2024-07-24
Aby wybrać najbardziej odpowiedni czujnik tensometryczny do systemu ważącego, należy wziąć pod uwagę wiele czynników: rodzaj zastosowania (charakterystyka konstrukcji, która ma być ważona, jej działanie, cel i przedmiot, który ma być ważony), a także warunki otoczenia, w których system będzie pracował.
Po wybraniu najodpowiedniejszego modelu ogniwa tensometrycznego, ważne jest zapoznanie się z jego kartą danych, w której opisano wszystkie jego funkcje i podano wszelkie dane potrzebne do podjęcia decyzji.
Jakie są jednak główne cechy ogniwa obciążnikowego i co mówią nam one o jego działaniu?
Materiały, z których można powszechnie wykonać ogniwo obciążnikowe, to:
▷STAL NIERDZEWNA 17-4 PH
Spośród różnych materiałów stosowanych do ogniw tensometrycznych jest to materiał „najbardziej wartościowy”, w rzeczywistości najdroższy i najlepszy doodporność na korozję.
Jego oficjalna nazwa to AISI 630, ale powszechnie nazywa się go 17-4 PH ze względu na jego „techniczną” definicję. W rzeczywistości składa się z17 części nikluI4 części chromu, podczas gdy PH jest skrótem od Precipitation Hardening, czyli procesu utwardzania wydzieleniowegoopad atmosferycznystosowany do utwardzania materiału.
▷STAL NIERDZEWNA AISI-420
Mimo że jego odporność na korozję jest niższa niż stali nierdzewnej 17-4 PH, ma on dużewytrzymałość mechanicznai jest bardziej ekonomiczny.
▷STOP ALUMINIUM
Najczęściej stosowanym typem jest AVIONAL, czyli taki, który służy do produkcji samolotów i podzespołów lotniczych.
Jest bardzo przydatny wjednopunktowe ogniwa obciążnikoweponieważ ma dobrą odporność na czynniki środowiskowe. Jest równieżświatłoIłatwy w obsłudzenawet w wykończeniu końcowym, które jest niezbędne w przypadku tego typu ogniw.
▷SPECJALNA STAL NIKLOWANA (AISI 4140 lub AISI 4340)
AISI 4140 i AISI 4340 to dwa bardzo podobne materiały, które w zasadzie można stosować zamiennie.
Nazywa się je „stalami specjalnymi”, ponieważ mają specjalne właściwości. W rzeczywistości sądomieszanyz substancjami takimi jak na przykład:chrom,nikiel,molibdenImanganktóre mają lepszą jakość w porównaniu do samego żelaza i są zawsze niklowane, w przeciwnym razie natychmiast się utleniają.
Ten parametr klasyfikujepoziom oporuIszczelnośćzobudowy elektryczneprzed wnikaniem przedmiotów, pyłu i wody. Jest ona zdefiniowana przez międzynarodową normę IEC 60529 i odpowiada europejskiej normie EN 60529.
Istotne jest, aby wybrać klasę ochrony zgodnie ze środowiskiem, w którym ogniwo obciążeniowe będzie musiało pracować. Wymagania dotyczące ochrony różnią się w zależności odmiejsce(wewnątrz lub na zewnątrz) iwarunki otoczeniaw miejscu, w którym ma zostać zainstalowany system, częste lub sporadycznemycieogniwo obciążeniowe będzie poddane imetodyoraz czy będzie musiał być zanurzony, na jaką głębokość i na jak długo.
Wskazuje na toskrót IP(Ochrona przed wnikaniem) po której następuje2 cyfryi ewentualnie listemK.
Jeżeli cyfry zostaną zastąpione literąX, oznacza to, że nie ma wystarczającej ilości danych, aby określić stopień ochrony.
▷pierwsza cyfraw kodzie podano stopień ochrony urządzenia przed wnikaniemobiekty stałei możliwość posiadania przez ludzicelowy kontaktz niebezpiecznymi częściami, takimi jak na przykład przewody elektryczne.
Wartość może się wahać od 0 do 6, gdzie 6 oznacza obudowę całkowicie szczelną, chroniącą przed pyłem i oparami oraz zapewniającą pełną ochronę przed dotykiem.
▷druga cyfrazamiast tego wskazuje poziom ochrony przed wnikaniempłynyIwilgoćodOd 0 do 9. Jeżeli po cyfrze następujelitera Koznacza to, że element jest chroniony przed wnikaniem wody podczaswysokie ciśnieniestrumień wodyczyszczenie.
Pojemność, zwana także „obciążeniem nominalnym”, tomaksymalna wagaktóre może wytrzymać ogniwo obciążnikowe.
Każdy typ czujnika rodzi się z określonym zakresem pojemności. Pojemność toograniczenie natury mechanicznejco jest z góry określone na rysunku technicznym każdego ogniwa obciążnikowego.
→Przeczytaj takżeJak zbudowane jest ogniwo wagowe?
▷Niska pojemnośćOgniwa tensometryczne ważą od kilku gramów do maksymalnie 100 kg.
Doskonale sprawdzają się w sytuacjach, w których wymagana jest duża dokładność, np. w wagach laboratoryjnych lub wagach liczących sztuki.
▷Średniej pojemnościOgniwa tensometryczne mogą mierzyć ciężar od 100 kg do około 10 ton metrycznych.
Są one szczególnie niezawodne i wykorzystywane do budowy przemysłowych platform wagowych oraz do taśm wagowych, przenośników rolkowych, lejów zasypowych, silosów i zbiorników o małych i średnich gabarytach.
▷Wysoka pojemnośćZamiast tego czujniki tensometryczne osiągają wartość ponad 1000 ton metrycznych.
Stosuje się je przy budowie wag pomostowych, w przemyśle ciężkim oraz generalnie w wagach, w których konieczne jest ważenie dużych ładunków, takich jak np. silosy o dużej pojemności.
Dla wszystkich pojemności, nawetniestandardowymożna poprosić oniestandardowe ogniwa obciążnikowe, według własnego projektu i specyfikacji.
Klasy dokładności (lub klasy precyzji) toklasyfikacje grupoweustalone przez Międzynarodową Organizację Metrologii Prawnej (OIML).
Opisującharakterystyka metrologicznaczujnika tensometrycznego i mają zasadnicze znaczenie dla określenia poziomu jakości wyniku pomiaru.
Dla każdego typu ogniwa obciążnikowego istnieje inna klasyfikacja OIML oznaczona symbolemlistidentyfikując ichpoziom dokładności(A, B, C, D) i przeznumerokreślając ilepodziały prawneogniwo wagowe jest w stanie mierzyć w jednostkach tysięcy:
Organy wydające (Organy wydające OIML) oraz organizacje notyfikowane przez Unię Europejską są upoważnione do oceny ogniw tensometrycznych i przypisywania im odpowiedniej klasy dokładności.
CertyfikatyWydane przez organy wydające są ważne na całym świecie, natomiast wystawione przez organy notyfikowane są ważne tylko na terenie Unii Europejskiej.
Ocenę przeprowadza się poprzeztestzmierzenie3 zmiennejednocześnie: liniowość, histerezę i wpływ temperatury, weryfikując łączny błąd ogniwa obciążeniowego.
Tensprawdza proporcjonalnośćdo zwiększania wartości obciążenia w ogniwie obciążnikowym.
Testy obciążeniowe dla punktów rosnących dają linię prostą łączącąpunkt zerowyipunkt pełnej skali.
Następnie sprawdza się, na ile wartości odczytane przez czujnik tensometryczny różnią się od tej linii.
Tendystansjest błędem liniowości.
To jest ocenaróżnica pomiędzyogniwo obciążnikoweodpowiedzipodczas cyklu obciążenia i następującego po nim cyklu rozładunku.
Różnica procentowa jest obliczana pomiędzy tymi samymi punktami odczytanymi przez ogniwo obciążnikowe w ciągu dwóch cykli i daje błąd histerezy.
Komora pomiarowa jest umieszczona wkomora klimatyczna. Po ustabilizowaniu się temperatury w standardowym zakresie określonym przez OIML pomiędzy -10°C a +40°C,3 cykle ładowania/rozładowywaniasą uruchamiane dla każdej temperatury.
Po zakończeniu testu widać, jak bardzo średnie wartości zmierzonych przy zmianie temperatury odbiegają od maksymalnych dopuszczalnych błędów.
Tenodpowiednia klasa dokładnościnależy wybrać, biorąc pod uwagę wiele aspektów systemu ważenia, takich jakrodzaj rośliny, tenzamiarIrodzaj towarudo rozważenia i często jest to kompromis pomiędzy nimi.
TenpojemnośćIstotną rolę odgrywa również system ważenia.
W rzeczywistości konieczne jest dokonanie właściwej oceny dopasowania pomiędzy pożądaną dokładnością a wydajnością systemu.
→ Przeczytaj takżeJak wybrać ogniwo obciążnikowe? Czynniki do oceny.
To jestsuma 3 błędów(liniowość, histereza i wpływ temperatury) z testu OIML opisanego w poprzedniej sekcji.
Liczba ta, wyrażona jako procent pełnej skali, przedstawia maksymalny błąd, jakiego można oczekiwać od ogniwa pomiarowego.
Na przykład, w przypadku ogniwa wagowego o pełnym zakresie ważenia 10000 kg i łącznym błędzie równym 0,05%, można by oczekiwać maksymalnego błędu wynoszącego 5 kg w całej skali pomiaru.
Jeśli odczyt wagi wynosi 2500 kg, „rzeczywista wartość” będzie mieścić się w przedziale od 2495 do 2505 kg.
Jest to minimalny przedział, w którym następuje obciążenieZakres pomiaru(jej pojemność) może być podzielona.
Uzyskuje się ją ze stosunku międzymaksymalna pojemnośćogniwa obciążnikowego iwartość Y(lub względne V min) ustalone w testach OIML.
Opisuje rozdzielczość czujnika siły, czyli minimalny wzrost ciężaru, jaki czujnik siły jest w stanie zmierzyć.
Wartość ta jest istotna, gdy ogniwo wagowe musi być stosowane w systemie ważącym zatwierdzonym do legalnego użytku handlowego.
Moc znamionowa wyrażona w mV/V towartość wyjściowaw mV, jaką tensometr zwraca po zastosowaniu maksymalnego obciążenia, podzielona przeznapięcie zasilaniaw V.
Wartość, którą znajdujemy w karcie danych, to wartość odpowiadająca temu warunkowi, natomiast wartość procentowa podana obok to wartość niepewności (jak bardzo wartość wyjściowa będzie oscylować ± w procentach) i jest określana bezpośrednio przez konstruktora.
To jestbłądże wzrost lub spadek temperatury powodujeczytanieogniwa obciążnikowego, czyli o ile wartość zerowa lub wartość pełnej skali może różnić się od wartości rzeczywistej wyrażonej jako procent pełnej skali dla każdego stopnia Celsjusza w zmianie temperatury.
Na przykład, jeżeli pełny zakres czujnika tensometrycznego wynosi 1000 kg, a wpływ temperatury na pełny zakres wynosi 0,005% FS/°C, to przy każdej zmianie w °C odczyt może się różnić o maksymalnie 0,05 kg.
Jeżeli temperatura zmienia się o 10°C (na przykład z 20°C na 30°C), odczyt będzie się różnił maksymalnie o 0,05 x 10, czyli 0,5 kg.
To jest temperaturazakresw którym może pracować ogniwo obciążnikowe, obserwując błędy temperaturowe zgłaszane w ramach „Wpływ temperatury na skalę zerową i całkowitą".
Ogniwa obciążeniowe są w rzeczywistości testowane ikompensowany termiczniew różnych temperaturach, aby zapewnić dokładność i odpowiednią wydajność. Standardowy zakres temperatur kompensacji termicznej wynosi od -10°C do +40°C.
Jest to zakres temperatur, w którym może pracować ogniwo obciążnikowe.praca bez łamania, ale w przypadku którego parametry podane w karcie danych technicznych nie są już gwarantowane.
Wartość pełzania, czyli „lepkiego przepływu”, to zdolność ogniwa obciążnikowego dozrównoważyćtennaturalne pełzaniemateriału, z którego jest zbudowana. W praktyce, gdystałe obciążenieJeśli zastosuje się je w stabilnych warunkach otoczenia, odczyty czujników tensometrycznych nie ulegną zmianie lub ulegną bardzo niewielkim zmianom.
Wartość stanu na karcie danych jest możliwazmiana procentowa w pełnej skali(w kg lub mV/V) po 30 minutach od zastosowania obciążenia znamionowego.
Niższy procent pełzania oznaczalepsza jakość pomiaruogniwa obciążnikowego. Zasadniczo, aby wartość „pełzania przy obciążeniu nominalnym” była niska, ma to zasadnicze znaczenie dla stabilności pomiaru w czasie.
Parametr ten ma również wpływ nawłaściwości sprężysteogniwa obciążnikowego. Po przyłożeniu ciężaru, im niższa wartość pełzania, tym szybciej sygnał zerowy powróci do stanu początkowego (ogniwo obciążnikowe bez obciążenia).
To wskazuje namaksymalnyzasilaczwartośćw V, jakie może wytrzymać ogniwo obciążnikowe.
Wskaźniki wagi i przetworniki wagi mają zazwyczaj standardową wartość zasilania5 V prądu stałego lub 10 V prądu stałego, specjalnie zaprojektowane tak, aby były idealnie tolerowane przez ogniwo obciążnikowe.
Możliwe jest również stosowanie niestandardowych urządzeń zasilających, należy jednak pamiętać, aby przestrzegać maksymalnego napięcia zasilania podanego w karcie katalogowej, aby nie uszkodzić ogniwa obciążeniowego.
Tenwejścierezystancja to rezystancja mierzona w omach pomiędzy przewodami zasilającymi ogniwa obciążeniowego.wyjścierezystancja jest teoretycznie identyczna z rezystancją wejściową, ale mierzona jest pomiędzy przewodami sygnałowymi wyjściowymi ogniwa obciążnikowego.
Ich wartości zależą od rodzaju zastosowanego tensometru, ale zazwyczaj mieszczą się w przedziale od 350 do 400 omów lub od 700 do 800 omów.
Jest to wartość wyrażona jakoprocent mocy znamionowej, która definiuje, o ile wartość wyjściowa w mV może odbiegać od zera bez obciążenia.
Definiuje jakość izolacji pomiędzy pojedynczymi elementamiprzewodyogniwa obciążnikowego iciałoogniwa obciążnikowego i pomiędzy kablemtarczai każdydrutogniwa obciążnikowego.
Prawidłowa izolacja sprawia, że pomiar dokonywany przez ogniwo obciążnikoweniewrażliwy na zmianyw potencjale elektrycznym lub ładunkach elektrycznych na obudowie ogniwa obciążnikowego.
Wyrażona jako procent pełnej skali, jest to ilośćprzeciążaćogniwo obciążnikowe może wytrzymać bez uszkodzenia, to jest jego "granica plastyczności".
Jeżeli wartość przeciążenia pozostaje poniżej zalecanego procentu, który zwykle mieści się w przedziale od 120% do 150% pełnej skali, ogniwo obciążeniowe zachowuje swoją wartość.elastyczność(jej zdolność do odkształcania się i powrotu do zera). Jeśli przekroczy zalecaną wartość procentową, ogniwo obciążeniowe ulegnie trwałemu odkształceniu, a następnie pęknięciu lub uszkodzeniu.
Wyrażona jako procent pełnej skali, jest to maksymalne obciążenie, jakie może wytrzymać ogniwo obciążnikowe bez pęknięcia.
Wartość ta zależy odgeometria, tenmateriałitypogniwa obciążnikowego i teoretycznie nigdy nie powinno się go osiągnąć, ale w każdym przypadku ważne jest, aby o tym wiedzieć, zwłaszcza gdy trzeba wykonać obliczenia nawspółczynnik bezpieczeństwarośliny.
Na przykład w systemach podnoszenia i ograniczania obciążenia, które wymagają wysokiego współczynnika bezpieczeństwa, należy się upewnić, że zastosowany czujnik tensometryczny ma większą siłę niszczącą niż standardowa, która zazwyczaj wynosi od 250% do 300% pełnej skali.
→ Przeczytaj takżeGłówne typy czujników tensometrycznych: charakterystyka i zastosowania.
→ Przeczytaj takżeSystemy wagowe i ograniczniki obciążenia dla suwnic pomostowych.
Oznacza to, jak bardzo ogniwo obciążeniowedeformujeprzy pełnej skali, o tyle obniża się obciążenie po przyłożeniu do ogniwa obciążnikowego.
Wartość ta jest inna dla każdej pojedynczej celi pomiarowej, ale zawsze mieści się w zakresiemiędzy 0,2 mm a 1 mm.
Przykład ugięcia przy obciążeniu nominalnym 0,5 mm w przetworniku siły AZL
Ta część karty danych dotyczy wyłącznie ogniwa obciążnikowegokabel wyjściowy.
Oprócz szczegółów, takich jak długość i średnica, podana jest również liczba drutów, z których się składa, oraz przekrój poprzeczny w mm2.
Ogniwa tensometryczne mają zazwyczaj4Lub6 przewodówRóżnica polega na tym, czy są 2 przewody zwane „przewody odniesienia„(Sense + i Sense-), które służą do zwiększenia dokładności pomiaru.
Dzięki przewodom odniesienia w kablach 6-żyłowych, ogniwa obciążnikowe mogą kompensować wszelkiezmiana napięcia upuszczaćna kablach, np. ze względu na zmiany temperatury lub długości kabla, bez wpływu na pomiar wagi.
Z drugiej strony, ogniwa tensometryczne 4-żyłowe sąskalibrowane i kompensowane termiczniew stosunku do długości kabla, z którym są standardowo dostarczane, dlatego też długość kabla nie powinna być zmieniana.
