感器是由彈性體、電阻應變片、電橋電 路、補償電路等組成。
電阻應變片結構:在絕緣膠片上用電鍍的方法鍍上一 層合金材料,再用蝕刻的方法按一定的規則刻出電阻網 柵。當將膠片拉長(非常微弱的變化)時,電阻值變大; 縮短時,電阻值變小。
導體的電阻值R=p(L/S)
P:材料的電阻率(導電率) h材料的長度 S:材料的橫截面積
由此可知,導體的電阻值與其長度L成正比(長度越
長,電阻越大),與其橫截面積成反比(橫截面積越大, 電阻越小)。
彈性體:將外力轉換成彈性體物理尺寸的變化。
應變片:將物理尺寸的變化轉成電阻值的變化。
電橋電路:將電阻值的變化轉換成電壓信號的變化。
W為施加在傳感器上的力,當時,4個電阻應變 片阻值相等,電橋平衡,Uo=0。
W # 0時,R2、R4受拉力,電阻變大R + &R
R,、A受壓力,電阻變小R-&R
UA=Ui X(R4 + &R)/(R1 + R4)
UB = Ui X(R3-&R)/(R2 + R3)
因為4個電阻應變片阻值相等,得R,=R2=&=R4=R, 導出以下算式:
U0=Ua-Ub=U^&R/R
設:ki=U-/R
則:Uo=k,&R。
由上式可知:傳感器的輸出電壓信號與應變片電阻 值的變化量&R成正比,而&R又與彈性體的變化量成正 比,彈性體的變化量與外力W成正比,因此 W=k^&R=k^U0
只要測出U。,即可知到外力#,從而完成力W到電 壓U。的轉換。
由電路圖得出結論:
傳感器的輸出電阻等于應變片的初始電阻值。
傳感器的輸人電阻一定大于輸出電阻值(一般大 50 ~ioon)。
傳感器為一純電阻無源器件,可交流或直流供電。
傳感器的輸出極性是依據彈性體的正常受力方向而 標注的,當受力方向反轉時,其輸出極性也自動反轉,傳 感器性能不變。
由前面得知,傳感器的輸出電壓:
U=U,&R/R
其中t^a-G即:傳感器內部電橋兩端點的電壓。 當傳感器電纜較長時,導線電阻R不能忽略,導線兩 端必有電壓降,Uab
因導線電阻R ^ 0,電阻上的電壓降Vr=RxIr, Ir為 流過電阻R的電流。
只要人#0,Vr^ 0,誤差不可避免。
若在儀表中加一個高輸人阻抗的橋壓檢測電路,直接 測量傳感器供橋端的電壓,并將其作為儀表內A/D轉換器 的基準電壓,再利用比例測量的原理,即可將傳感器導線 電阻的影響抵消掉。
因為橋壓檢測電路的輸人阻抗很高,所以如果R=0, 橋壓反饋線上無壓降’ V^Kb。
結論:a.導線過長時,必須用6線制接法。 b.橋壓線和反饋線須在傳感器端短接’不能儀表側短接。
2.傳感器的簡單判別
2.1輸入/輸出端的判別
1)電用纜的顏色判別:一般傳感器電纜的顏色都比 較規范,定義如下:
4線制:紅(供橋K+),黑(供橋-),綠(信號》+), 白(黃)(信號SI-)。
6線制:紅(供橋V+),藍(反饋F+),黑(供橋-), 黃(反饋F-),綠(信號SI+),白(信號SI-)。
2)用萬用表的O擋測量:
4線制:用萬用表的2kO擋,測出電阻最大的兩根 線為輸人端,另兩根線即為輸出線。
6線制:用萬用表的O擋測出兩組短路的線,這兩 組即為輸人端,另兩個引線即為輸出線。
3)橋臂阻值測量
普通3500:供橋輸人端:400+100,信號輸出端: 352+20,輸人到輸出:290+100。
橋式7000:供橋輸人端:750+100,信號輸出端: 703+20,輸人到輸出:560+100。
4)輸出極性判別
當用9V或15V的電池給傳感器加供轎電壓時,用萬 用表DC 200mV擋測量傳感器的輸出信號,正常情況下, 當傳感器空載時,其輸出應為0。當在傳感器的受力方向 上加一載荷,輸出應有變化,若儀表顯示為正數,則接紅 表筆的引線為信號+。
注:a.傳感器為一純電阻器件,其輸人/輸出的極性 是相對而言的,當把輸電壓極性調換時,輸出極性自動調 換,傳感器仍可正常工作。
傳感器輸出極性是相對其正常受力而言的,當受力 方向相反時(如壓力變成拉餐力),其輸出信號極性也會 變反。
在多傳感器并聯使用時,應使各傳感器電纜的顏色 標注一致。
2.2傳感器2個重要指標:靈敏度、量程
靈敏度:常規有2mV/V 3mV/V早期有1mV/V特殊有
1.8mV/V
量程:意為傳感器滿載時每伏供橋電壓所產生的輸出 電壓。
結論
1)該傳感器的信號輸出范圍為0mV(空載)? 20mV( 滿載 )。
2)供橋電壓減一半,輸出信號減一半。
3)無論傳感器規格、量程等不同,只要靈敏度 =2mV/V,供橋電壓=10V,輸出范圍就是0 ~20mV。
4)同一臺秤中的傳感器其量程必須相同,靈敏度必 須接近。否則秤體無法調平。
以常規100t 3節秤為例:秤體自重=9t,配8只30t 的傳感器,靈敏度=2mV/V,供橋電壓=10V,秤體由8只 傳感器支撐,假設秤體完全墊平,中間傳感器的受力是邊 上傳感
器受力的2倍,可以得到式子:4x# + 4x2^ = 9t, W=9t/12=0.75t。
空秤時:邊上4個傳感器的受力=0.75t,其輸出 =0.75t/30t x2 mV/Vx10V=0.5mV,中間 4 個傳感器的受力 =0.75x2=1.5t,其輸出=1.5t/30tx2 mV/Vx10V=1.0mV, 假設100t的貨物均勻分布在秤面上,滿載時各傳感器的 受力為:4xW + 4x2W=100t+9t ’ W=109t/12=9.08t。
滿載時:邊上4個傳感器的受力=9.08t,其輸出 =9.08t/30tx2 mV/Vx10V=6.05mV。中間 4 個傳感器 的受力=9.08x2=18.16t ’ 其輸出=18.16t/30tx2 mV/ Vx10V=12.1mVc 大或調小。
結束語
以上分析是本人在實際檢修工作的一些總結和分析, 在實際應用中,已為廣大汽車衡使用客戶提供了高效且優 質的檢修服務,產生了良好的社會效益和經濟效益。本文 通過對模擬電子汽車衡的傳感器以及接線平衡盒等原理的 分析,讓汽車衡計量檢修人員從根本上理解了汽車衡的工 作原理,對提高汽車衡計量檢修人員的檢修水平起到一定 的指導作用。