地磅称重传感器工作原理及常见故障

随着科学技术的飞速发展，由称重传感器制作的地磅也已广泛地应用到各行各业，实现了对物料的快速、准确的称量。特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置。

前言

地磅是一种利用力―电变换原理将非电量的重力转变为电量的称重设备。而能实现这一目的的关键装置就是称重传感器（ 即被称为一次仪表元件） ，它处于称重台面的着力支点上，必须具有良好的刚度、强度、抗疲劳等机械性能，并承载着台面所受负载的合力。目前普遍采用电阻应变式称重传感器。

1.构成和工作原理

1.1 系统构成

SCS 全电子地磅主要由称重显示仪表、称重传感器、秤体等三大部分构成。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、限位装景等，是汽车衡的主要承载部件。起到了承受物体重量的作用。秤台和传力机构负责将物体的重量准确的传递给称重传感器。称重传感器位于秤台和基础之间。将被称物体的重量按一定的函数关系转换为相应的电信号，通过接线盒信号电缆输出到称重显示仪表。经处理后仪表直接显示被称物体的重量。

1.2 工作原理

当称重物体或载重汽车停放在秤台上，载荷通过秤体将重量传递给称重传感器，称重传感器将重量转换为相应的 mV 级电信号。该信号经前置放大、滤波、A/D 转换。由微处理器(单片机)对信号处理后，数字显示部位直接显示称重值。

2.现场使用和调试

以全电子地磅为例。我国称重传感器的现场使用和调试中主要存在下列几种情况：地基和秤体的处理，传感器选择，标定以及角差的调节，传感器的各类故障检测和排除，称重仪表的选择和故障检测等。

2.1 传感器的准确度等级

R60《称重传感器》国际建议将传感器分为四个准确度等级：A 级、B 级、C 级、D 级。

确定准确度等级的传感器最大分度数以 1000 为单位表示。

2.2 地基和秤体的处理

SCS 全电子地磅的基础结构分为无基坑和浅基坑两种，施工中应满足下列要求：基础的地耐力不低于 98KPa；基础必须挖到冻土层以下：有必要有排水沟道的必须修排水沟道。磅房内必须设置一根接地桩，接地电阻必须小于 4 欧姆。

对于配置防浪涌保护装置的地磅和配置防爆装置的汽车衡有更加严格的要求。基础施工时必须严格按照提供的指标完成，否则将达不到防浪涌保护和防爆的要求。

秤体安装中应注意的问题是安装限位螺栓和调整限位间隙。安装时必须做到限位间隙达到 2-3mm，然后必须拧紧螺母。传感器的安装必须遵循传感器厂家提供的安装方法。安装好的秤台用水准仪检查是否水平。同时检查和校正秤台四周的间隙，使之达到安装要求。

3.3 传感器选择

称重传感器在选用时要考虑到很多因素。实际的使用当中要从下列几个因素考虑。另外，称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标

3.3.1 使用环境。称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对于正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个地磅的可靠性和安全性。一般情况下，高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题；粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响；在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象：电磁场对传感器输出会产生干扰。相应的环境因素下我们必须选择对应的传感器才能满足必要的称重要求。

传感器的数量和量程。传感器数量的选择是根据地磅的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说秤体有几个支撑点就选用几只传感器。

传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。一般来讲，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器时。要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。

各种类型传感器的使用范围。传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠；另一方面要考虑厂家的建议。

传感器的准确度等级选择。传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器，应该考虑地磅的准确度等级和成本。一般情况下，选用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。

4.数字式地磅的常见故障与维修

4.1 仪表不归零或零位不稳

造成数字式地磅不归零或零位不稳的重要原因是基础不实。地磅共经历了三个阶段：机械式、机电式、电子式，基础要求随着吨位的增大而变高。麻石基础可以满足低吨位时期的需要，但是对于大吨位的电子秤，特别是精度高的数字式地磅，基础要求的就特别高，要有足够的强度而且各板面间的水平高度误差不得超过 3 毫米。（2）接地不良。地磅对于电阻的要求要小于 4 欧姆，而且要有独立的接地，所以在做基础的时候必须考虑设置接地桩。(3）限位装置不当。秤体安装时，应把横、纵向限位装置放在对应的基础板上，并紧固螺栓，使限位螺栓头部与秤台侧面板的间隙保持 3 毫米，再锁紧螺母。但是由于秤体具有热胀冷缩性，所以在冬夏季节要及时调整限位螺栓，保持间隙 3 毫米，否则就会造成秤体被侧向顶死，出现仪表不归零的现象。（4）传感器被损坏。传感器被损坏是造成仪表不归零的原因之一，可以用砝码进行偏载试验，找出有问题的传感器，并检查其安装是否正常，如果正常就说明是传感器自身的故障，需更换传感器。(5）没有得到良好的保养。使用数字式地磅的环境恶劣，灰尘垃圾较多，如果清理的不及时就会造成堵塞。另外，还要检查电机、各个气动元件、压力表、传感器和仪表，要及时清理灰尘、杂物、及时取出过滤器积液，并按照随机要求做好日常的维护工作。

4.2 数字秤仪表数字闪烁

仪表数字闪烁，有可能有三种情况：①仪表外面的电源不稳定导致；②传感器接头或者接线盒，由于接触不良或者受潮引起的；③仪表连接处和输出电缆虚焊或接触不良所致。如果仪表有问题，则修复仪表；更换损坏的传感器；把接头和接线板连接好。若接线盒潮湿则用电吹风吹干，然后用酒精擦洗吹干。

4.3 数字仪表不显示或者循环显示

这类故障一般比较复杂，可能是由于仪表、传感器性能、接线引起的问题。用万能表检查电源和电压是否正常，检查连接总线有无断路，检查仪表是否损坏，传感器的损坏程度。遇到这样的问题，应恢复正常电源，修复仪表、处理好连接线，如果传感器损坏则需更换。

4.4 仪表出现 end01-erd08 的错误代码

当仪表出现这种提示时，则表示仪表和数字传感器之间的通信出现故障，有可能是因通信中断引起的，首先要检查传感器的供电是不是正常的，在接线盒内测量 end 和 v+间的电压，并保证电压在 6.5v 以上，如果没有电压或者电压很低，则要检查主线是否断线，是否因传感器短路引起。传感器的通信线和接地线短路也会引起仪表的错误，显示end01-erd08（代码），用万用表的 20k 电阻档位，黑表棒接传感器的黑线，用红表棒分别接四根信号线测量，若测量值不在 9k-12k 之间，则说明阻值偏大或偏小，说明传感器损坏，需更换才可使用。

4.5 仪表标定数据丢失

导致标定数据丢失的原因可能是电源、传感器和秤台不接地，或者用零线代替地线，通常会导致传感器通讯不稳定、仪表和秤体带电、甚至导致仪表的数据丢失，从而损害仪表。因此，现场的电源接地非常重要。例如，一台中行数字传感器的数字地磅，在初期使用时正常，但是经过供电线路改造后，秤体和仪表的外壳有麻手的感觉，数据的稳定性差，而且在连接打印机后出现总开关跳闸的现象。经检查才发现是由于现场电源不接地，从而使仪表地线带电影响到设备不能正常的工作，在现场处理时，发现仪表变压器已被损坏，经重做地线、更换变压器后，问题才得以解决。

5.结束语

本文通过对地磅称重传感器工作原理及常见故障的分析，对它的相关情况有了进一步的了解，在以后的工作中可以根据文中提出的措施运用到实践中去。