Тензодатчик ремонт своими руками

Основные неисправности тензометрических автомобильных весов часть 1.

Сегодня разберем вопрос сервисного ремонта на примере автомобильных электронных весов. Прогресс в сфере производства тензодатчиков неизбежно ведет за собой рост качества данных элементов, но так или иначе ничто не вечно, особенно кода данный модуль подвергается постоянному механическому воздействию. Опираясь на опыт нашей организации в сервисном обслуживании тензометрических весов, рассмотрим основные причины выхода их из строя:

• Обрыв цепи сигнала, либо питания
•Разгерметизация тензометрического модуля
• Нарушение изоляции сигнального кабеля, либо кабеля питания может повлечь за собой не только разрыв контактна, но и разгерметизацию самого тензодатчика
• Деформация металлоконструкции
• Инородные объекты, препятствующие полноценной работке механики конструкции
• Неисправность весового преобразователя
• Брак соединительной коробки тензодатчиков

Разберем каждую неисправность подробнее.

Обрыв цепи сигнала, либо питания

Довольно часто случается так, что весы не подвергались преждевременному износу, не перегружались и обслуживались согласно инструкции, предписанной производителем, однако в самый неподходящий момент просто перестали работать. Бить тревогу и судорожно обзванивать сервисные организации не стоит, если эта ситуация произошла не в гарантийный период, необходимо взять на вооружение вольтметр, набор отверток и попытаться выяснить причину неисправности.

Первым делом необходимо найти и раскрутить соединительную коробку, (как правило, она находится под весами, либо в специально отведенном под нее лючке) обнаружить ее довольно просто, из нее выходит сигнальный кабель, непосредственно ведущий к весовому терминалу. Далее записываем, либо фотографируем последовательность цветов сигнала и питания, затем раскручиваем клеммы и «прозваниваем» питание (как правило это черный «-» и красный «+» провода) и сигнал ( часто белый «-» и зеленый «+»). В случае подобной диагностики нет необходимости обладать специальными техническими знаниями, достаточно проанализировать показания всех датчиков и сделать очевидный вывод, если один из датчиков не «звонится», соответственно проблема в нем. Чаще всего причиной подобной неприятности служит перебитый либо надорваный кабель, останется лишь скоммутировать его по цветам, (в идеале пропаять) заизолировать и снова проверить его мультиметром, скорее всего проблема разрешится.

Разгерметизация тензометрического модуля

Разгерметизация тензодатчика подразумевает под собой попадание влаги на чувствительный элемент (тензорезистор), что выводит датчик из строя, без возможности какого-либо восстановления.

Довольно часто, но все же на порядок реже, первой причины, встречается проблема разгерметизации тензометрического датчика. Это происходит как по вине производителя – производственный брак, так и по вине пользователя – несоблюдение предписанных инструкций.

Производственный брак тензодатчика – явление довольно редкое, ведь перед его отправкой конечному потребителю, датчик проходит множество проверок как на герметизацию, так и на механические воздействия, после которых ему присваивается индивидуальный номер и паспорт с соответствующими характеристиками.

Эксплуатация весов не должным образом, в свою очередь, явление довольно распространенное, спустя год-два беспроблемной эксплуатации, многие забывают о том, что недопустима эксплуатация весов транспортом с перегрузом, так же как и превышение установленного скоростного режима авто на грузоприемной платформе. Ярким примером последствий данных пренебрежений служит деформация корпуса тензодатчика с последующей разгерметизацией. Подобное случается нередко и для того, чтобы этого избежать разгерметизации тензометрического датчика, следует придерживаться установленным требованиям эксплуатации. Так же не лишним будет периодический осмотр тензодатчиков, если к ним есть открытый доступ без применения подъемной техники, в ином случае подобные манипуляции лучше доверить компетентным лицам.

Источник

Как проверить тензодатчик или диагностика неисправностей в работе тензодатчиков

Указанные в статье параметры диагностики тензодатчиков относятся к продукции группы компаний VPG выпускаемые под брендами: CELTRON, REVERE TRANSDUCERS, SENSORTRONICS, TEDEA-HUNTLEIGH. При диагностике тензодатчиков других производителей следует использовать параметры тестирования указанные в техническом паспорте тестируемого тензодатчика.

Тензодатчики предназначены для определения силы или веса в широком диапазоне неблагоприятных условий. Они не только
самая важная часть системы электронного взвешивания, но и наиболее уязвимая.

Возможные причины выхода из строя тензодатчиков:
— перегрузка
— попадание молнии
— скачки напряжения
— воздействие химических веществ или влаги
— неправильная установка
— вибрации
— ударные нагрузки
Эти причины могут привести к дрейфу нуля, неустойчивой передаче данных или её отсутствию вообще.
К снижению точности показаний приводит обрезка длины стандартного кабеля тензодатчика, так как его сопротивление учитывается в общем сопротивлении указанном в паспорте тензодатчика.

Данная статья рассматривает типовые проблемы при эксплуатации тензодатчиков и способы тестирования для выявления мест поломки комплекса весоизмерительного оборудования.

Тщательно проверьте целостность весоизмерительной системы:
• Проверьте систему на наличие замыканий (может быть вызвано загрязнением, механическими повреждениями)
• Проверьте на наличие повреждений, коррозии или значительного износа металлоконструкций платформы.
• Проверьте кабельные соединения с распределительной коробкой и весовым терминалом.
• Проверьте работоспособность и точность показаний индикатора или весового терминала на исправном тензодатчике.
Проведите визуальный осмотр весоизмерительного оборудования перед началом выполнения тестов описанных далее.
Особое внимание следует уделить признакам коррозии (особенно в местах установки тензодатчиков), целостности
кабелей ( разрывы, разрезы, замокания ) и состоянию кабельных вводов и разъемов.

Для тестирования тензодатчиков необходимо следующее оборудование:
• Высокоточные, откалиброванные, цифровые вольтметр и омметр с точностью измерения ± 0,1 мВ и ± 0,5 Ом, для измерения баланса нуля и целостности мостовой схемы.
• Мегаомметр, с прелом измерения 5000 МОм с точностью 500 МОм при напряжении 50 вольт, для измерения сопротивления изоляции.
Не используйте мегомметры с рабочим напряжением более 50 вольт , чтобы не допустить выхода из строя тензодатчика!
• Для измерения баланса нуля потребуется подъемное устройство для снятия нагрузки (кран, гидравлический домкрат и т. д.)

Для сравнения используйте данные параметров тензодатчика указанные в сертификате калибровки, которым укомплектован каждый тензодатчик. В сертификате калибровки указываются точные значения входного и выходного сопротивления, сопротивление изоляции, баланс нуля, номинальная нагрузка и схема подключения.

Тестовые процедуры и анализ

На приведенной ниже диаграмме представлена предлагаемая последовательность действий при тестировании комплекса весоизмерительного оборудования . Для определения места неисправности необходимо произвести измерения на каждом тензодатчике отдельно.

Тест №1: Баланс нуля

Баланс нулевой точки определяется на выходе тензодатчика в состоянии «без нагрузки». Поэтому на тензодатчик не должна действовать никакая нагрузка (в том числе вес установочного комплекта и конструкций весоизмерительного оборудования). Чтобы избежать получения не верных результатов, измерения должны производиться на тензодатчике закрепленном в соответствии со схемой установки указанной в технической документации к нему. Тензорезистор должен быть подключен к стабилизированному источнику питания напряжением не менее 10В. В системах с несколькими датчиками необходимо на время проведения измерений отключить остальные датчики от цепи.
Измерьте милливольтметром напряжение на выходе тензодатчика и разделите на значение входного напряжения и вы получите значение нулевого баланса в мВ/В. Сравните с значением указанным в сертификате калибровки тензодатчика или в техническая документации к нему. Техническую документацию производителей вы можете найти на нашем сайте на странице тензодатчика вашей модели на вкладке «Документация».
Анализ результатов.
Изменения в нулевом балансе обычно возникают, если тензодатчик постоянно испытывает деформирующие перегрузки и/или ударные нагрузки. Тензодатчики у которых показания измеренного напряжения меняются, скорее всего имеют повреждение тензорезистора в следствии воздействия химических веществ или влаги, соответственно так же вероятно повреждение изоляции и герметизирующего слоя.

Тест №2: Сопротивление изоляции

Сопротивление изоляции измеряется между контурами электрических цепей тензодатчика, корпусом датчика и экрана кабеля. Пред началом измерений отключить весовой индикатор от тензодатчика или тензодатчик от распределительной коробки в зависимости от схемы включения, далее соединить вместе все входы и выходы тензодатчика.
Произвести замер сопротивления изоляции с помощью мегаомметра между соединенными проводами (четырьмя или шестью) и корпусом тензодатчика. Повторите измерение между теми же 4 или 6 выводами и экраном кабеля. Затем измерьте сопротивление изоляции между
корпус тензодатчика и экраном кабеля.
Никогда не используйте мегаомметр для измерения входного сигнала или
выходного сопротивление тензодатчика, так как он работает с использованием величины напряжении которое превышает максимальное допустимое напряжение для цепей тензорезистора.
Анализ результатов.
Сопротивление изоляции всех тензодатчиков должно быть не менее 5000 МОм между тензорезистором и корпусом тензодатчика, тензорезистором и корпусом тензодатчика и экрана кабеля. Если сопротивление ниже этого значения, то это скорей всего это связано с губительным воздействием химических веществ или влаги на тензодатчик или кабель.
Чрезвычайно низкие значения измерения (≤1 кОм) указывают на короткое замыкание, а не на воздействие влаги.
Стабильность измерений параметров сопротивления изоляции так же может зависеть от окружающей температуры.

Тест №3: Целостность моста

Целостность моста проверяется путем измерения входного и выходного сопротивления, а также баланса моста. Отсоедините тензодатчик от соединительной коробки или весового терминала.
Сопротивление на входе и выходе измеряется с помощью омметра для каждой пары входных и выходных сигналов. Сравните измеренное значение с значением указанным в сертификате калибровки тензодатчика или в технической документации к нему. Техническую документацию на тензодатчик вы можете найти на нашем сайте на странице тензодатчика вашей модели на вкладке «Документация».
Баланс моста получается путем измерения значения сопротивления между:
• минусовым выводом ВЫХОД и минусовым выводом ВХОД
• минусовым выводом ВЫХОД и плюсовым выводом ВХОД
Разница между обоими значениями измерений должна быть меньше или равна 1 Ом.
Анализ результатов.
Изменения мостового сопротивления или баланса моста чаще всего вызвано оборванным или или отгоревшим проводом, отказом электрического компонента или внутренним коротким замыканием. Чаще всего это происходит из-за бросков напряжения (молния или сварка), физического разрушения от ударной нагрузки, вибрации или усталости металла, воздействия высокой температуры или при использовании не совместимых компонентов в системе весоизмерительного оборудования .

Тест №4: Сопротивление удару

Тензодатчик должен быть подключен к стабилизированному источнику питания напряжением не менее 10В. В системах с несколькими датчиками необходимо на время проведения измерений отключить остальные датчики от цепи. Подключите вольтметр к выходным проводам. Произведите легкий удар по тензодатчику небольшим резиновым молотком. Будьте предельно осторожны, чтобы не повредить тензодатчик при испытании на ударостойкость.
Следите за показаниями вольтметра во время теста. Показания не должны становиться неустойчивыми и случайными, они должны оставаться разумно стабильными и возвращаться к исходным нулевым показаниям.
Анализ результатов.
Неустойчивые и случайные показания могут указывать на повреждение электрических соединение или поврежденный клеевого слоя тензорезистора.

Если Вы не нашли ответ на интересующий вас вопрос, возможно он есть на форуме нашего сайта.

Универсальный тестер тензодатчиков LCT-Ultimate

Для профессиональной работы по диагностике и проверке тензодатчиков рекомендуем универсальный тестер тензодатчиков LCT-Ultimate который является автономным ручным устройством, которое было специально разработано для проверки и выявления неисправностей тензорезисторных элементов тензодатчиков. Отличительной особенностью данного тестера является наличие возможности проверки тензодатчика на усталость металла.

Источник

Тензодатчики – устройство, классические схемы подключения, маркировка, полезная информация для ремонта

Весовой измерительный датчик для весов

Занимаясь ремонтом весоизмерительной техники приходится сталкиваться с некоторым непониманием со стороны механиков такого важного понятия, как принцип работы тензодатчика. Постепенно собралась небольшая коллекция часто задаваемых вопросов и ответов на них. В принципе в интернете и на книжной полке есть достаточно материалов, но, как правило, это в основном информация для инженеров проектировщиков, вызывающая зевоту у инженеров ремонтников. Ответы на вопросы делались на основе практических умозаключений и на основании полученных знаний на лекциях по метрологии, но вполне допускаются ошибки в оконечных выводах, фактически все ответы подкреплены практическими данными. Вопросы будем рассматривать от простого к сложному.

Как правильно называть весовой измерительный датчик для весов

Работая с весами уже более 20 лет, ответ на этот вопрос так и не был найден, поэтому просто перечислим встречавшиеся термины:

• Датчик ХХХХ (где ХХХХ маркировка датчика), чувствительный элемент — Масса-К
• Тензометрический датчик (тензодатчик) – CAS
• Балка – жаргон
• Мы же будем дипломатично называть — весовой измерительный датчик для весов.

Устройство весового измерительного датчика для весов

Вопрос довольно глобальный, постараемся упростить материал как можно больше, и не вдаться в теоретические выкладки. В самом конце подборки мы все-таки рассмотрим весовой измерительный датчик для весов в более расширенном варианте. А пока, максимально упрощенный вариант.

Классический весовой измерительный датчик для весов на выходе имеет четыре разноцветных провода два — питание (+Ex, -Ex), два — измерительные концы (+Sig, -Sig).

Для справки. Встречаются несколько вариантов обозначения выводов весового измерительного датчика для весов

Питание

Выход

Цепи компенсации (только для 6-проводного варианта)

Иногда встречается вариант с пятью проводами, где пятый провод служит экраном для остальных четырех. Суть работы весовой измерительный датчик для весов проста, на вход подается питание, с выхода снимается напряжение. Выходное напряжение меняется в зависимости от приложенной нагрузки на весовой измерительный датчик для весов (балку).

Основное отличие 6-проводного весового измерительного датчика от 4-проводного

При большой длине проводов от весового измерительного датчика до блока АЦП, сопротивление самих проводов начинает влиять на показания весов.

Существует два решения этой проблемы:

1. Делать длину проводов одной и той же длины, тогда погрешность от сопротивления проводов вносимая в цепь измерения будет заранее известна, и будет скомпенсирована на уровне АЦП.

Для справки. На весах Масса-К серии ВТ было использовано оригинальное решение, АЦП был установлен прямо на весовом измерительном датчике, что позволяло решить проблему сопротивления проводов. Но был допущен серьезный инженерный просчет – переключатель калибровки не был вынесен за переделы весового измерительного датчика, и как результат усложненная процедура калибровки.

2. Добавить измерительную цепь, с помощью которой можно измерить сопротивление провода (а точнее падение напряжения) и в динамике подкорректировать погрешность от сопротивления проводов вносимую в цепь измерения.

Для этих целей добавляют два провода +Sen, -Sen которые и позволяют измерить падение напряжения на проводах, теперь достаточно вычесть это значение из общих измерений и мы получим показания только с тензорезисторов.

Вывод: Из вышесказанного следует, для 4-проводной схемы подключения весового измерительного датчика категорически не рекомендуется изменять (удлинять или укорачивать) длину кабеля от датчика до АЦП. В принципе при изменении длины соединительного кабеля можно сделать повторную калибровку, но вот калибровку термокомпенсации, вряд ли удастся, если это не предусмотрено конструкцией весов

Зачем в балке весового измерительного датчика для весов сделаны отверстия?

Если бы в балке не было отверстий, то вся нагрузка была бы распределена по всей поверхности в равной степени, и выявить деформацию было бы очень трудно. Так как тензорезисторы должны размещаться в местах наибольшего напряжения, то место установки последних делают специально тонким, нагрузка приложенная на конец балки, была максимально выражена в этих самых местах. Для максимального эффекта тензорезисторы строго ориентируют на поверхности балки, строго под самым тонким местом.

Тензорезистор установлен строго по меткам на поверхности балки и в соответствии с метками на подложке.

Двумя отверстиями расположенными рядом достигается эффект – на одной плоскости один датчик работает на сжатие другой на растяжение.

Устройство тензорезистора

Как правило, тензорезистор весового измерительного датчика для весов представляет собой длинный проводник выполненный в виде змейки. При сжатии длина проводника уменьшается и сопротивление уменьшается, при растяжении длина увеличивается и сопротивление увеличивается.

Основной тензорезистор, его положение строго позиционировано, в примере 265 Ом

Измерительный тензорезистор устанавливается строго по меткам, позиционные метки расположены по трем сторонам.

Компенсационный тензорезистор, требования к позиционированию менее жесткие, в примере 20 Ом

Китайский тензодатчик

Несмотря на привычный образ для китайской продукции – товар плохого качества. Китайские тензодатчики обладают довольно хорошими измерительными параметрами, и это не просто цифра на бумажке, а реальная цифра снимаемая с тензодатчика при измерениях. Но без ложки дегтя не обойтись, именно на китайских датчиках первый раз довелось увидеть деформацию балки, видимую даже невооруженным взглядом.

Тензодатчик 6кг (Китай) деформация видна без линейки Тензодатчик 150кг (Китай) и снова деформация видна без измерительных приспособлений

Не то что бы тензодатчики других производителей (не Китай) работают безотказно, например при наезде на тензодатчик машиной, конечно он выходит из строя. Однако на нем просто срезает резьбу. Нарезаем новую резьбу и датчик снова исправен.

Определяем маркировку проводов для измерительного датчика весов

Применяем теорию на практике. В качестве образца рассмотрим датчик с весов CAS DB H, у которого нам надо определить назначения контактов с датчика, а именно входные/выходные цепи.

Для справки. Весы CAS DB H со старым АЦП, дисплей люминесцентный с накалом. Напряжение питания может отличаться от весов с черным АЦП.

Провода имеют цветовую маркировку и их 5 – черный, синий, зеленый, красный, белый. Черный откидываем сразу, он ни с чем не звонится – это экран. Будем отталкиваться от того факта, что большинство датчиков имеют выходное сопротивление измерительного моста кратным 350 Ом, а сами датчики подключены по мостовой схеме. Измеряем сопротивления между всеми выводами, получаем 6 значений:

1. красный-белый 422 Ом
2. синий-зеленый 350 Ом
3. синий-красный 335 Ом
4. зеленый-красный 335 Ом
5. синий-белый 261 Ом
6. зеленый-белый 261 Ом

Способ №1: классический

Более быстрый, но дающий результат, в случае если датчик имеет выходное сопротивление измерительного моста кратное 350 Ом.

Как можно увидеть синий и зеленый провод являются контактами выходного сопротивления измерительного моста, так как сопротивление между ними кратно 350 Ом. Соответственно оставшиеся два контакта красный и белый — это контакты питания датчика.

Для справки. Остальные данные по сопротивлению проводов весового датчика весов CAS DB H можно посмотреть здесь. Допускается отклонение сопротивления от указанных +-1 Ом. Стандартное напряжение питания датчика – это +5В, но датчики обычно рассчитываются на 12В.

Способ №2: альтернативный

Проверялся только на мостовой схеме, для других схем подключения может не подойти.

Находим контакты с максимальным сопротивлением, красный и белый провод имеют сопротивление больше всех , 422 Ом – это контакты для входного напряжения. Соответственно оставшиеся два синий и зеленый, есть контакты выходного сопротивления измерительного моста.

Мы намеренно опустили определение полярности входных и выходных групп контактов, что бы не перегружать материал информацией.

Определение полярности контактов для измерительного датчика весов (в разработке)

Тут все несколько неоднозначно, по крайней мере, для нас. Поэтому выкладываем только данные практических экспериментов. В качестве объекта измерения выбраны весы CAS DB 1H с тензодатчиком BC-150DB. Зная паспортные данные тензодатчика, имея 4 варианта подключения и зная правильную ориентацию на станине – снимем показания с выходного датчика. Правильное подключение по паспорту.

Вариант 1. (паспортное подключение)

• 0кг, на выходе 0мВ
• 20кг, на выходе 1мВ
• 40кг, на выходе 1,9мВ

Показания родного АЦП с весов

• 0 кг, показания АЦП, канал неизвестен 1,160
• 20 кг, показания АЦП, канал неизвестен 5,956
• 40 кг, показания АЦП, канал неизвестен 10,751

Давление на датчик снизу вверх — дает на выходе отрицательное напряжение.

Вариант 2. (перевернутое подключение)

• 0кг, на выходе 0мВ
• 20кг, на выходе 1мВ
• 40кг, на выходе 1,9мВ

Показания родного АЦП с весов

• 0 кг, показания АЦП, канал неизвестен 1,150
• 20 кг, показания АЦП, канал неизвестен 5,916
• 40 кг, показания АЦП, канал неизвестен 10,679

Давление на датчик снизу вверх — дает на выходе отрицательное напряжение.

Как видно из показаний, данные АЦП несколько отличаются. В рабочем режиме весы начинают «врать», то есть показывать меньший вес, но если весы откалибровать — показания становятся правильными и весы становятся полностью работоспособными.

Вывод

Фактически подключение не влияет на работоспособность весов в целом, но показания при разных подключениях имеют небольшое отличие. Тензодатчик можно заставить работать в обоих подключениях. Два других варианта подключения рассматривать не будем, так как показания вольтметра на выходе получаются отрицательными, а соответственно нас не интересуют.

Источник