本文詳細介紹了上海耀華稱重系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的XK3190系列稱重儀表 的基本構(gòu)成、工作原理、數(shù)顯原理以及常用的電子元件及電路，特別介紹了該儀表常見的一 些故障現(xiàn)象、特征，通過對故障原理的分析，使你在最短的時間里快速判斷，找出故障源, 解決問題，恢復使用，不影響生產(chǎn)。同時也對我國稱重儀表行業(yè)的現(xiàn)狀、問題進行分析，希 望通過全社會的共同努力使我國的稱重儀表的質(zhì)量和性能也能達到先進水平。

稱重顯示器f簡稱稱重儀表)與衡器的秤臺、稱 重傳感器是構(gòu)成電子衡器的三大部件。稱重儀表 的作用是將稱重傳感器測量出、傳輸來的電壓或 電流信號經(jīng)過放大處理后，以數(shù)字顯示的形式顯 示衡器秤臺上物體的重量。稱重儀表是電子衡器 的關(guān)鍵，因此稱重儀表的優(yōu)劣直接影響到電子衡 器的質(zhì)量。因為稱重顯示器在電子秤中占有主導 關(guān)鍵地位，所以對其要求就越來越高。我國計量 儀器儀表產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術(shù)水平， 而且可靠性、穩(wěn)定性等關(guān)鍵性指標尚未全部達到 要求，高檔、大型儀器設備幾乎全部依賴進口。 隨著市場競爭的不斷激烈，稱重顯示器生產(chǎn)的企 業(yè)不斷出現(xiàn)，多種多樣的顯示器也在不斷的問世， 特別是國外大型衡器產(chǎn)品廠商紛紛入住國內(nèi)，如 賽多利斯科學儀器Qt京)有限公司、梅特勒-托利 多(常州)稱重設備有限公司、HBM蘇州)電子測量 技術(shù)有限公司等都是世界頂級的大公司，搶走了 國內(nèi)不少的尖端客戶，使得國內(nèi)的生產(chǎn)廠家都面 臨著嚴峻的考驗。XK3190系列稱重儀表是上海耀 華稱重系統(tǒng)有限公司的主打產(chǎn)品，去年卻銷售了 40萬臺，產(chǎn)值達1.5億多元，在國內(nèi)市場有較高的占有率和知名度，下面分別介紹該儀表的結(jié)構(gòu)、 工作原理及故障分析。

—、XK3190系列稱重儀表的基本構(gòu)成和工作原理

—般的數(shù)字稱重儀表均由A/D轉(zhuǎn)換電路(包括 模擬放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換器)、CPU處理器、鍵 盤、數(shù)字顯示器及打印和通訊等擴展接口等組成。 當稱重傳感器在受重力作用后產(chǎn)生一個與該重力 成正比的毫伏級模擬電壓信號。該信號經(jīng)放大、 濾波后送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字信號, 最后由CPU進行數(shù)據(jù)處理，接收并處理鍵盤輸入 的操作命令，同時進行秤量顯示，可將數(shù)據(jù)長距 離進行傳送、多屏幕顯示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)調(diào)用、 利用數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)控制。數(shù)字稱重儀表的構(gòu)成和 工作原理如圖1所示：

二、XK3190系列稱重儀表的數(shù)字顯示原理 數(shù)字顯示是完成人機對話的關(guān)鍵部分，用于 操作人員讀取被稱物品的重量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息和 向儀表輸入的控制信息。數(shù)字顯示按顯示方式分靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示方式時， CPU —次性的將所有顯示位的顯示數(shù)據(jù)全部送到 顯示屏，并通過鎖存電路使顯示數(shù)據(jù)持續(xù)保持不 變。動態(tài)掃描顯示是按照一定的時間間隔每次輸 出一位顯示數(shù)據(jù)到顯示屏顯示。在前一個時間段 里一位顯示位顯示，并將顯示狀態(tài)保持，在相鄰 的下一個時間段里將前一個時間段里處于顯示狀 態(tài)的顯示位媳滅，同時讓下一位顯示位開始顯示。 由于每個顯示位的顯示時間間隔都很短，利用人 眼的視覺停留原理，使人感覺到所有顯示位同時 都在顯示。靜念顯示方式的優(yōu)點是控制方便，顯 示數(shù)據(jù)處理時序要求低，但由于所有顯示位同時 都處于顯示工作狀態(tài)，所以電路接口資源占用多， 功耗大，一般只用于接口資源多和無節(jié)能要求的 數(shù)字顯示。動念掃描顯示相對來說顯示控制和數(shù) 據(jù)處理時序要求高，但接口資源占用少，電路簡 單，功耗小，所以在大量儀表數(shù)字顯示中被廣泛 應用。數(shù)字顯示按顯示單元的組成來分，可分為 段碼式顯示和點陣式顯示等，按顯示管材料來分， 又可分為VFD、LED、LCD顯示等。數(shù)字顯示一 般由顯示數(shù)據(jù)輸入和鎖存電路、顯示位選擇數(shù)據(jù) 輸入電路及顯示屏組成，數(shù)據(jù)輸入和鎖存電路與 顯示位選擇電路統(tǒng)稱顯示驅(qū)動電路。

三、XK3190系列稱重儀表的接口

稱重儀表的輸入輸出外接端口稱接口。稱重 儀表的必備接口是傳感器接口，另外一般還可配 備如打印機、通訊接口、控制輸入輸出接口及實 現(xiàn)其他特殊功能的功能接口。

(_)傳感器接口 ： XK3190系列稱重儀表的傳 感器一般均為RS232-9芯D型連接器接口，在與 傳感器連接時，分4線制和6線制兩種接法。

(二)打印接口 ： XK3190系列稱重儀表的傳感 器一般均為RS232-25芯D型連接器接口，接口同 于標準并行打印接口定義。

(三）通訊接口 ： 一般包括RS232、RS422、 R S485和20m A電流環(huán)接口，實現(xiàn)稱重儀表與計算 機、大屏幕等連接以實現(xiàn)計算機管理稱重系統(tǒng)或 外接大屏幕顯示等。

四)模擬量輸出接口 ：稱重儀表中用來實現(xiàn)某 些工業(yè)控制功能的模擬信號輸出接口，輸出的模 擬量與稱重儀表的重量數(shù)據(jù)成正比關(guān)系，可分為 電壓模擬量輸出接口和電流模擬量輸出接口兩種, 前者輸出0-10伏的電壓信號，后者輸出4-20毫 安或0-20毫安電流信號。

五)其它接口 ：稱重儀表中還有其他如開關(guān)量 輸入/輸出接口、紅外線或無線收發(fā)接口等。

四、XK3190系列稱重儀表的常用電子元件

一)MCS-51系列單片機：常用的單片機有80C31、 89C52、 89C54、 89C58、 W 78E58、 89C516、 W 78E516 等。

(二)模擬開關(guān)：常用的模擬開關(guān)有CD4051、 74HC4051、CD4052、CD4066 等，主要用于 A3、 A7、A9、D2+等采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的儀表中。

(三）譯碼器：常用的譯碼器有 74LS I38/74HC 138、74LS I39/74HC 139 等,主要功能 是地址選通，在 XK3190-A1、A1 +、A9、A15、 D2+等系列儀表中使用。

(四）其他數(shù)字邏輯器件：鎖存器(74XX273、 74XX373、74XX377、74XX573 等)、數(shù)據(jù)緩沖器 74HC244、74HC245)、反相器和其他門電路 (7406、7400、7410)。

五)放大器、比較器：常用的運算放大器分單 運放、雙運放和四運放，有OPA2277、OPA277、 OPA4277 等。

(六）口線擴展芯片81C55。

(七）集成a-XA/D轉(zhuǎn)換器：有CS5513、CS5532、CS5460 等。

器 W27C512、W27C257)、FEPROM(電可擦除只讀 存儲器 93C46、X5045、24C0I、24C02 等)、RAM 激據(jù)存儲器6264、62256等)。

(九）復位和時鐘集成電路：有X5045、 IMP707 等。

(十）通訊接 口器件：MAX232、DS75176、75LBCI80 等。

(十一)其它：包括穩(wěn)壓元件LM317、78XX、 LM 2940，驅(qū)動元件 ULN2003、 ULN2803、 TD62783、HT621、HT16512， 二極管 IN4007、 IN4004、IN28、IN32、IN47 等，三極管 9013、 9014、1815、9012、B772 等。

五、XK3190系列稱重儀表的故障分析原則和 常用方法

(一)故障分析原則：

熟悉儀表的原理和電路構(gòu)成：它是儀表故 障分析和排除的基礎(chǔ)，了解原理，知道電路構(gòu)成 才能最快、最有目的性的進行故障的分析和排除。

區(qū)分故障真?zhèn)危汗收戏治龅牡谝徊綉袛?/span> 出是儀表故障還是外圍設備故障，屬于儀表的故 障則按照儀表的原理等查找故障所在。

3.在檢修操作時，嚴禁帶電插拔傳感器、打印機、通訊電纜等外設，嚴禁帶電拆裝儀表電路 中其它的組成部件比如顯示板、AD板、電子元 件等。

(二)常用方法：

儀表故障提示分析法：即根據(jù)儀表顯示的 出錯信息提示分析故障原因。

儀表故障顯示分析法：即根據(jù)故障導致異 常的儀表數(shù)據(jù)或工作狀態(tài)顯示分析故障。

替代法：即使用確認是無故障的器件、儀 表部件來替換對應的可疑器件或部件來分析故障。

撥去其它外接設備，看儀表是否存在故障 來分析故障原因。

三)維修實例

由于XK3190系列儀表的種類較多，維修實 例只介紹專門用于電子汽車衡的A9儀表和D2+ 儀表。

1.XK3190-A9儀表維修實例

0)故障現(xiàn)象：開機長鳴無顯示

檢修過程：根據(jù)故障現(xiàn)象大致可以判斷變壓 器正常，問題可能出在電源部分或主板部分。首 先檢查電源部分是否正常，若5V電壓低于4.8V, 主板部分就無法正常工作。用萬用表測量5V電源 電壓只有4.2V,測量7805三端穩(wěn)壓器的輸入端電 壓是11.5V,說明7805穩(wěn)壓器輸出端壞了，更換， 儀表工作正常；用萬用表測量5V電源只有3.8V, 測量7805三端穩(wěn)壓器的輸入端電壓只有6.5V,說 明問題可能出在整流電路或開關(guān)，用萬用表測量 四只整流二極管均正常，更換船型開關(guān)后儀表恢 復正常；用萬用表測量5V電壓只有4.98V,說明 電源部分和船型開關(guān)均正常，問題出在主板部分， 用示波器查到74HC373芯片無輸出信號，更換芯 片后儀表工作正常。

2)故障現(xiàn)象：開機出現(xiàn)ERR01、ERR05

檢修過程：根據(jù)故障現(xiàn)象大致可以判斷變壓 器正常，主板工作正常，問題可能在A/D轉(zhuǎn)換部 分或電源部分。先檢查電源部分是否正常，若8V 電壓低于4V,儀表就會出現(xiàn)ERR01或ERR05。 用萬用表測量8V電壓只有1.2V,測量7808三端 穩(wěn)壓器的輸入端電壓只有15.5V,說明7808三端 穩(wěn)壓器輸出端壞了，更換7808后，恢復正常；用 萬用表測量8V電源電壓只有2.8V,測量7808三 端穩(wěn)壓器的輸入端電壓只有7.5V,說明問題在整 流電路或開關(guān)上，測量四只整流二極管，發(fā)現(xiàn)兩 只二極管開路，更換，恢復正常；用萬用表測量 8V電壓有7.97V,說明電源部分和開關(guān)正常，問 題可能出在A/D轉(zhuǎn)換部分，測量0PA2277芯片丨 腳電壓是6.9V,而該腳正常電壓是3.9V左右，更 換0PA2277后，儀表正常。

(3)故障現(xiàn)象：儀表直流蓄電池無法開機，交 流電正常

檢修過程：根據(jù)故障現(xiàn)象大致可以判斷問題 出在直流電源部分，可能是電池電壓太低、保險 絲壞或主板壞。用萬用表測量電池電壓為

11.8V,按住啟動按扭儀表工作正常，電量指示 燈只有一個亮，這時測量電池電壓10.5V,更換 12V蓄電池儀表工作正常；用萬用表測量電池電 壓為12.5V,按住啟動按扭儀表重復自檢，電量 指示燈只有一個亮，這時測量電池電壓有 12.5V,打丌保險絲盒發(fā)現(xiàn)1.5A的保險絲換成了 0.5A的保險絲，更換后儀表正常；用萬用表測 量電池電壓為12.5V,按住啟動按扭儀表工作正 常，保險絲也是1.5A,但電量指示燈不亮，測 量5V電源電壓為6V,更換7805后儀表正常； 用萬用表測量電池電壓為12.5V,按住啟動按扭 儀表工作正常，保險絲也是1.5A,電量指示燈 亮，說明問題在主板直流部分，測量繼電器旁邊 的兩個9013三極管，發(fā)現(xiàn)兩個三極管均出現(xiàn)短 路現(xiàn)象，更換后儀表工作正常。

⑴故障現(xiàn)象：打印不正常 檢修過程：通電后一直走紙，可判斷故障在 打印機線路板上，首先測量打印機線路板的電源 電壓為9.5V,而正常的為5V,懷疑打印機線路 板上的7805損壞，更換后打印正常；打印缺字 可能是打印頭或打印機線路板的問題，用好的打 印頭代換后仍然缺字，問題在打印機線路板上， 拆下打印機線路板，測量8050三極管，發(fā)現(xiàn)兩 個開路，更換后打印正常；按打印鍵后儀表顯示 PRINT但不打印，判斷故障在打印頭上，打開打 印蓋板，發(fā)現(xiàn)打印頭里的灰塵太多，清洗烘干 后，打印正常；按打印鍵后儀表打印出亂碼，問 題可能在打印機線路板或打印參數(shù)設置錯誤，按 “打印設置”鍵查看打印參數(shù)，發(fā)現(xiàn)TYPE參數(shù) 改成了 而該參數(shù)正常應該是(5),更改后打 印正常。

2.XK3190-D2+儀表維修實例 ⑴故障現(xiàn)象：儀表死機長鳴、無顯示 檢修過程：首先懷疑復位電路不正常，測得 通電后80C3丨的第9腳電壓為4.82V,檢查得810 芯片損壞，更換后通電蜂鳴聲消失，但仍無顯示。 用替代法知顯示板上器件損壞，用示波器檢查顯 示板上74HC244輸入輸出均正常，而74HC273的 第11腳無選通波形，更換之儀表工作正常。

故障現(xiàn)象：儀表死機無長鳴、無顯示

檢修過程：因為無顯示且無聲，先檢查保險 絲，發(fā)現(xiàn)保險絲熔斷，換后故障依舊。打開機 殼，發(fā)現(xiàn)變壓器已燒焦，用萬用表測量變壓器初 級線圈已燒斷，換變壓器仍無顯示，通電不久變 壓器發(fā)燙，說明有器件被擊穿，快速斷電，測得 5V對地阻值僅50歐，進一步檢查發(fā)現(xiàn)扁橋、 7805、6264均被擊穿，更換損壞器件后儀表工 作正常。

故障現(xiàn)象：儀表死機長鳴、無顯示

檢修過程：用替代法，分別將主板與顯示板 換在好的儀表上均無顯示，說明主板與顯示板都 有故障。先檢查主板，主板5V電壓正常，用示波 器看晶振起振、復位電路工作正常、CPU的P0 口 有信號輸出、74HC573、27C512、6264芯片都有 信號輸出，但8IC55輸出波形異常，換81C55后 主板用替代法證明被修復。再檢修顯示板，用示 波器檢查74HC244無輸出，換新后有輸出，但 74HC273也無輸出，換新后顯示板用替代法證明 被修復。裝入原儀表內(nèi)工作正常。

4)故障現(xiàn)象：儀表出現(xiàn)“ER06”

檢修過程：測得A/D板上15V正常，但U02、 U030P117)第6腳輸出都大于10V，而正常輸出值 為7.5V，換兩片0P117后其第6腳輸出恢復正常 的7.5V，通電后經(jīng)標定工作正常。

(5做障現(xiàn)象：儀表出現(xiàn)“ER06”

檢修過程：發(fā)現(xiàn)A/D板上C03、C040.47uF電 容)受強電沖擊而裂開，U02、U03 0H17)第6腳輸 出都大于10V，換電容及0P117后仍出現(xiàn) “ER06，，。測得換新后的U02的第6腳輸出仍大于 10V，而U02第6腳和R10 35K電阻)相連接到 4052第4腳,懷疑4052損壞，換4052后U02的 第6腳輸出電壓恢復正常值，通電后經(jīng)標定工作 正常。

(6)故障現(xiàn)象：儀表出現(xiàn)“ER06”

檢修過程：測得A/D板上15V正常，但U02 (0P117)的第6腳輸出為13.54V,換OP117后 “ ER06”消失，但出現(xiàn)漂移，懷疑C02、C05

0.47uF電容)性能變差，更換后工作正常。

7)故障現(xiàn)象：儀表出現(xiàn)“ER06”

檢修過程：儀表該表在上海某廠使用，經(jīng)檢 查7815擊穿、A/D板損壞，換7815及A/D板后 能稱重，但四腳顯示數(shù)據(jù)不一致，存在偏載誤差, 打開傳感器接線盒，發(fā)現(xiàn)其中可調(diào)電位器燒焦, 傳感器也被燒壞。經(jīng)值班人員反映，故障前一天 該秤體有一塊鐵板脫落，操作人員在儀表斷電但 傳感器沒有斷開的情況下，使用電焊機將鐵板焊 上后儀表就出現(xiàn)“ER06”。分析認為強電通過傳感 器及連接線將7815擊穿并損壞A/D板，所以用戶 在秤臺上電焊操作時一定要在儀表斷電、傳感器 斷開、電焊接地就近的情況下進行。

故障現(xiàn)象：儀表漂移

檢修過程：檢查發(fā)現(xiàn)C01 2200U F/35V電解電 容)已爆裂，7815輸入與輸出電壓都在20V左右, 斷電后測得7815已擊穿，換C0I電容和7815后重 新標定儀表正常。

故障現(xiàn)象：儀表零位不穩(wěn)

檢修過程：儀表工作時輕拍儀表，顯示值會 在零位附近來回跳動。檢查發(fā)現(xiàn)儀表傳感器接口 (RS232-9P)有明顯腐蝕現(xiàn)象，換RS232-9P及連接 電纜線后故障消失。

故障現(xiàn)象：儀表不自檢，斷電后參數(shù)丟失

檢修過程：儀表參數(shù)由3.6V電池斷電保

護。測得3.6V電池電壓只有1.5V,換電池后重 新設置時間及其他參數(shù)，斷電后再通電，儀表 正常。

故障現(xiàn)象：儀表工作時時間不走

檢修過程：測3.6V電池正常，用示波器測得 DSI302旁邊小晶振沒有起振，更換后重新設置時 間，通電后時間正常走動。

故障現(xiàn)象：儀表亂打印

檢修過程：首先檢查儀表打印參數(shù)設置是否 正確，發(fā)現(xiàn)參數(shù)設置無誤，測得D3、D4 (5V穩(wěn)壓 管)均擊穿，換后無效，懷疑81C55、74HC244損 壞，換后打印正常。

故障現(xiàn)象：儀表不能通訊

檢修過程：首先檢查儀表通訊參數(shù)設置是否 正常，發(fā)現(xiàn)參數(shù)設置無誤，懷疑丨CL232芯片損 壞，更換后儀表與計算機通訊正常。

故障現(xiàn)象：儀表不能與大屏幕連接

檢修過程：大屏幕功能與LN317、U11光耦)、 7406有關(guān)，檢查發(fā)現(xiàn)LM317及U11都己損壞，更 換后大屏幕顯示數(shù)據(jù)與儀表同步。

六、我國稱重儀表的技術(shù)水平

我國企業(yè)制造的稱重儀表在計量要求、技術(shù) 性能和功能上達到國外同類產(chǎn)品水平，在價格上 要遠低于國外同類產(chǎn)品。這主要是近幾年我國企 業(yè)積極消化吸收國外的先進技術(shù)，一些外資把制 造企業(yè)轉(zhuǎn)移到國內(nèi)帶來了先進技術(shù)，使國內(nèi)的主 流產(chǎn)品的性能和質(zhì)量達到國外同類產(chǎn)品先進的技 術(shù)水平。從另一方面，我國的計量檢定規(guī)程 JJG555-1996《非自動秤通用檢定規(guī)f程〉積極采納 了 OIML國際建議R76,國家標準GB/ T7724-1999《稱重顯示控制器》也與R76接軌， 這也就迫使稱重儀表制造企業(yè)下大氣力使稱重儀 表在各項性能上達到我國規(guī)程和標準的要求，同 時也達到了國際建議的要求，這樣迅速地提高了 我國稱重儀表的技術(shù)水平。

七、我國稱重儀表存在的問題

(一)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計量器具的抗電磁 場輻射能力已是評價質(zhì)量的一項重要指標。但是 國內(nèi)部分生產(chǎn)企業(yè)比較封閉保守缺乏對新技術(shù)的 了解，對我們進行的抗電磁干擾的試驗比較茫然、 不知所措，缺乏相應技術(shù)準備和檢測條件。再加 之對國標理解不夠，甚至有的企業(yè)一直采用已作 廢的國標，致使部分產(chǎn)品抗電磁干擾性能較差。 這一現(xiàn)象在2002年的抽查中得到了改善。

(二)我國幅員遼闊南北溫差大、夏季冬季溫度 的跨度可達50°C,稱重儀表的使用環(huán)境又大多在 室外，所以溫度是稱重儀表的一項主要技術(shù)指標。 部分企業(yè)在零點的溫度穩(wěn)定性和高溫低溫性能未 采取相應的技術(shù)，導致稱重儀表的秤量準確度超 出規(guī)程和國標的要求。

(三)俗話說“好馬配好鞍”，好產(chǎn)品需要好的 外觀。我國一些產(chǎn)品雖然質(zhì)量不錯，但其外觀又 大又笨又粗糙，十年不變。這樣的產(chǎn)品成本高、 功能少、外觀缺乏新穎美觀，即便是性能合格， 也缺乏市場競爭力。另外，我國的產(chǎn)品大多是用 于靜態(tài)衡器的稱重儀表，幾乎沒有涉及到用于自 動衡器的動態(tài)稱重儀表。我國的動態(tài)稱重儀表與 國外同類產(chǎn)品有一定的差距，尤其在動態(tài)穩(wěn)定性 上差距還很大，需要我國企業(yè)努力改變這一現(xiàn)狀。

八、總結(jié)

總之，隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)字稱重儀表將會越來越趨于高精度、高速度、 高可靠性、高集成度、高智能化和超低功耗，功 能也將更加豐富和強大，也必將使電子衡器被應 用到更加廣闊的領(lǐng)域。我們相信經(jīng)過我們的努力， 我國的稱重儀表也能夠達到國際的先進水平，并 大踏步地走出國門。動態(tài)稱重儀表也會隨著采納 R50、R61、R107國際建議的我國計量檢定規(guī)程 JJG I95-2002《連續(xù)累計自動衡器（皮帶秤》、 JJG564-2002《重力式自動裝料衡器》、JJG648- 1996《非連續(xù)累計自動衡器》的實施，其質(zhì)量和 性能將迅速達到國際水平。