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模拟式地磅技术分析与故障诊断

文章出处: 人气:发表时间:2018-06-30 15:00
通过对常用模拟式电子汽车衡的模拟型传感器(下文如未标明为数字传感器,模拟型传感器均简称为传感器)以及接 线平衡盒原理的分析,利用数字万用表对电子汽车衡的传感器以及平衡接线盒进行测量,依据本文的推理,快速判定传感器的 老化程度以及可用性,并且可以快速调节平衡接线盒使得电子汽车衡各偏载平衡,提高了检修人员对电子汽车衡的诊断效率。
引言
电子汽车衡(以下简称汽车衡)是大型称重计量器具, 也是目前成熟的一种称重计量器具,使用范围广,并且大 多数用于贸易结算。在使用过程中,由于其秤量大,使用 频繁,使用环境恶劣等因素,因此会经常出现故障。尤其 是其传感器在频繁使用中,会逐渐老化,并且各个传感器 老化程度不一致,使得传感器的灵敏度不一致,导致汽车 衡的偏载准确度受到影响。这种情况很多检修人员都碰到 过,并且都会很自然的认为,调节接线平衡盒就好了。但 如果其中某一传感器的灵敏度变动过大,调节接线平衡盒 是无法把整个汽车衡的偏载调平衡的,并且还会影响整体 称量的准确度。本文对常用汽车衡的传感器以及接线平衡 盒原理进行分析,讲解如何通过使用数字万用表对汽车衡 做出简单快速准确的诊断。
1.传感器的分类及电阻应变式传感器的工作原理
首先称重传感器的作用是将力变成电信号。称重传感 器的种类分为电阻应变式、电容式和电感式等。本文主要 分析的是汽车衡常用的电阻应变式传感器。
电阻应变式传感器是由弹性体、电阻应变片、电桥电 路、补偿电路等组成。
电阻应变片结构:在绝缘胶片上用电镀的方法镀上一 层合金材料,再用蚀刻的方法按一定的规则刻出电阻网 栅。当将胶片拉长(非常微弱的变化)时,电阻值变大; 缩短时,电阻值变小。
导体的电阻值R=p(L/S)
P:材料的电阻率(导电率) h材料的长度 S:材料的横截面积
由此可知,导体的电阻值与其长度L成正比(长度越
长,电阻越大),与其横截面积成反比(横截面积越大, 电阻越小)。
弹性体:将外力转换成弹性体物理尺寸的变化。
应变片:将物理尺寸的变化转成电阻值的变化。
电桥电路:将电阻值的变化转换成电压信号的变化。
W为施加在传感器上的力,当时,4个电阻应变 片阻值相等,电桥平衡,Uo=0。
W # 0时,R2、R4受拉力,电阻变大R + &R
R,、A受压力,电阻变小R-&R
UA=Ui X(R4 + &R)/(R1 + R4)
UB = Ui X(R3-&R)/(R2 + R3)
因为4个电阻应变片阻值相等,得R,=R2=&=R4=R, 导出以下算式:
U0=Ua-Ub=U^&R/R
设:ki=U-/R
则:Uo=k,&R。
由上式可知:传感器的输出电压信号与应变片电阻 值的变化量&R成正比,而&R又与弹性体的变化量成正 比,弹性体的变化量与外力W成正比,因此 W=k^&R=k^U0
只要测出U。,即可知到外力#,从而完成力W到电 压U。的转换。
由电路图得出结论:
传感器的输出电阻等于应变片的初始电阻值。
传感器的输人电阻一定大于输出电阻值(一般大 50 ~ioon)。
传感器为一纯电阻无源器件,可交流或直流供电。
传感器的输出极性是依据弹性体的正常受力方向而 标注的,当受力方向反转时,其输出极性也自动反转,传 感器性能不变。
由前面得知,传感器的输出电压:
U=U,&R/R
其中t^a-G即:传感器内部电桥两端点的电压。 当传感器电缆较长时,导线电阻R不能忽略,导线两 端必有电压降,Uab<Uc!使传感器输出U。变小’带来误差。
因导线电阻R ^ 0,电阻上的电压降Vr=RxIr, Ir为 流过电阻R的电流。
只要人#0,Vr^ 0,误差不可避免。
若在仪表中加一个高输人阻抗的桥压检测电路,直接 测量传感器供桥端的电压,并将其作为仪表内A/D转换器 的基准电压,再利用比例测量的原理,即可将传感器导线 电阻的影响抵消掉。
因为桥压检测电路的输人阻抗很高,所以如果R=0, 桥压反馈线上无压降’ V^Kb。
结论:a.导线过长时,必须用6线制接法。 b.桥压线和反馈线须在传感器端短接’不能仪表侧短接。
2.传感器的简单判别
2.1输入/输出端的判别
(1)电用缆的颜色判别:一般传感器电缆的颜色都比 较规范,定义如下:
4线制:红(供桥K+),黑(供桥-),绿(信号》+), 白(黄)(信号SI-)。
6线制:红(供桥V+),蓝(反馈F+),黑(供桥-), 黄(反馈F-),绿(信号SI+),白(信号SI-)。
(2)用万用表的O挡测量:
4线制:用万用表的2kO挡,测出电阻最大的两根 线为输人端,另两根线即为输出线。
6线制:用万用表的O挡测出两组短路的线,这两 组即为输人端,另两个引线即为输出线。
(3)桥臂阻值测量
普通3500:供桥输人端:400+100,信号输出端: 352+20,输人到输出:290+100。
桥式7000:供桥输人端:750+100,信号输出端: 703+20,输人到输出:560+100。
(4)输出极性判别
当用9V或15V的电池给传感器加供轿电压时,用万 用表DC 200mV挡测量传感器的输出信号,正常情况下, 当传感器空载时,其输出应为0。当在传感器的受力方向 上加一载荷,输出应有变化,若仪表显示为正数,则接红 表笔的引线为信号+。
注:a.传感器为一纯电阻器件,其输人/输出的极性 是相对而言的,当把输电压极性调换时,输出极性自动调 换,传感器仍可正常工作。
传感器输出极性是相对其正常受力而言的,当受力 方向相反时(如压力变成拉餐力),其输出信号极性也会 变反。
在多传感器并联使用时,应使各传感器电缆的颜色 标注一致。
2.2传感器2个重要指标:灵敏度、量程
灵敏度:常规有2mV/V 3mV/V早期有1mV/V特殊有
1.8mV/V
量程:意为传感器满载时每伏供桥电压所产生的输出 电压。
结论
(1)该传感器的信号输出范围为0mV(空载)〜 20mV( 满载 )。
(2)供桥电压减一半,输出信号减一半。
(3)无论传感器规格、量程等不同,只要灵敏度 =2mV/V,供桥电压=10V,输出范围就是0 ~20mV。
(4)同一台秤中的传感器其量程必须相同,灵敏度必 须接近。否则秤体无法调平。
以常规100t 3节秤为例:秤体自重=9t,配8只30t 的传感器,灵敏度=2mV/V,供桥电压=10V,秤体由8只 传感器支撑,假设秤体完全垫平,中间传感器的受力是边 上传感
器受力的2倍,可以得到式子:4x# + 4x2^ = 9t, W=9t/12=0.75t。
空秤时:边上4个传感器的受力=0.75t,其输出 =0.75t/30t x2 mV/Vx10V=0.5mV,中间 4 个传感器的受力 =0.75x2=1.5t,其输出=1.5t/30tx2 mV/Vx10V=1.0mV, 假设100t的货物均匀分布在秤面上,满载时各传感器的 受力为:4xW + 4x2W=100t+9t ’ W=109t/12=9.08t。
满载时:边上4个传感器的受力=9.08t,其输出 =9.08t/30tx2 mV/Vx10V=6.05mV。中间 4 个传感器 的受力=9.08x2=18.16t ’ 其输出=18.16t/30tx2 mV/ Vx10V=12.1mVc 大或调小。
结束语
以上分析是本人在实际检修工作的一些总结和分析, 在实际应用中,已为广大汽车衡使用客户提供了高效且优 质的检修服务,产生了良好的社会效益和经济效益。本文 通过对模拟电子汽车衡的传感器以及接线平衡盒等原理的 分析,让汽车衡计量检修人员从根本上理解了汽车衡的工 作原理,对提高汽车衡计量检修人员的检修水平起到一定 的指导作用。
 
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