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重量变送器的原理和检修
http://www.weixiu8.com/ 2015-8-27 21:28:07
重量变送器的原理和检修
    重量变送器在工业控制中多用作检测重量、张力等参数,其基本原理是利用重量或张力引起的机械形变,相应改变应变电阻的阻值,从而改变电路的相关参数,将重量、张力等信息转换为便于应用的电信号。实际应用中的变送器虽然型号和种类繁多,但基本结构和工作原理大同小异。本文以笔者接触较多的KM-02型重量变送器(俗称张力检测器,故下文中的张力即重量)为例,将结构做一简单介绍,对其工作原理简单的分析,并把笔者在工作中积累的一些检修方法和经验与大家分享交流。
    一、结构和工作原理
    KM—02型重量变送器由检测头和电源及信号放大器两部分组成。其中电源及信号放大器做成一个整体,密封于一小塑料盒内。检测头主体为一块S形金属,在中间开有一圆角方形孔,孔内安放张力检测电路(见图1,元件序号为笔者所加)。检测头两端有螺纹孔,用于将检测头固定在机器相应位置。
    张力检测电路由电阻构成电桥,其中R1、R4为定值电阻,R2、R3为应变电阻,粘贴于检测头孔的内壁上,其阻值随金属基座变形而变化。+E、-E为电源的正负端,+S、-S为检测信号输出端。静止状态下,R1=R2,R3=R4,+S和-S间的电位差接近于0。若外界的张力由相关机件和检测头固定螺栓传送到检测头金属上,检测头金属会有一个细微的形变,从而使R2和R3的阻值产生变化,造成电桥失衡,在+S和-S端产生电位差,即张力信号电压。张力越大,金属变形程度越大,张力信号的幅值就越大,且在一定范围内呈现出线性正比关系。
    实际应用中,检测头输出的张力信号电压数值很小(mV级),不能直接被有关控制器件识别和使用,因此,在检测头和控制器件间还连接有信号放大器,该放大器除能对张力信号放大外。同时兼有电源管理功能,其电路见图2。
    电源管理部分由两个集成三端稳压器和一个电压反转器构成,外部输入的+24V直流电压,通过集成三端稳压器7812和7805后,分别得到+12V和+5V两种直流电压,+5V电压接入电压反转器TL7660⑧脚,从⑤脚输出-5V直流电压。
    信号放大部分由仪表放大器U2(AD620)和双运算放大器U3(LM358)组成。张力检测头输出的信号经R1、R2由u2的②、③脚输入,经U2内部放大处理后,由其第⑥脚输出。u2的①、⑧脚接增益调整电位器,⑤脚为反馈输入端,⑦脚为正电源端,④脚为负电源端。由U2第⑥脚输出的信号经:R5、R6加到双运算放大器U3(LM358)第③脚,作进一步放大处理后,由U3的第①脚经R4、D2、D3输出最终的张力信号。U3(LM358)的⑧脚为电源正端,④脚为电源负端。②、③脚为第一运算放大器的反相和同相输入端,①脚为其输出端。⑤、⑥脚为第二运算放大器的同相和反相输入端,⑦脚为其输出端。调零电位器在静止状态时,将输出的信号归零。转载请注明转自“维修吧-http://www.weixiu8.com
    二、重量变送器的检修方法
    在张力检测不正常肘,可先换用一确信完好的重量变送器。这时如果系统仍不正常,则应是变送器后续电路有问题,首先要确实排除这一部分的故障。如果换变送器后系统正常了,则肯定是原重量变送器有问题,可取下进行专门维修工作。
    检修前,可截取一段大小合适的槽钢,在其两侧钻两个稍大于检测头螺纹孔直径的圆孔,用规格合适的两个螺栓将检测头固定在槽钢中。用扳手拧紧或放松固定螺栓,即可改变检测头感应到的张力,进行模拟测量试验。
    检修时,先不加载电源和张力,用万用表测试各个元器件的静态参数,必要时可将元件焊下单独测试,将损坏或变质的元器件逐一更换。检测桥一般用胶密封于检测头内部,不便于打开检测,可将与放大器相连接有导线全部焊开,用万用表分别测试R1、R2、R3、R4的在线电阻。根据电阻串并联情况分析可知,正常时,四个读数应该相近。若某一电阻两端读数在其他读数的三倍左右时,则该电阻已开路损坏,若某一电阻两端的读数明显大于其他读数,但又不到其他的三倍时,则可怀疑该电阻阻值已经变大。定值电阻开路损坏时,可不打开检测桥孔,直接在放大器电路板上相应的接点上焊上一原大小的定值电阻即可。定值阻值变大时,需小心挑出密封胶,打开检测桥孔,更换相应的电阻,或者干脆让其彻底开路,再按上述方法处理。如果是应变电阻损坏或变质,因其贴装于金属基体上,业余条件很难修复,只能送专业维修点或厂家进行维修。静态测试正常后,可以恢复连线,进行加电测试。先测试四种电源的电压,看是否正常,如某一电压不正常,则进一步查找相应的故障部位。电源正常后,可以用扳手拧紧槽钢上的固定螺栓,同时监测信号输出端(+S和-S、U2第⑥脚、u3第①脚)的电压,正常时应随螺栓拧紧力矩的大小而相应变化。如某一点的电压无变化,故障就在那一级之前,需要对相应电路进行仔细检查,如外围元件都正常,可重点检查或试更换相应的集成电路芯片。上述检查正常后,将固定螺栓完全放松,调节调零电位器,看OUT端能否归零,如不能归零,则检修调零电路,重点是调零电位器。接下来,将固定螺栓定位于一较适合的位置不动,调节增益电位器,看OUT端输出的电压是否变化,如无变化或变化不连续,则增益电位器不正常,需更换。
    经过以上检查和维修之后,该重量变送器已基本恢复正常,可以上机调节试用。

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