電子汽車衡常見故障分析與處理

曹奉城 上海鐵路局科研所

貨運作為鐵路的主要運輸方式之一，在鐵路運輸中起著至關重要的作用。近年來，伴隨著鐵路建設不斷向高速、重載的方向迅猛發展，運輸事故也時有發生。據相關部門統計，相當一部分事故是由貨車超載引起的。SCS 型電子汽車衡能有效防止貨車超載，并且具有稱重迅速準確，工作性能穩定可靠，操作使用方便，安裝維護簡便等特點，因而被廣泛應用于鐵路貨場，對保證鐵路運輸安全起著重要作用。

1 SCS 型電子汽車衡的組成與工作原理

SCS 型電子汽車衡由稱重部分（秤體)和顯示部分（儀表和信號電纜）兩大單元組成。工作原理:當承重貨車進入秤臺后，在物體重力作用下，使稱重傳感器彈性體產生變形，粘貼于彈性體上的應變計橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數值成比例的電信號并至稱重顯示儀表進行模擬放大，模擬/數字轉換，用微處理機處理后，直接顯示貨車的重量數據。稱重顯示儀表再將重量數據傳送到計算機，經計算機綜合處理，打印出各種統計報表、稱重單據等。稱重顯示儀表還將重量數據傳送到自動顯示報秤量器，在大屏幕上顯示并報出稱重數據（見圖1）。

圖1 系統原理框圖

2 SCS 型電子汽車衡常見故障分析與處理

2.1 故障分析的基本方法與要求

電子汽車衡一旦出現故障, 需要進行分析、檢查、調修，檢定合格后才能投入使用。

（1）在熟悉原理的基礎上，可通過直觀檢查法、分割法、原件置換法、電阻電壓測量法等行之有效的方法逐段檢查、分析、判斷。鑒于故障的多樣性，分析思路顯得尤為重要。只要檢修思路對，就可觸類旁通，舉一反三。

（2）熟記電路中各主要測試點的電阻值、電壓值。此外，對重要的元件開路或短路可能會產生的后果也應做到心中有數。

（3）需熟練掌握常用測試儀表的使用以及元件好壞的判別方法。目前，電子汽車衡基本上采用大中規模集成電路單片機控制的稱重顯示儀表，因此，在掌握整個原理的基礎上，要對AT89C 系列單片機和各集成塊的性能、技術參數和引腳定義有足夠的了解，這樣有助于提高排除故障的能力。

（4）建議處理完故障后進行小結，以積累經驗和教訓，提高維修效率。

2.2 故障查找步驟

SCS 型電子汽車衡發生故障時，可按照上述故障查找方法和要求，逐步進行查找分析，也可根據經驗對出現的故障直接查找故障部位，采用分段排除法直接查找故障原因。其具體方法是，先拔下稱重顯示儀表的傳感器輸入端插頭，將模擬傳感器的插頭接入稱重顯示儀表傳感器接口，觀察儀表的顯示情況，判斷其是否有故障。如果儀表顯示正常，說明故障在儀表以外部分；如果儀表顯示正常，則說明故障在儀表部分。該方法可快速對儀表進行故障排查。

2.3 故障分析及解決

（1）數字跳變

電源電壓不穩。解決方法：配備穩壓電源。

接線盒受潮。解決方法：晾曬或電吹風吹干。

接線盒內接線不牢或端子氧化。解決方法：重新接線或用砂紙打磨接線端子。

接線盒及儀表電纜因鼠咬或磨損等原因破損。解決方法：更換電纜線。

傳感器漂移或損壞。解決方法：查找損壞的傳感器并更換。

秤臺未接地。解決方法：將秤體部位接地。

儀表接地端末接地。解決方法：將儀表電源線接地端插頭接地。

儀表傳感器插頭（插座）氧化或接觸不良。解決方法：更換插頭（插座）。

無線電射頻干擾。解決方法：排除干擾源。

稱重儀表損壞。解決方法：送專門技術部門維修或更換。

基礎下沉變形。解決方法：重新調整傳感器，確保每只傳感器均勻受力。

（2）顯示重量不準

秤臺四周有異物卡住。解決方法：清除異物。

秤臺底部有異物卡住。解決方法：清除秤臺底部異物。

限位裝置頂住或異物卡住。解決方法：調整限位間隙（2～3）mm，清除異物。

傳感器損壞。解決方法：排除故障傳感器，更換新傳感器。

儀表損壞。解決方法：送專門技術部門維修或更換。

傳感器安裝受力不均。解決方法：重新調整傳感器，使受力均勻。

2.4 傳感器故障判斷

從以上情況可以看出，許多故障是由于傳感器損壞而造成SCS 型電子汽車衡的計量不準。儀表故障采用模擬傳感器檢測出來，而傳感器的故障檢測采用以下幾種方法：

（1）測量輸入、輸出阻抗。將傳感器依次從接線盒內接線排脫離，分別測量輸入阻抗、輸出阻抗。如橋式傳感器輸入阻抗一般在800 Ω，輸出阻抗一般在700 Ω 左右。如果輸入、輸出阻抗均為斷路，可能是傳感器電纜折斷或傳感器應變片燒毀造成的；如果輸入、輸出阻抗不穩定，可能是信號線絕緣層破裂，絕緣性能下降，或傳感器受潮等原因導致橋路同彈性體絕緣不良造成的。

（2）測量傳感器的輸出信號和傳感器零點輸出信號。一般小于滿量程輸出信號的±1%，依次將某只傳感器輸出端從接線盒接線排端子上拆下，打開儀表電源，用數字萬用表測傳感器輸出端電壓信號。在空秤情況下，該電壓一般在（0.2～2）mV 之間，如果遠遠大于此范圍，說明傳感器零點輸出較大，可能是傳感器彈性體因過載產生永久塑性變形；如果無電信號輸出，可能為傳感器已損壞。

（3）測量傳感器加載狀態輸出信號。按上述方法測量傳感器空秤時輸出信號，先記錄傳感器輸出信號U0，再在秤體傳感器上方加載一適當載荷，測量其輸出信號值的變化。設單只傳感器額定載荷為L, 實際加載到傳感器上方載荷的力為F，如果儀表供電電壓為IX:12V，則此時測量該只傳感器輸出端信號電壓值U:12×2XF/L(mV)，如果測量值約等于U+U0，則說明傳感器無故障；若測量值約等于U，則該傳感器可能因應變計受潮引起。

2.5 接線調整盒和稱重傳感器的檢查

首先，檢查接線盒，看有無水汽進入。如有，則用酒精擦洗，清潔內部，然后用電吹風吹干，并進一步檢查接線有無短路和松動。多只傳感器并聯工作時，一般要通過接線調整盒，使稱重傳感器和稱重儀表連接。為解決電子衡的偏載誤差，其常用的方式有兩種：一是調整各稱重傳感器的輸入電阻，可調范圍較小，且會引起零點變化。二是調整各稱重傳感器的輸出電阻，可調范圍較大，不會引起零點變化，但需隔離電阻。方式二目前采用較廣泛。第二種方式的接線原理見圖2。

圖2 接線原理圖

按圖作如下檢測。測量電阻時，應切斷稱重儀表電源，拔下接線調整盒與儀表間的插頭。

（1）檢測總輸入電阻。即測量橋壓正（+EXC）和橋壓負（-EXC）之間的電阻。其正常阻值約為傳感器輸入電阻Ri /傳感器的只數n。

（2）檢測總輸出電阻。即測量輸出正（+SIG）和輸出負(-SIG)之間的電阻。其正常阻值約為（5 kΩ+傳感器輸出電阻R）/傳感器的只數n。

（3）檢測總的絕緣電阻。因萬用表中的電壓較低，一般不超過10 V，故所測絕緣電阻不可靠。我們提倡用50 V 兆歐表，測量屏蔽線（SHIELD）和其它線之間的電阻。正常值要求大于200 mΩ 為佳。上述三項中，如發現其中有一項阻值差異大，則應按下一步繼續檢測查找。

（4）逐一焊開各傳感器的接線，測量其單獨的輸入、輸出電阻和絕緣電阻。

（5）測量供橋電壓，以8142 系列稱重儀表為例，正常為12.48 V 左右，數值穩定，紋波小于1 mV。

（6）測量空秤時的總輸出信號電壓值，并與以往正常情況下對照比較。

（7）測量每個傳感器的輸出信號電壓值，并與以往值相比較。

通過以上檢測，基本上能查出故障的原因并判斷出秤臺受力不正常之處。

2.6 案例

（1）故障現象：一臺30 t 電子汽車衡在稱量時停靠不同位置數值差異大。

分析：可能是傳感器損壞，使用萬用表按上述方法檢查傳感器。

排除：更換傳感器、重新標定。

（2）故障現象：一臺80 t 電子汽車衡，開機后顯示不穩定。

分析：儀表電源處未接地。

排除：將電源接地端子接入電子衡器專用接地網。

（3）故障現象：一臺100 t 電子汽車衡，在40 t 下稱量時稱重數值準確，大于40 t 稱重數值明顯減小。

分析：秤臺底部有異物，小秤量時秤臺變形小，沒有碰到異物，大秤量時秤臺變形大，異物托住秤臺。

排除：清除秤臺底部異物。

（4）故障現象：打開儀表電源，儀表顯示一個數值，此時不能清零。

分析：一般是某只傳感器損壞。采用壓點（偏載）法或其他萬用表方法檢測。

排除：更換傳感器、重新標定。

（5）故障現象：一臺50 t 電子汽車衡，稱重后儀表留數，不回零。

分析：可能是秤臺周圍有異物卡住。限位間隙過小或有異物卡住。

排除：清理秤臺四周間隙，查看限位清理異物并調整（2～3）mm 合適間隙。

（6）故障現象：一臺120 t 電子汽車衡，早晚稱重時儀表稱重數值不準，中午恢復正常。

分析：接線盒密封差，有潮氣進入，早晚氣溫低，潮氣變為水珠落于線路板上引起短路；中午氣溫高，線路板上水珠又變成水汽。

排除：接線盒內部用吹風機吹干，重新緊固接線盒各緊固件，加強密封。

（7）故障現象：儀表無顯示也無指示光標。

分析：供電電源是否正常，兩端插座是否接觸良好。

排除：更換保險管、插頭、插座。

（8）故障現象：一臺100 t 電子汽車衡，稱重過程中稱量不準。

分析：接線盒的接線排處，有一根傳感器信號線上銅線頭搭接到其他接線排端子上，由于秤體上車后晃動，使該銅線時而接觸，時而不接觸，造成稱重不穩定。

排除：重新整理傳感器接頭，在端部燙錫，重新壓緊在接線排上。

3 結束語

鐵路貨場SCS 型電子汽車衡是保證鐵路貨物運輸安全不可缺少的一部分，對它進行技術層面的分析和消化，將直接影響SCS 型電子汽車衡的使用狀態。通過在實踐中不斷總結和摸索整理出一套比較完善的故障分析與處理方法，將能極大地提高貨物計量的準確率，保障鐵路運輸安全、高效。