引 言 電子汽車衡 ( 以下簡(jiǎn)稱汽車衡 ) 是大型稱重計(jì)量器具， 也是目前成熟的一種稱重計(jì)量器具，使用范圍廣，并且大 多數(shù)用于貿(mào)易結(jié)算。在使用過(guò)程中，由于其秤量大，使用 頻繁，使用環(huán)境惡劣等因素，因此會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障。尤其 是其傳感器在頻繁使用中，會(huì)逐漸老化，并且各個(gè)傳感器 老化程度不一致，使得傳感器的靈敏度不一致，導(dǎo)致汽車 衡的偏載準(zhǔn)確度受到影響。這種情況很多檢修人員都碰到 過(guò)，并且都會(huì)很自然的認(rèn)為，調(diào)節(jié)接線平衡盒就好了。但 如果其中某一傳感器的靈敏度變動(dòng)過(guò)大，調(diào)節(jié)接線平衡盒 是無(wú)法把整個(gè)汽車衡的偏載調(diào)平衡的，并且還會(huì)影響整體 稱量的準(zhǔn)確度。本文對(duì)常用汽車衡的傳感器以及接線平衡 盒原理進(jìn)行分析，講解如何通過(guò)使用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)汽車衡 做出簡(jiǎn)單快速準(zhǔn)確的診斷。 1 傳感器的分類及電阻應(yīng)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(hào)。稱重傳感 器的種類分為電阻應(yīng)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(yīng)變式傳感器。 電阻應(yīng)變式傳感器是由彈性體、電阻應(yīng)變片、電橋電 路、補(bǔ)償電路等組成。 電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)：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(guī)則刻出電阻網(wǎng) 柵。當(dāng)將膠片拉長(zhǎng) ( 非常微弱的變化 ) 時(shí)，電阻值變大； 縮短時(shí)，電阻值變小。 導(dǎo)體的電阻值 R=ρ(L/S) ρ：材料的電阻率 ( 導(dǎo)電率 ) L：材料的長(zhǎng)度 S：材料的橫截面積 由此可知，導(dǎo)體的電阻值與其長(zhǎng)度 L 成正比 ( 長(zhǎng)度越 長(zhǎng)，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(zhuǎn)換成彈性體物理尺寸的變化。 應(yīng)變片：將物理尺寸的變化轉(zhuǎn)成電阻值的變化。 電橋電路：將電阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的變化。 W 為施加在傳感器上的力，當(dāng) W=0 時(shí)，4 個(gè)電阻應(yīng)變 片阻值相等，電橋平衡，Uo=0。 W ≠ 0 時(shí)，R2、R4 受拉力，電阻變大 R ＋ &R R1、R3 受壓力，電阻變小 R-&R UA=Ui ×(R4 ＋ &R)/(R1 ＋ R4) UB=Ui ×(R3-&R)/(R2 ＋ R3) 因?yàn)?4 個(gè)電阻應(yīng)變片阻值相等，得 R1=R2=R3=R4=R， 導(dǎo)出以下算式： Uo=UA-UB=Ui ×&R/R 設(shè)：k1=Ui /R 則：Uo=k1×&R。 由上式可知：傳感器的輸出電壓信號(hào)與應(yīng)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(cè)出 Uo，即可知到外力 W，從而完成力 W 到電 壓 Uo 的轉(zhuǎn)換。 由電路圖得出結(jié)論： a. 傳感器的輸出電阻等于應(yīng)變片的初始電阻值。 b. 傳感器的輸入電阻一定大于輸出電阻值 ( 一般大 50 ～100Ω)。 c. 傳感器為一純電阻無(wú)源器件，可交流或直流供電。 d. 傳感器的輸出極性是依據(jù)彈性體的正常受力方向而 標(biāo)注的，當(dāng)受力方向反轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出極性也自動(dòng)反轉(zhuǎn)，傳 感器性能不變。 由前面得知，傳感器的輸出電壓： Uo=Ui ×&R/R其中 Ui=Va-Vb 即：傳感器內(nèi)部電橋兩端點(diǎn)的電壓。
當(dāng)傳感器電纜較長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線電阻 R 不能忽略，導(dǎo)線兩端必有電壓降，Uab<Ucf 使傳感器輸出 Uo 變小，帶來(lái)誤差。因?qū)Ь€電阻 R ≠ 0，電阻上的電壓降 Vr=R×Ir, Ir 為流過(guò)電阻 R 的電流。只要 Ir ≠ 0, Vr ≠ 0, 誤差不可避免。若在儀表中加一個(gè)高輸入阻抗的橋壓檢測(cè)電路，直接測(cè)量傳感器供橋端的電壓，并將其作為儀表內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓，再利用比例測(cè)量的原理，即可將傳感器導(dǎo)線電阻的影響抵消掉。因?yàn)闃驂簷z測(cè)電路的輸入阻抗很高，所以如果 R=0，橋壓反饋線上無(wú)壓降，Vde=Vab。結(jié)論：a. 導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，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(cè)短接。
2 傳感器的簡(jiǎn)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(guī)范，定義如下：４線制：紅 ( 供橋 V+)，黑 ( 供橋 -)，綠 ( 信號(hào) SI+)，白 ( 黃 )( 信號(hào) SI-)。６線制：紅 ( 供橋 V+)，藍(lán) ( 反饋 F+)，黑 ( 供橋 -)，黃 ( 反饋 F-)，綠 ( 信號(hào) SI+)，白 ( 信號(hào) SI-)。（2）用萬(wàn)用表的 Ω 擋測(cè)量：４線制：用萬(wàn)用表的 2kΩ 擋，測(cè)出電阻最大的兩根線為輸入端，另兩根線即為輸出線。６線制：用萬(wàn)用表的 Ω 擋測(cè)出兩組短路的線，這兩組即為輸入端，另兩個(gè)引線即為輸出線。
（3）橋臂阻值測(cè)量普通 350Ω：供橋輸入端：400+10Ω，信號(hào)輸出端：352+2Ω，輸入到輸出： 290+10Ω。橋式 700Ω：供橋輸入端：750+10Ω，信號(hào)輸出端：703+2Ω，輸入到輸出： 560+10Ω。
（4）輸出極性判別當(dāng)用 9V 或 15V 的電池給傳感器加供轎電壓時(shí)，用萬(wàn)用表 DC 200mV 擋測(cè)量傳感器的輸出信號(hào)，正常情況下，當(dāng)傳感器空載時(shí)，其輸出應(yīng)為 0。當(dāng)在傳感器的受力方向上加一載荷，輸出應(yīng)有變化，若儀表顯示為正數(shù)，則接紅表筆的引線為信號(hào) +。注：a. 傳感器為一純電阻器件，其輸入 / 輸出的極性是相對(duì)而言的，當(dāng)把輸電壓極性調(diào)換時(shí)，輸出極性自動(dòng)調(diào)換，傳感器仍可正常工作。
b. 傳感器輸出極性是相對(duì)其正常受力而言的，當(dāng)受力方向相反時(shí) ( 如壓力變成拉餐力 )，其輸出信號(hào)極性也會(huì)變反。
c. 在多傳感器并聯(lián)使用時(shí) , 應(yīng)使各傳感器電纜的顏色標(biāo)注一致。
2.2 傳感器 2 個(gè)重要指標(biāo)：靈敏度、量程靈敏度：常規(guī)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(shí)每伏供橋電壓所產(chǎn)生的輸出電壓。
結(jié) 論
（1）該傳感器的信號(hào)輸出范圍為 0mV( 空載 ) ～20mV( 滿載 )。
（2）供橋電壓減一半，輸出信號(hào)減一半。
（3）無(wú)論傳感器規(guī)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(tái)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(wú)法調(diào)平。以常規(guī) 100t 3 節(jié)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(shè)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4×W + 4×2W = 9t，W=9t/12=0.75t。空秤時(shí) : 邊上 4 個(gè)傳感器的受力 =0.75t，其輸出=0.75t/30t×2 mV/V×10V=0.5mV，中間 4 個(gè)傳感器的受力=0.75×2=1.5t，其輸出 =1.5t/30t×2 mV/V×10V=1.0mV，假設(shè) 100t 的貨物均勻分布在秤面上，滿載時(shí)各傳感器的
受力為：4×W + 4×2W=100t+9t ，W=109t/12=9.08t。滿載時(shí) : 邊上 4 個(gè)傳感器的受力 =9.08t，其輸出=9.08t/30t×2 mV/V×10V=6.05mV。中間 4 個(gè)傳感器的受力 =9.08×2=18.16t ，其輸出 =18.16t/30t×2 mV/V×10V=12.1mV。大或調(diào)小。
結(jié)束語(yǔ)
以上分析是本人在實(shí)際檢修工作的一些總結(jié)和分析，在實(shí)際應(yīng)用中，已為廣大汽車衡使用客戶提供了高效且優(yōu)質(zhì)的檢修服務(wù)，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文通過(guò)對(duì)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(jì)量檢修人員從根本上理解了汽車衡的工作原理，對(duì)提高汽車衡計(jì)量檢修人員的檢修水平起到一定的指導(dǎo)作用。
