先算荷重元真正送出的訊號
荷重元標示2 mV/V,表示額定負載相對零點的輸出變化,除以橋路實際激勵電壓後,名目比值為2 mV/V。它不是任何負載下都輸出2 mV,也不是可以直接接一般0–10 V輸入的訊號。本篇用四角秤台說明激勵、配線、接線盒與偏載的檢查順序,讓你先看懂原始毫伏,再看公斤數。
假設單顆額定容量1000 kg、靈敏度2 mV/V,橋路激勵5 V,額定負載的理想跨度為10 mV;負載100 kg時,扣除零點後約1 mV。若在產品允許範圍內改成10 V激勵,理想跨度變成20 mV,但不能自行提高到超過額定電壓,因為自熱、模組電流能力及荷重元規格仍有限制。
| 負載 kg | 占單顆額定容量 | 5 V激勵的淨訊號 |
|---|---|---|
| 0 | 0% | 0 mV(已扣零點) |
| 100 | 10% | 1 mV |
| 500 | 50% | 5 mV |
| 1000 | 100% | 10 mV |
表格是線性理想模型,不含零點平衡、非線性與遲滯。實際空秤也有平台自重,所以端子上看到的絕對毫伏通常不為零。把空秤訊號與加砝碼後訊號分別保存,再取差值,才不會將自重或零點偏移誤當作感測器靈敏度。
四線與六線要對照兩端手冊
四線常見EXC+、EXC−供激勵,SIG+、SIG−送差動訊號;六線另有SENSE+、SENSE−,讓相容儀表感知遠端實際激勵。不要依線色猜用途,也不要把sense接到訊號端。荷重元、接線盒和稱重模組三份端子圖要能彼此對上,屏蔽線的處理也照各自手冊。
四線長電纜的激勵壓降會影響橋路實際電壓,並可能隨溫度改變。六線補償要有相容儀表與正確sense取樣位置,不能只多拉兩條線就宣稱已補償。多顆荷重元經接線盒匯接時,sense可能只量到共同母線;接線盒到各顆之間不同的壓降仍需依整體接法評估。
| 核對位置 | 你要取得的證據 | 失敗時先查 |
|---|---|---|
| 荷重元端 | 完整型號及原廠線序 | 不要只看相同顏色 |
| 接線盒 | 每顆對應支點及端子 | 鬆脫、進水、腐蝕 |
| 稱重模組 | 支援線制及激勵能力 | sense設定與橋路負載 |
| 訊號鏈 | 原始碼與有效狀態 | 量程、更新及診斷 |
四線荷重元接六線儀表時,只能依該儀表支持的四線接法處理sense端;Flintec手冊中的連接方式不能無條件套給另一品牌。電阻與導通檢查在斷電隔離後進行;通電量測則只由合格人員依允許程序量指定的激勵和差動電壓,不以歐姆檔接入帶電橋路。
四顆並聯不是把毫伏相加
假設四顆容量、靈敏度及輸出阻抗完全相同,使用共同5 V激勵,訊號經理想並聯匯接,等效輸出是各顆輸出電壓的平均,而非總和。每顆1000 kg、總測試負載400 kg且均分時,每顆淨訊號1 mV,匯接後仍約1 mV。這是排除平台自重後的理想增量模型。
砝碼移向某角時,支點受力本來就會重新分配;只要各顆靈敏度一致、機械受力正常且未超載,總重量讀值應維持相同。不能因某一角承重較大,就判定那顆角差錯誤。偏載測試要比較同一砝碼放在各位置時的「整台秤顯示」,不是要求四顆分力永遠相等。
再看電流需求:若四個橋路輸入阻抗都假設350Ω,理想並聯為87.5Ω,5 V時總電流約57.1 mA。這只是假設計算,實際須用資料表的輸入阻抗、顆數、接線盒電阻及模組允許負載。輸入阻抗不能誤用訊號端輸出阻抗,額定容量相同也不保證電氣規格相同。
四顆容量相加也不自動等於平台可用量程。空秤自重、偏載、衝擊及機械結構可能先使單一支點達到限制。選型需核對最壞支點載荷與安裝件容量,不能只看總重量未超過四千公斤,就認為每個角落都安全。
用同一砝碼比較中央與四角
下面是自行設定的診斷例:同一組400 kg砝碼依序放中央與四角,每次等待穩定並記錄整台顯示。假設專案對此測試點的暫定接受帶為400.0±0.5 kg,這不是法定檢定允差,也不是任何荷重元原廠精度。
| 放置位置 | 整台顯示 kg | 相對砝碼誤差 kg | 本例判斷 |
|---|---|---|---|
| 中央 | 400.0 | 0.0 | 通過此點 |
| 左前 | 401.2 | +1.2 | 不通過 |
| 右前 | 399.8 | −0.2 | 通過此點 |
| 右後 | 399.1 | −0.9 | 不通過 |
| 左後 | 400.3 | +0.3 | 通過此點 |
先檢查秤台是否碰護欄、管線或限位件,支點是否正確就位,載入方向是否符合安裝件要求,再查接線盒。機械干涉未排除就調角差,等干涉解除後會補過頭。確認機械與接線正常,才按接線盒手冊選擇角差調整方向及步驟;不同電路不一定都是調高最高角或調低最低角。
每次調整都保留未調整值、支點、調整量與穩定後值,不要一次轉動所有電阻。完成角差後,依儀表流程重新核對空秤零點及量程,再做中央、四角、中央的完整複測。如果角位差改善而所有位置同時偏移,先重看零點與跨度,不把它誤認成另一個角壞掉。
完成結果與常見失敗
完成後應能提供空秤穩定紀錄、已知砝碼的量程核對、四角結果及卸載回零。各項允差在測試前定義,並保存原始訊號、激勵、溫度、砝碼資料與設定版本。只在中央量準,不代表偏載通過;四角符合也不代表整個量程的線性與重複性已完成。
若全部位置等比例偏高,先查量程、激勵及換算;只有特定位置偏差,先查機械與該支點;若卸載後回不到原零,查卡阻、鬆動、遲滯及蠕變;若隨時間亂跳,查接頭、進水、供電與干擾。不要用長時間平均掩蓋接觸不良,因為穩定的畫面不代表有效重量。
問:四顆10 mV是不是40 mV?不是,本文理想並聯是平均電壓。問:六線一定更準嗎?要有相容儀表與正確回授位置,不能補償所有機械誤差。問:四角分力不同要調角差嗎?先比較同一砝碼在各位置的整台顯示,分力改變本身正常。問:角差調完為何還要校量程?調整可能改變總輸出比例,必須重核零點與跨度。
適用限制:本文使用理想電橋與合成秤台數據。Siemens SIWAREX JB 與 Flintec FT113Fill文件提供查閱範例,並不代表兩者與任何荷重元都可混接。正式作業依實際型號、機械結構及適用校驗程序進行,本文不提供安全限位功能。
參考:Siemens SIWAREX JB Operating Instructions,6.6 角差調整
參考:Flintec FT113Fill Technical Manual,荷重元與接線說明