Содержание

Тензодатчики веса и давления-принцип работы, виды, устройство

Тензометрические датчики веса и силы широко применяются в современном взвешивающем оборудовании.

Чувствительным элементом такого оборудования является тензорезистор с электронной согласующей схемой, встроенные в алюминиевый или стальной корпус. Деформация объектов позволяет измерить различные физические величины, например, объем, силу и вес.

Внешнее электронное оборудование на основе показаний с датчиков определяет величину требуемого параметра. Схемо-технически подключение датчиков выбирается для компенсации температурного влияния.

Изменение сопротивления датчика от приложенной силы тензометрических датчиков носит линейный характер, что упрощает процесс преобразования.

Рис. 1

Тензорезисторы в зависимости от типа чувствительного материала делятся на проволочные, пленочные и фольговые. Наибольшее распространение получили фольговые датчики (Рис. 1), в которых тензоматериал 1 наносится на подложку 3 методом травления как в печатных платах.

Для защиты от внешней среды датчик покрывается защитным слоем 4. Выводы 2 служат для подключения внешней измерительной схемы.

Под действием груза или приложенной силы возникает деформация корпуса и тензористора, вызывая изменения сопротивления. Большая площадь тензометрических проводников обеспечивает хорошую чувствительность измерений.

Материалом для измерения деформации служит манганин или константан. Отличие пленочных датчиков (Рис. 2) состоит в используемым полупроводниковом чувствительном элементе М.

Поэтому пленочные тензорезисторы не применяют в условиях резкого колебания температур, т.к. тепловые процессы внутри полупроводника приводят к нелинейности выходного сопротивления.

Рис. 2

Измерительным элементом проволочных датчиков силы и веса  (Рис. 3) являются несколько параллельно соединённых

Рис. 3

тензочувствительных проводников 1.Параллельное соединение повышает чувствительность измерений. Гибкая подложка 3 подвергается внешней деформации, проводники залиты защитным слоем цемента или клея 4.

К внешнему оборудованию датчик подключается через выводы 2.

Проволочные датчики в простейшем случае служат для измерения давления. В таких датчиках катушка из тензочувствительного материала, помещенная в объем измеряемой жидкости или газа меняет свое сопротивление под действием давления.

Максимальная нагрузка и точность измерения веса и силы зависит от конструктивных особенностей корпуса датчика и количества измерительных резисторов.

Верхний и нижний пределы измерения веса современных тензометрических весов колеблются от нескольких тонн до нескольких грамм. Одноточечные балочные датчики с одним измерительным элементом в большинстве случаев имеют алюминиевый корпус и используются для измерения небольшой массы груза в фасовочных и дозирующих системах (Рис. 4).

Одноточечные датчики преобразуют величину поперечной деформации в электрический сигнал.

Рис. 4

Электрическая измерительная часть тензометрического датчика надежно изолирована от внешней среды и не подвержена влиянию влажности и пыли и может работать в широком диапазоне температур (Для большинства датчиков от -40 до +80 градусов).

Тензометрические датчики веса имеют различные типы (S-образные, консольные, балочные и т.д.) и классифицируются по максимальной нагрузке, чувствительности, классу защиты от условий внешней среды и сферы применения.

Выбор максимальной нагрузки, как правило, осуществляется с запасом для исключения повреждения датчика. Важным параметром датчиков веса и силы является класс точности. Наибольшее распространение получили датчики с классом С3 с нормированной по ГОСТу точностью в 0,002 %.

Чтобы снизить величину ошибки измерения для каждого вида датчика нужно выбрать правильное место установки.

Балочные датчики (Рис. 5) закрепляются неподвижно одним торцом, а на другой край подвешивается груз. Типичный вес нагрузки таких датчиков – от нескольких килограмм до нескольких тонн.

Рис.5

Цилиндрические тензометрические датчики силы (Рис. 6), также известные как «шайбовые», имеют стальной корпус, применяются для взвешивания грузов массой до нескольких десятков тонн. Такие датчики используется для модернизации устаревших бункерных весов, для определения массы автомобилей, вагонов, крупногабаритных емкостей.

Рис.6

S-образные датчики (Рис. 7)работают на сжатие и растяжение, являются  измерительной системой в подвесных весах.

Рис.7

Современные тензодатчики находят широкое применения для измерения различных параметров, связанных с механической деформацией объектов, таких вес, нагрузки износ оборудования. Такие системы применяются в охранных системах, металлургии, в промышленном оборудовании, при взвешивании автомобилей и другого транспорта и негабаритных грузов.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Тензометрический датчик – это… Что такое Тензометрический датчик?

Механический тензометрический датчик для измерения деформации стены

Тензометрический датчик (от лат.  tensus — напряжённый) (тензодатчик) — прибор для измерения деформации различных конструкций, тензометрии[1]. Существует множество способов измерения деформаций: тензорезистивный[2], оптико-поляризационный[1], пьезорезистивный, волоконно-оптический[3], или простым считыванием показаний с линейки механического тензодатчика. Среди электронных тензодатчиков, наибольшее распространение получили тензорезистивные датчики.

Тензорезистивный датчик обычно представляет собой специальную упругую конструкцию с закреплённым на ней тензорезистором и другими вспомогательными деталями. После калибровки, по изменению сопротивления тензорезистора можно вычислить степень деформации, которая будет пропорциональна силе, приложенной к конструкции.

Существуют разные типы датчиков:

  • датчики силы (измеряет усилия и нагрузки)
  • датчики давления (измерение давления в различных средах)
  • акселерометры (датчик ускорения)
  • датчики перемещения
  • датчики крутящего момента

Наиболее типичным применением тензодатчиков являются весы. В зависимости от конструкции грузоприемной платформы применяются тензодатчики различного типа:

  • консольные;
  • s-образные;
  • “шайба”;
  • “бочка”;

Конструкция тензодатчика[4] представляет собой упругий элемент на котором зафиксирован тензорезистор, под действием силы (вес груза) происходит деформация упругого элемента вместе с тензорезистором. В результате изменения сопротивления тензорезистора, можно судить о силе воздействия на датчик, а следовательно о весе груза.

Принцип измерения веса при помощи тензодатчиков основан на уравновешивании массы взвешиваемого груза с упругой механической силой тензодатчиков и последующего преобразования этой силы в электрический сигнал для последующей обработки.

Для характеристики защиты тензодатчика от воды и пыли используется IP-рейтинг[5].

Примечания

Литература

  • Политехнический словарь / Ишлинский А. Ю. и др.. — 3 изд., перераб. и доп.. — М. : Советская энциклопедия, 1989. — С. 523. — ISBN 5-85270-003-7

Ссылки

Тензометрические датчики и другие комплектующие для весового оборудования

Компания АйВес (I-VES) занимается поставками комплектующих для весового оборудования. Мы сотрудничаем с крупнейшими производителями и налаживаем линии поставок разных видов оборудования, чтобы вы могли производить измерения веса максимально точно.

Мы предлагаем вам тензорезисторные датчики, весовые модули, терминалы и индикаторы, ассортимент которых позволяет подобрать оптимальную модель для любых целей. В своей работе мы всегда уделяем особенное внимание контролю качества. Если вам срочно необходим любой элемент весового оборудования, загляните в каталог АйВес: здесь вас ждут надежные устройства по разумным ценам.

Мы гарантируем оперативные и своевременные поставки весоизмерительных датчиков и другого оборудования, а также индивидуальный подход к каждому покупателю. Высокий профессионализм позволяет нам делать нашу работу качественно, быстро и без лишних затрат.

Применение датчиков

Тензодатчики — это прибор, позволяющий оценить силу деформации того или иного объекта, переводя ее в формат сигнала, наиболее удобный для измерения. Это важная часть весового оборудования, использующаяся как в бытовых, так и в промышленных весах.

Как правило, тензодатчики весовые применяются в следующих отраслях:

  • Производство весов: платформенных, напольных, автомобильных, вагонных и не только;
  • Использование в механизмах поосного взвешивания;
  • Определение силы натяжения в подъемных механизмах;
  • Дозирование сыпучих материалов в дозаторных и бункерных весах;
  • Высокоточные измерения в лабораторных весах.

Принцип работы устройства прост: когда датчик веса ощущает давление, он начинает оказывать сопротивление, которое может быть преобразовано в электрический импульс. Именно частота и продолжительность этого импульса фиксируется приборами учета и позволяет оценить вес объекта.

Это позволяет измерять целый ряд параметров: нагрузку, перемещение, крутящий момент, давление и ускорение. Именно поэтому область применения устройства остается достаточно широкой.

Тензометрические датчики веса ZEMIC

Нагрузка: 5,6,10,12,15,20 кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,03 Гарантия: 12 месяцев 1B Техническое описание 1B — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную ком..

Нагрузка: 2,3,5,6 кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,05 Гарантия: 12 месяцев 1F6-S Техническое описание 1F6-S — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комна..

Нагрузка: 0.5 кг — 20кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,02 Гарантия: 12 месяцев 1HM Техническое описание 1HM — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную ..

Нагрузка: 40 кг, 75 кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,03 Гарантия: 1 год 1P Техническое описание 1P — тензометрический датчиктипа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Полимерн..

Нагрузка: 5кг, 10кг, 25кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,03 Гарантия: 12 месяцев 1V3-350 Техническое описание 1V3-350 — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванну..

Нагрузка: 5 кг,30 кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,03 Гарантия: 12 месяцев 1Z Техническое описание 1Z — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Поли..

Нагрузка: 15Lb Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,1 Гарантия: 12 месяцев 2A Техническое описание 2A — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Полимерно..

Нагрузка: 20 кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,1 Гарантия: 12 месяцев 2F Техническое описание 2F — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Полимерное..

Нагрузка: 150кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,02 Гарантия: 1 год DB Техническое описание DB — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Полимерное пок..

Нагрузка: 50кг — 350кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,02 Гарантия: 1 год DB-2 Техническое описание DB-2 — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнат..

Нагрузка: 100г — 1000г Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,05 Гарантия: 1 год FAB-47-Xg Техническое описание FAB-47-Xg — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ван..

Нагрузка: 311ON Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,5 Гарантия: 1 год h3B Техническое описание h3B — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Полимерное по..

Нагрузка: 200г, 300г Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,05 Гарантия: 1 год Q45X10(8)X6-7. 5G Техническое описание Q45X10X6 — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванну..

Нагрузка: 20г,30г,50г,100г,200г Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,05 Гарантия: 1 год Q70X5X9-H Техническое описание Q70X5X9-H — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в . .

Нагрузка: 20кг,30кг,50кг,100кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,05 Гарантия: 1 год Q84X5X12-05 Техническое описание Q84X5X12-05 — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов..

Нагрузка: 90 кг Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,25 Гарантия: 1 год S6400 Техническое описание S6400 — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную комнату. Полимерн..

Нагрузка: 1Mpa — 2,5Mpa Материал исполнения: алюминиевый сплав Комбинированная ошибка: 0,25 Гарантия: 1 год YA-1 Техническое описание YA-1 — тензометрический датчик типа минисенсор. Датчики минисенсоры применяются для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, карманных, платформенных, напольных, кухонных весов, а также весов типа кантер, весов для младенцев, весов в ванную ком..

Нагрузка: от 20кг до 300кг Материал исполнения: нержавеющая сталь Класс защиты: IP66 Гарантия: 30 месяцев B6E Техническое описание Одноточечный тип датчиков применяется для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, напольных весов, а также дозирующего оборудования. Класс защиты тензодатчика IP66. Благодаря высоким метрологическим характеристикам этот тип датчиков находит широкое применени..

Нагрузка: от 20кг до 300кг Материал исполнения: нержавеющая сталь Класс защиты: IP66 Гарантия: 30 месяцев B6E3 Техническое описание Одноточечный тип датчиков применяется для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, напольных весов, а также дозирующего оборудования. Класс защиты тензодатчика IP66. Благодаря высоким метрологическим характеристикам этот тип датчиков находит широкое применен..

Нагрузка: от 50кг до 2000кг Материал исполнения: нержавеющая сталь Класс защиты: IP66 Гарантия: 30 месяцев B6F Техническое описание Одноточечный тип датчиков применяется для изготовления весов и весоизмерительных систем на одном датчике, в основном применяется при изготовлении торговых, напольных весов, а также дозирующего оборудования. Класс защиты тензодатчика IP66. Благодаря высоким метрологическим характеристикам этот тип датчиков находит широкое применен..

Тензометрические датчики веса Zemic — что это, виды и как они работают

Тензоустройства разработаны для конвертирования механической деформации конструкции в стандартный токовый сигнал и признаны самыми точными средствами измерения. Часто с их помощью определяют вес оборудования, по отслеживанию величины сжатия и растяжения определенного объекта. Качественный и надежный датчик веса Zemic можно выбрать среди широкого ассортимента компании tenzomir.com.

Устройство и принцип работы

В основе датчика – чувствительный тензорезистор, выполненный из тензоматериалов. В большинстве случаев материалом выступает алюминиевая проволока, либо фольга с малым сечением.

При приложении внешнего воздействия к прибору, на рабочем органе прибора изменяется сопротивление. Такой сдвиг фиксируется резистором, и согласно 1 закону Ома, на выходе из тензоустройства изменяется токовый сигнал, который и считывает система управления.

Виды тензодатчиков

Устройства такого типа активно применяются во многих областях тяжелой и легкой промышленности. Для расширения функциональных возможностей приборов разработано большое количество тензодатчиков. К основным видам относятся:

  • динамометры, используемые для измерения нагрузки и силы;
  • измерители давления;
  • приборы, фиксирующие ускорение;
  • устройства контроля перемещений;
  • тензодатчики крутящего момента в машиностроении.

Наиболее часто используемый тип прибора – для определения массы. Такие датчики имеют множество типовых форм, к числу которых относятся консольный, s-образный, шайбовый и бочковой.

Форма датчиков выбирается исходя из технологических условий производства и максимального веса измеряемого продукта. Группирование тензоустройств выполняется так же по принципу действия рабочего органа. Главная характеристика тензодатчика – тип чувствительного элемента. Основные виды рабочих органов датчика:

  • индикаторы с фольговым элементом, конструктив которого состоит из алюминиевой пленки, активного чувствительного элемента и контактов с внешними выводами. Благодаря широкой площади соприкосновения и герметичным контактам, измерители такого типа способны переносить воздействие отрицательных температур;
  • пленочные – аналог индикатора с фольговым элементом, однако в таком типе прибора применяется другой тип чувствительных элементов;
  • проволочные, имеют более сложное строение. Состоят из ряда пружин и проволок, за счет чего измеряют нагрузку в широких масштабах.

Преимущество и недостатки тензометрических датчиков

Тензодатчики имеют множество преимуществ по отношению к обычным весам. Среди основных достоинств тензодатчиков отмечается:

  • высокая точность измерений;
  • многообразие форм и типов чувствительных элементов, что позволяет применять устройства во многих областях производства;
  • широкий функционал приборов;
  • высокая степень автоматизации измерений;
  • высокая степень пыле – влагозащиты;
  • малые размеры датчиков;
  • стойкость к агрессивным средам и высоким температурам;
  • удобство монтажа;
  • низкая стоимость прибора.

Не смотря на все плюсы, прибор имеет и серьезный недостаток. Тензометрические устройства не рекомендуется использовать в условиях низких температур окружающего воздуха, так как велик шанс искажений показания прибора.

Такое явление вызвано снижением чувствительности прибора и изменением сопротивления контактов чувствительного элемента. Идеальными условиями эксплуатации тензоустройства считается комнатная температура и влажность, не превышающая 30%.

Тензодатчики для точных измерений

Почему тензодатчики

Весоизмерительные ячейки с тензометрическим датчиком

– это преобладающее устройство, используемое в промышленном взвешивании и измерении силы, которое обеспечивает стабильную и экономичную высокую степень точности. Тензодатчики продолжают совершенствоваться с точки зрения чувствительности и чувствительности, что делает эти продукты предпочтительным вариантом для различных промышленных приложений взвешивания и тестирования. Измерение деформации внутри тензодатчика обычно более удобно и рентабельно, чем прямое размещение датчиков на механических компонентах, и позволяет легко установить датчик непосредственно на машины или автоматизированное производственное оборудование для более точных измерений веса и силы.

Как они работают

Весоизмерительные ячейки

измеряют вес и давление путем преобразования механической силы в электрический сигнал. При прикреплении болтами к несущей балке или детали промышленного оборудования тензодатчик измеряет деформацию детали, возникающую в результате приложенной силы.

Обычно четыре или более тензодатчика используются в каждом датчике веса для обеспечения максимальной чувствительности, а также специальные компоненты для компенсации колебаний температуры. Когда к весоизмерительному датчику прикладывается сила, и датчик и специальные связанные в нем тензорезисторы деформируются, весоизмерительный датчик преобразует механическую силу в электрический сигнал, который отправляется на кондиционеры сигналов, компьютеры или записывающие устройства.

Выберите центральный датчик нагрузки

Load Cell Central разрабатывает и производит датчики нагрузки на основе тензодатчиков для различных мощностей, приложений и отраслей. Поскольку весоизмерительные ячейки и весовые модули с болтовым креплением могут быть эффективно установлены непосредственно на оборудование, они часто используются промышленными заказчиками, которым требуется максимальная точность и аккуратность при взвешивании.

Компания

Load Cell Central предоставила тензодатчики и механические компоненты с тензометрическими датчиками для различных применений, от опор для испытания на тягу ракетных двигателей и мачт парусных лодок, приводных валов и до автоматизированных производственных процессов. Наша команда может помочь вам выбрать идеальные датчики веса «со склада», соответствующие вашим требованиям, или поработать с вами над разработкой индивидуальных решений.

Просмотрите нашу подборку тензодатчиков, чтобы просмотреть спецификации продукта, запросить ценовое предложение в Интернете или просто позвоните и поговорите с одним из наших дружелюбных и опытных технических специалистов по продажам.Load Cell Central предоставляет всестороннюю поддержку и помощь по телефону или через наш веб-сайт.

Как измерить вес с помощью датчиков веса

Автор: Грант Малой Смит, эксперт по сбору данных

В этой статье мы обсудим, как вы можете измерять вес с помощью датчиков веса, достаточно подробно, чтобы вы:

  • См. , как работают датчики веса
  • Узнайте , как измерения веса производятся в науке и промышленности
  • Поймите , как вы можете включить их в свое тестирование

Готовы начать? Пойдем!

Что такое тензодатчик?

Весоизмерительный датчик – это, по сути, датчик силы или датчик силы . Он используется в основном для измерения веса. И хотя их можно использовать для измерения других сил, таких как крутящий момент, сжатие, давление и т. Д., В этой статье мы сосредоточимся на приложениях для измерения веса .

Пример датчика веса
Источник изображения: Daraceleste / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Хотя гравитация – самая слабая из четырех фундаментальных сил, удерживающих Вселенную от разлета, она единственная, которую мы можем непосредственно воспринимать.Все на Земле, обладающее массой, испытывает это, поскольку сила тяжести тянет его к железному ядру в центре нашей планеты. Вес и масса связаны силой тяжести.

Мировая стандартная единица измерения веса – килограмм (кг) . Даже в США, где имперские единицы измерения веса, расстояния и объема все еще широко используются, эти единицы привязаны к метрической системе СИ.

Таким образом, фунт (веса) в США определяется не другими имперскими измерениями, а официально равен 0. 45359237 килограмм. Методика расчета килограммовой массы была определена мировыми учеными в 2019 году для ссылки на постоянную Планка и удалена как ссылка на физический образец.

Если убрать гравитацию, объект буквально ничего не весит, но его масса остается неизменной. Когда вы что-то взвешиваете, вы на самом деле измеряете массу этого объекта по отношению к этой планете. Фактически, датчик веса измеряет массу. Но это актуально только с точки зрения того, что означает здесь, на Земле.

В тензодатчиках используется несколько основных технологий, например, пневматические датчики веса (часто используемые в приложениях искробезопасности). Гидравлические датчики веса не требуют питания и поэтому часто используются в удаленных, труднодоступных местах. Существуют также пьезоэлектрические датчики веса, которые обеспечивают высокий (но нелинейный) выходной сигнал.

Но мы сосредоточимся на тензодатчиках , тензодатчиках , они являются наиболее распространенным типом, используемым сегодня в мире. Они недорогие, очень надежные и могут обрабатывать широкий диапазон входных сил. Они являются стандартом де-факто в индустрии взвешивания и обеспечивают полную точность 0.25% и лучше .

Вы можете даже каждое утро использовать тензодатчики, даже не осознавая этого. Это может выглядеть примерно так:

Цифровые весы для ванной – тензодатчик на основе тензодатчика

В то время как в классических механических весах используется ряд рычагов для распределения приложенного веса и привода пружины, соединенной с механическим циферблатом, в большинстве современных цифровых моделей для расчета вашего веса используются несколько тензодатчиков.

Когда вы один раз нажимаете ногой на измерительную пластину, микроконтроллер «просыпается» и выполняет калибровку смещения нуля тензодатчиков. Цифровой дисплей показывает 0,0 кг (или фунта), и вы готовы встать и взвесить себя.

В более совершенных цифровых весах для ванной комнаты тензодатчики расположены в каждом из четырех углов весов. Фактически, они часто встроены в «ножки» весов. Два тензодатчика находятся в режиме растяжения, а два других – в режиме сжатия.

Когда вы встаете на весы, микроконтроллер берет их выходные данные и преобразует их в совокупное значение веса в выбранной единице измерения и отображает это число на датчике. В некоторых моделях даже используется термопара для измерения температуры окружающей среды и учета этого фактора в уравнении, поскольку тензодатчики являются датчиками на основе сопротивления и зависят от температуры.

Хорошо, это было весело, но теперь давайте посмотрим на датчики веса, используемые для научных измерений в приложениях сбора данных.

Как работает тензодатчик на основе тензодатчика?

Тензодатчик (также известный как «тензодатчик») измеряет деформацию посредством изменения сопротивления. Рисунок из металлической фольги закреплен на гибкой подложке, которая также служит изолятором. Через узор из фольги пропускается ток. Когда испытуемый объект подвергается напряжению (т. е. сжимается или подвергается растяжению), происходит изменение сопротивления, которое пропорционально величине отклонения.

Полномостовой тензодатчик

Когда проводник растягивается, его сопротивление увеличивается.Когда он сжимается, его сопротивление уменьшается. Это изменение сопротивления можно измерить с помощью моста Уитстона, который представляет собой четыре тензометрических датчика, расположенных по схеме.

Работа тензодатчика (изгиб преувеличен для ясности)
Изображение любезно предоставлено WikiCommon

Схема моста Уитстона

При измерении всеми четырьмя датчиками вы попадаете в конфигурацию с полным мостом . На приведенной выше схеме полного моста выходное напряжение датчика измеряется в точках C и B, а напряжение возбуждения подается в точках A и D.

Итак, когда мы устанавливаем тензодатчик на механический корпус, а затем подвергаем этот корпус нагрузке или силе, такой как вес, датчик будет измерять относительное сжатие или растяжение, вызванное этой силой. Комбинация такого корпуса с установленным на нем тензодатчиком представляет собой тензодатчик.

Теперь давайте посмотрим на различные формы и размеры таких датчиков веса, а также на то, как они используются.

Приложения для измерения тензодатчиков

Существует практически неограниченное количество возможных применений для тензодатчиков, больших и малых.Вот лишь некоторые из них:

  • Испытания материалов – измерение веса деталей по мере их изготовления на соответствие
  • Aerospace – испытание тяги реактивных двигателей, измерение нагрузки на колеса и шасси
  • Marine – мониторинг напряжений на швартовных тросах, когда они растягиваются под нагрузкой судна, движущегося по воде
  • Транспорт – измерение крутящего момента электрических, бензиновых и дизельных двигателей, контроль осевой нагрузки, нагрузки на колеса поездов и грузовиков, измерение веса груза на станциях взвешивания на шоссе
  • Промышленный – Измерения силы на редукторах и насосах, измерения натяжения при прокладке подводных труб, измерения натяжения и силы на бумажных фабриках и сталелитейных заводах, вес бункера и судна
  • Медицина / Здравоохранение – Больничные койки для взвешивания пациента, точные весы-инкубаторы для младенцев и младенцев, измерения нагрузки на физиотерапевтическое оборудование и тренажеры.
  • Конструкция – Силы кабеля в лифтах, силы на строительных лесах в соответствии с международными стандартами. Интересное примечание по применению см. На странице https://dewesoft.com/case-studies/scaffolding-test-safety-approval
  • .
  • Развлечения – Тензодатчики S-типа устанавливаются в середине тросов, используемых для подъема акробатов и актеров, гарантируя, что сила не превышает предписанных уровней
  • Нефтехимия – измерение сил на буровых инструментах для добычи нефти и газа
  • Фермерство и животноводство – Измерение веса домашнего скота, проходящего по желобам, измерение сил на кабелях и принимающем оборудовании, бункере, кружке и силосе весом
  • Бытовые / потребительские – цифровые весы для ванной

Когда мы рассматриваем огромное разнообразие, представленное всего лишь дюжиной или около того приложений, становится ясно, что измерения силы и веса аналогичны измерениям температуры в том смысле, что они являются фундаментальными для десятков тысяч приложений практически во всех отраслях промышленности.

Рекомендации при использовании тензодатчиков

Максимальная грузоподъемность

Важно выбрать датчик веса, который не только соответствует виду или направлению нагрузки, которую вы хотите измерить, но и рассчитан на максимальную ожидаемую нагрузку.

Например, весоизмерительные ячейки рассчитаны на максимальный кг (или фунт). Очевидно, что для измерения веса до 1000 кг вам понадобится датчик веса, который рассчитан как минимум на 1,5–2 раза больше.

Двухточечная калибровка и установка нуля

Калибровочный лист, с которым поставляется каждый датчик веса, покажет вам предпочтительное напряжение возбуждения и чувствительность встроенных в него тензодатчиков.Они понадобятся вам для настройки программного обеспечения для точного измерения выходной мощности в желаемых единицах измерения, обычно в килограммах или фунтах.

В программе Dewesoft X довольно легко выполнить калибровку нуля любого датчика , например, удалить все нагрузки и затем нажать кнопку ZERO в программе (точно так же, как ваши весы для ванной делают это автоматически). Вы также можете выполнить двухточечную калибровку с использованием известной эталонной нагрузки, гарантируя, что ваш весоизмерительный датчик выдает правильные линейные значения между нулем и эталонной нагрузкой, которую вы применяете.

Настройка и калибровка тензодатчика в программе Dewesoft X DAQ

Соображения по охране окружающей среды

Если датчик веса будет использоваться в среде, содержащей агрессивные газы, воду, пар и т. Д., Необходимо использовать датчик веса, который классифицирован как устойчивый к коррозии. Герметичные весоизмерительные ячейки из нержавеющей стали (обратите внимание на высокие степени защиты IP, такие как IP65 и выше) созданы специально для этих неблагоприятных условий. И, конечно же, любой датчик или система, которые будут использоваться во взрывоопасной атмосфере, должны быть сертифицированы как искробезопасные и / или взрывозащищенные в зависимости от нормативных требований.

Типы тензодатчиков

Существуют весоизмерительные ячейки различных форм и размеров для различных применений. Вот основные из доступных сегодня:

  • Датчики нагрузки для стержня / изгибающейся балки
  • Тензодатчики канистры
  • Тензодатчики с S-образной балкой
  • Датчики нагрузки со сквозным отверстием / пончиком
  • Тензодатчики для блинов


Датчики нагрузки для стержня / изгибающейся балки

Существует также различие между одноточечными датчиками веса и моделями для тяжелых условий сжатия, которые распределяют нагрузку между четырьмя или более тензодатчиками для повышения точности и / или производительности.Выше представлены лишь некоторые из основных типов датчиков веса. Есть много других, а также несколько специальных типов, разработанных для особых приложений и сред. Существуют низкопрофильные, миниатюрные и сверхминиатюрные весоизмерительные ячейки, которые можно использовать в очень небольших помещениях. На другом конце спектра находятся датчики веса, используемые для измерения сотен тонн, которые по понятным причинам довольно велики.

Типовой датчик нагрузки с изгибающейся балкой
Источник изображения: Daraceleste [CC BY-SA (https: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 4.0)]

Штанга штанга или Изгибающая балка (также известная как бинокулярная балка ) тензодатчики обычно используются для промышленных весов. Один конец стержня прикреплен к конструкции, а к свободному концу датчика прилагается сила (см. F на рисунке выше).

Эта сила вызывает удлинение или сжатие четырех тензодатчиков, встроенных в верхнюю и нижнюю части, а также на каждом конце датчика нагрузки, в зависимости от того, насколько приложение или снятие силы воздействует на структуру датчика нагрузки.Эти крошечные изменения потенциала тензорезисторов легко конвертируются в вес с помощью нашего программного обеспечения для сбора данных Dewesoft X.

Применение тензодатчика с изгибающейся балкой

Тензодатчики канистры

Также известный как «контейнерный тензодатчик», тензодатчик сжатия является наиболее фундаментальным типом тензодатчика. Он используется в основном как промышленные весы для измерения веса груза, который на него помещается. Он получил свое название из-за своей формы, напоминающей канистру.

Типичный тензодатчик канистрового типа
Daraceleste [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Тензодатчики с S-образной балкой

Датчики веса

S-Beam также подходят как для толкания, так и для тяги. Они получили свое название из-за своей отличительной формы. Обычно они соединяются в центре стального троса. Представьте, что трос используется для подъема тяжелого груза.

Типовой датчик нагрузки с S-образной балкой
Daraceleste [CC BY-SA (https: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 4.0)]

Датчики нагрузки со сквозным отверстием / пончиком

Некоторые из этих типов предназначены только для сжатия, в то время как другие доступны как для сжатия, так и для растяжения. Центральное отверстие позволяет части конструкции проходить через датчик нагрузки, если это необходимо. Некоторые модели имеют дополнительные сквозные отверстия, расположенные вокруг центрального отверстия для дополнительных механических соединений.


Типичный тензодатчик пончика / сквозного отверстия
Изображение любезно предоставлено Forsentek

Тензодатчики для блинов

Весоизмерительные ячейки

Pancake разработаны для приложений, в которых происходит как растяжение, так и сжатие (растяжение и толкание).

Типичный тензодатчик блинного типа
Daraceleste [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Системы сбора данных, совместимые с тензодатчиками Dewesoft

Системы сбора данных SIRIUS

Системы

SIRIUS DAQ предлагают технологию DualCoreADC®, которая усиливает двойные 24-битные дельта-сигма-преобразователи АЦП с фильтром сглаживания на каждом канале, достигая удивительного динамического диапазона 160 дБ во временной и частотной областях, вплоть до Частота дискретизации 200 kS / s / ch на канал .

Срезы SIRIUS могут содержать до 8 или 16 каналов аналогового ввода. Каждая система SIRIUS DAQ включает отмеченное наградами программное обеспечение сбора данных Dewesoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.

Список усилителей SIRIUS, совместимых с датчиками тензодатчика:

  • SIRIUS STG (8 каналов), 200 kS / s, поддерживает все типы деформации, высокий входной диапазон
  • SIRIUS STGM (8 каналов) 200 kS / s, Низкое энергопотребление, датчик и баланс усилителя
  • SIRIUS-LV (8 каналов), 200 kS / s, поддерживает полное мостовое соединение
  • SIRIUS-HD STGS (16 каналов) 200 kS / s, Низкое энергопотребление, балансировка датчиков и усилителей
  • SIRIUS-HS STG (8 каналов) 1 MS / s, поддерживает все типы деформации, высокий входной диапазон
  • SIRIUS-HS-LV (8 каналов), 1 MS / s, поддерживает полное мостовое соединение

Для получения дополнительной информации посетите страницу системы SIRIUS DAQ.

KRYPTON DAQ Systems

Семейство KRYPTON DAQ предлагает модули тензодатчиков повышенной прочности с 1, 3 или 6 каналами на модуль. Доступно множество других модулей KRYPTON и KRYPTON ONE для других типов датчиков и сигналов. Модули KRYPTON DAQ имеют степень защиты IP67 и предназначены для самых тяжелых условий эксплуатации – ударов, вибрации и экстремальных температур. Каждая система KRYPTON включает отмеченное наградами программное обеспечение сбора данных Dewesoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.

Список модулей KRYPTON DAQ, совместимых с датчиками веса:

  • KRYPTON-3xSTG и KRYPTON-6xSTG: 3- или 6-канальный модуль сбора данных, который поддерживает все типы тензодатчиков и широкий диапазон входных сигналов.
  • KRYPTONi-1xSTG: 1-канальный изолированный DAQ-модуль, который поддерживает все типы деформации и широкий диапазон входных сигналов.

Для получения дополнительной информации посетите страницу системы KRYPTON DAQ.

IOLITE Системы сбора данных и управления

Система сбора данных и управления

IOLITE сочетает в себе мощный сбор данных с управлением в реальном времени через двойные интерфейсы EtherCAT.Обратите внимание, что IOLITE-6xSTG также поддерживает модули DSI, которые адаптируют его для работы с широким спектром других датчиков. Доступен как в стоечной, так и в настольной модели с диагональю 19 дюймов. Каждая система IOLITE включает отмеченное наградами программное обеспечение DEWESoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.

Список модулей IOLITE DAQ, совместимых с датчиками веса:

  • IOLITE-6xSTG (6 каналов) Поддерживает все типы деформации, большой входной диапазон

Для получения дополнительной информации посетите страницу системы сбора данных и управления IOLITE.

DEWE-43A Система сбора данных

DEWE-43A – это портативный 8-канальный модуль сбора данных, который имеет восемь полномостовых / низковольтных входов на разъемах DB-9, а также 8 входов счетчиков / энкодеров и два высокоскоростных интерфейса шины CAN.

Он подключается к любому компьютеру с Windows через фиксируемый USB-разъем. Аналоговые входы могут изначально использоваться для полномостовых подключений, или вы можете использовать адаптеры DSI для четвертьмостовых и полумостовых подключений.

Другие адаптеры DSI позволяют каждому входу обрабатывать другие сигналы, такие как IEPE, заряд, LVDT, 200 В, амперы, миллиамперы и т. Д.Каждая система DEWE-43A включает отмеченное наградами программное обеспечение DEWESoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.

  • Аналоговый вход DEWE-43A (8 каналов) 200 kS / s. Поддерживает полный мост (другие через адаптеры DSI)

Для получения дополнительной информации посетите страницу системы сбора данных DEWE-43A.

Тензодатчик

, тип S, 5 кг / 50 кг / 1000 кг / от 3 до 20 тонн

Тензодатчики растяжения и сжатия имеют диапазон грузоподъемности от 5 кг, 50 кг, 300 кг, 1000 кг, от 3 до 20 тонн. Емкость тензодатчика может быть изменена в соответствии с требованиями заказчика.
После покупки одного тензодатчика ATO вы можете купить специальный цифровой панельный измеритель для непосредственного получения показаний или купить передатчик для вывода стандартного сигнала на ПЛК, РСУ и другие системы. Настраиваемый выходной сигнал составляет 0-5 В, 0-10 В или 4-20 мА.

Спецификация:

Модель ATO-LCS-TJL-1
Масса брутто 2 ~ 15 кг
Диапазон производительности * 5 кг ~ 20 тонн
Точность 0.02 ~ 0,03% полной шкалы (линейность + гистерезис + повторяемость)
Чувствительность 2,0 ± 0,1 мВ / В
Ползучесть ± 0,02 ~ ± 0,03% полной шкалы / 30 мин
Нулевой выход ± 1% F.S
Влияние температуры на ноль ± 0,02 ~ ± 0,03% полной шкалы / 10 ℃
Влияние температуры на выход ± 0,02 ~ ± 0,03% полной шкалы / 10 ℃
Рабочая температура -20 ℃ ~ + 65 ℃
Входное сопротивление 380 ± 10 Ом
Выходное сопротивление 350 ± 3 Ом
Сопротивление изоляции ≥5000 МОм
Предохранительная перегрузка 150% Ф. S
Напряжение моста (напряжение возбуждения) 10 В постоянного тока
Материал Легированная сталь (Тензодатчик из нержавеющей стали можно настроить, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации. MOQ: 5 шт.)
Класс защиты IP67
Длина кабеля 3 м (< 5 тонн), 6 м (≥5 тонн)
Электропроводка EXC +: красный, EXC-: черный, SIG +: зеленый, SIG-: белый
Принадлежности * Пара колец (только для грузоподъемности ≤1000 кг)

Размер:

Вместимость Размер (мм)
А B С M
5 ~ 50 кг 64 51 12.7 M8
100 ~ 700 кг 76 51 19,1 M12
1 ~ 1,5 тонны 76 51 25,4 M12
2 ~ 5 тонн 108 76 25,4 M20
7,5 ~ 10 тонн 178 127 51 M30
20 тонн 188 140 60 M36 * 3


Советы: Как выбрать тензодатчики?
Выбор количества датчиков веса определяется в зависимости от применения электронного весоизмерительного прибора, количества точек, которые должны поддерживаться весами (количество точек должно определяться в соответствии с принципом, согласно которому геометрический центр тяжести масштаб должен совпадать с практическим центром тяжести). Обычно количество опорных точек совпадает с количеством тензодатчика. Однако в отношении некоторых специальных весов, таких как электронные крановые весы, будет использоваться только один датчик. Некоторые электронно-механические весы должны определять количество датчиков веса в соответствии с практическими условиями.
Выбор диапазона датчика веса может быть определен в соответствии с комплексной оценкой максимального значения взвешивания весов, количества датчика веса, собственного веса весов, возможной генерируемой максимальной эксцентрической нагрузки, динамической нагрузки и других факторы.Как правило, если диапазон измерения тензодатчика близок к нагрузке, распределяемой на каждый датчик, точность взвешивания высока. Однако на практике, поскольку нагрузка, оказываемая на датчик, по-прежнему включает собственный вес весов, собственный вес, эксцентрическую нагрузку, вибрационный импульс и т. Д. В дополнение к взвешиваемым продуктам, при выборе нагрузки следует учитывать несколько факторов. диапазон ячеек, чтобы обеспечить безопасность и срок службы весоизмерительной ячейки.

Датчик веса тензодатчика

10 кг

Датчик веса тензодатчика 10 кг

Описание:

Этот датчик веса 10 кг с проводами представляет собой датчик нагрузки с прямым стержнем (иногда называемый тензодатчиком), который может преобразовывать до 5 кг давления (силы) в электрический сигнал.Каждый датчик веса может измерять электрическое сопротивление, которое изменяется в зависимости от напряжения (например, давления или силы), приложенного к стержню, и пропорционально ему.

С помощью этого прибора вы сможете определить, насколько тяжелый объект, если вес объекта изменяется с течением времени или вам просто нужно определить присутствие объекта, измеряя деформацию или нагрузку, приложенную к поверхности. Этот тензодатчик с прямым стержнем изготовлен из алюминиевого сплава и способен считывать нагрузку 10 кг при весе

.

Он имеет четыре провода, которые могут быть подключены к датчику давления A / D HX711.Его легко использовать с управляющим напряжением 5-10 В и вырабатывать выходное напряжение в соответствии с изменениями силы.

Установка датчика также является простой задачей, он должен закрепить один конец через отверстие для винта, а другой конец должен оставаться в плавающем состоянии, согласно этикетке указывает направление силы тяжести, уделяемое особое внимание, не должно напрямую толкать белый пластик накройте часть датчика, чтобы избежать повреждений.

Подключение:
Красный к E +
Черный к E-
Зеленый до A +
Белый по A-

Технические характеристики:

  • Номинальная нагрузка: 10 кг
  • Номинальная мощность: 1.0 мВ / В ± 0,15 мВ / В
  • Нулевой выход: ± 0,1 мВ / В
  • Ползучесть: 0,03% полной шкалы / 30 мин.
  • Входной конец: красный + (питание), черный- (питание)
  • Выходной конец: зеленый + (сигнал), белый- (сигнал)
  • Рекомендуемое рабочее напряжение: 3 ~ 12 В постоянного тока
  • Максимальное рабочее напряжение: 15 В постоянного тока
  • Входное сопротивление: 1115 ± 10% Ом
  • Выходное сопротивление: 1000 ± 10% Ом
  • Рабочая температура: -20 ° C ~ + 60 ° C
  • Диапазон температур с компенсацией: -10 ° C ~ + 65 ° C
  • Безопасная перегрузка: 120%
  • Общий размер: 80 x 13 x 12 мм (Д * Ш * Т)
  • Отверстие для зева: винт M4
  • Длина кабеля: 150 мм / 6 дюймов
  • Материал: алюминиевый сплав
  • Вес: 27 г

Измерение нескольких входов тензодатчиков / тензодатчиков

Техническое примечание: 962EN Измеряет несколько входов тензодатчиков / тензодатчиков

Определение проблемы

Очень часто тензодатчики и тензодатчики монтируются удаленно от устройства сбора данных или контроллер. В этих приложениях преобразование этих устройств ввода для работы в сети Ethernet является лучшей практикой, чем проводное подключение на большие расстояния. Для удаленного измерения может использоваться модель Acromag 962EN для Modbus TCP / IP или Ethernet / IP. Для локальных измерений Acromag 851T-0500 – это высокопроизводительный прибор с исключительной универсальностью.

Обе эти модели Acromag измеряют один вход тензодатчика / тензодатчика или могут использоваться для суммирования нескольких входов. В этом примере мы измеряем входы нескольких тензодатчиков со станции взвешивания грузовика.Суммирование нескольких тензодатчиков в 962EN отправит цифровое представление состояния всех входов через Ethernet. Контроллер получит несколько входных сигналов и произведет усреднение. Суммирование нескольких входов на 851T даст один выход, который является средним из всех входов.

Системные требования
962EN – это модуль Ethernet с входом дифференциального напряжения с множеством диапазонов входного сигнала на выбор, от +/- 78 мВ до +/- 10 В постоянного тока. Каждый диапазон нормализуется к выходному сигналу с помощью 16-битного аналого-цифрового преобразователя.Эта точность поддерживается вплоть до максимального ввода 10% от выбранного диапазона. Для самого низкого диапазона, +/- 78 мВ, 962EN будет иметь 16-битную точность при полномасштабном входном сигнале +/- 8 мВ. Для определения полномасштабного выходного сигнала весоизмерительного датчика используется уравнение: Выход
(мВ) = возбуждение (В) x чувствительность моста или номинальный выходной сигнал датчика (мВ / В) x (фактический максимальный вес / емкость весоизмерительного датчика). Для достижения наилучшего разрешения измерения используйте наименьший возможный диапазон входного сигнала, при этом максимальный уровень выходного напряжения моста не должен превышать этот диапазон.Для большинства тензодатчиков и тензодатчиков подходит диапазон +/- 78 мВ.

Реализация решения

Тензодатчик или тензодатчик требует напряжения возбуждения для питания или возбуждения резистивного моста, который используется для измерения прогиба или «деформации» в ячейке. Это отклонение может быть при сжатии (положительное выходное напряжение моста) или растяжении (отрицательное выходное напряжение моста). Источник питания возбуждения должен быть очень качественным; он должен быть изолирован, хорошо отрегулирован и иметь очень низкую пульсацию на выходе, чтобы обеспечить точное выходное напряжение моста.Одним из примеров является источник питания Acopian 10 В, модель 10EB24.
Как видно из приведенного выше уравнения, если напряжение возбуждения колеблется, выходной сигнал изменится без каких-либо изменений силы. Для дистанционного измерения с помощью 962EN важно использовать высокостабильный источник питания для источника возбуждения тензодатчиков. Модель 851T-0500 включает встроенный высокостабильный источник возбуждения. Как видно из приведенного выше уравнения, если напряжение возбуждения колеблется, выходной сигнал изменится без каких-либо изменений силы.Для дистанционного измерения с помощью 962EN важно использовать высокостабильный источник питания для источника возбуждения тензодатчиков. Модель 851T-0500 включает встроенный высокостабильный источник возбуждения.
Если источник питания используется для питания нескольких тензодатчиков или тензодатчиков, он должен обеспечивать достаточный выходной ток. Сопротивление моста тензодатчика обычно составляет 350 Ом, но оно может варьироваться. Суммируя 4 датчика веса, каждый по 350 Ом, общий импеданс составляет 87,5 Ом. При возбуждении 10 В требуемый ток составляет 114 мА.Следует выбрать высокостабильный источник питания 10 В с как минимум такой мощностью.
После настройки 962EN уровни входного сигнала считываются контроллером по сети. Затем показания напряжения можно масштабировать и обрабатывать в контроллере.

Рекомендуемые продукты
• 962EN-4006
Modbus TCP / IP, i2o

• 962EN-6006
Ethernet I / P

Почему Acromag
Acromag известен в обрабатывающей промышленности своей точностью и надежность своей продукции.Продукты Acromag серии Busworks 900EN поддерживают множество сетевых протоколов, таких как Modbus TCP / IP, Ethernet IP и i2o.

Тензодатчик и датчик силы

Тензодатчики и датчики силы являются важными устройствами в приложениях для взвешивания или измерения. Нет четких определений датчика веса и датчика силы, но все они являются датчиками; Обычно датчик веса измеряет вес, а датчик силы измеряет силу или крутящий момент.

Они используются в различных отраслях промышленности, таких как упаковка, транспорт, пищевая промышленность, сельское хозяйство, сельское хозяйство, строительство, медицина, высокие технологии, испытания и измерения и многие другие.

Основными компонентами любого тензодатчика или датчика силы являются:

  • сенсорный элемент и
  • Чувствительная электроника

Чувствительный элемент:

Чувствительный элемент в датчике нагрузки или датчике силы, часто называемый «пружинным элементом», представляет собой точно обработанный металлический элемент, обычно изготовленный из высокопрочной легированной стали, нержавеющей стали с термообработкой или высокопрочного алюминиевого сплава.

Чувствительный элемент выполнен таким образом, что если к нему приложить нагрузку в определенном направлении и ориентации, в нем будет развиваться деформация, пропорциональная приложенной нагрузке.Точность тензодатчика во многом зависит от конструкции и материала сенсорного элемента, а также от качества изготовления.

Сенсорные элементы

бывают разных форм и размеров, которые соответствуют конкретному применению и номинальной нагрузке. Anyload предлагает следующие тензодатчики:

Чувствительная электроника:

Ключевой частью измерительной электроники для тензодатчика является тензодатчик. Тензодатчик, как следует из названия, может измерять деформацию куска металла, когда он прикреплен к нему.

Тензодатчик – это тонкий прецизионный резистор, который изменяет свое значение сопротивления при растяжении или сжатии.

Рисунок 1: Тензодатчики при сжатии, нормальном давлении и растяжении (изменение формы преувеличено).

Чтобы превратить это изменение сопротивления в полезный выход напряжения, четыре (или группы из четырех) тензодатчиков прикрепляются к чувствительному элементу в виде моста из пшеничного камня.

Рисунок 2: Схема подключения тензодатчика

Тензодатчики прикреплены к чувствительному элементу таким образом, что при приложении нагрузки к датчику нагрузки R1 и R3 будут находиться под давлением, а R2 и R4 – под напряжением.

Как это работает?

Чтобы показать, как на самом деле работает датчик веса, мы продемонстрируем использование одноточечного датчика веса. Чувствительный элемент одноточечного датчика нагрузки будет выглядеть примерно так, как на этом рисунке:

Рисунок 3: Модель одноточечного датчика веса

Когда нагрузка прилагается к датчику веса или датчику силы в точке нагружения, чувствительный элемент будет создавать напряжение в соответствии со следующей симуляцией (см. Рисунок 4).Изменение формы чувствительного элемента преувеличено в иллюстративных целях. Фактическое отклонение большинства тензодатчиков или датчиков силы составляет самое большее от 0,1 мм до 1 мм при полной шкале.

Рисунок 4: Одноточечный датчик нагрузки под нагрузкой

В большинстве случаев тензодатчики прикрепляются к чувствительному элементу в местах, где возникает наибольшая деформация.

Когда датчик нагрузки или датчик силы находится в ненагруженном и нормальном состоянии, все значения сопротивления тензодатчика равны или близки к равным, а выходное напряжение моста из пшеничного камня равно нулю или близко к нулю.

Когда к датчику прикладывается нагрузка, тензодатчики испытывают сжатие или растяжение в соответствии со схемой ниже:

Рисунок 5: Подключение тензодатчика под нагрузкой

В этом состоянии тензодатчики при сжатии имеют более низкое сопротивление, а датчики при растяжении имеют более высокое сопротивление. Это изменение сопротивления вызовет отклонение выходного напряжения от нуля или близкое к нулю на величину, пропорциональную приложенной нагрузке.

Милли-вольт на выходное напряжение

Выходное напряжение датчика по отношению к напряжению возбуждения или питания представлено в мВ / В в спецификации тензодатчика или преобразователя. Это значение указано для полной шкалы выходного сигнала весоизмерительного датчика и обычно составляет 1, 2, 3, 4 мВ / В или другие числа, меньшие или промежуточные.

Термин «выходное значение полной шкалы» означает выходное напряжение весоизмерительного датчика, когда весоизмерительный датчик находится при полной номинальной механической нагрузке.

Например, для тензодатчика или датчика силы с выходным сигналом полной шкалы 2 мВ / В это означает, что если напряжение возбуждения равно 10 В постоянного тока, то при полной шкале выходное напряжение будет 20 мВ в соответствии со следующим уравнением:

Датчик нагрузки или компенсация датчика силы

В идеале весоизмерительный датчик с простой мостовой схемой из пшеничного камня имеет нулевой выходной сигнал, когда он разгружен. Однако на самом деле в схему моста из пшеничного камня необходимо добавить несколько резистивных компонентов, чтобы минимизировать влияние изменения температуры и достичь нулевого баланса в ненагруженном состоянии.Реальный пример моста из пшеничного камня в датчике нагрузки будет выглядеть примерно так:

Рисунок 6: Пример моста из пшеничного камня на датчике нагрузки

Существуют различные резистивные компоненты, кроме четырех основных тензодатчиков, которые составляют мостовую схему из пшеничного камня. Их

  • Компенсация нулевого баланса
  • Температурная компенсация по нулю
  • Компенсация чувствительности
  • Температурная компенсация чувствительности

Компенсация нулевого баланса

Поскольку не все тензодатчики имеют точно равные значения и их значение может измениться на небольшую величину после процесса соединения с чувствительным элементом, резистивные компоненты нулевого баланса помогут противодействовать этому изменению или разнице. Цель нулевого баланса – сделать все тензодатчики, прикрепленные к чувствительному элементу, почти равными по величине.

Температурная компенсация нуля

Чувствительный элемент, а также тензодатчики будут естественным образом расширяться и сжиматься в зависимости от температуры окружающей среды. Это может привести к ошибочному считыванию значения нагрузки при разных температурах.

Компонент температурной компенсации представляет собой резистор, зависящий от температуры, который противодействует изменениям сопротивления основных тензодатчиков.

Компенсация чувствительности

Компоненты компенсации чувствительности помогут отрегулировать чувствительность весоизмерительного датчика до стандартного значения 1, 2, 3, 4 мВ / В или других чисел ниже или между ними, выход полной шкалы в пределах определенного диапазона допуска.

Температурная компенсация чувствительности

Чувствительный элемент, тензодатчики, модуль упругости чувствительного элемента естественным образом изменяются в зависимости от температуры окружающей среды во время восприятия нагрузки или силы. Это может привести к неправильному считыванию значения нагрузки или усилия при различных температурах.

Компонент температурной компенсации – это резистор, зависящий от температуры, который будет противодействовать ошибочным показаниям при другой температуре.

Скачать файл PDF

Что такое тензодатчик?

Что такое тензодатчик?

Датчики веса

– довольно распространенный механизм, используемый в нашей повседневной жизни. В качестве примера возьмем стандартный утренний распорядок, когда вы наступаете на весы, чтобы проверить свой вес.Этот механизм использует датчик веса, чтобы узнать наши конкретные измерения / габариты веса.

Весоизмерительный датчик – это датчик силы, состоящий из преобразователя, который используется для создания электрического сигнала, величина которого прямо пропорциональна измеряемой силе.

Существует четыре распространенных типа тензодатчиков. Пневматические, гидравлические, тензометрические и емкостные. Мы объясним это ниже;

Тензодатчик

Это один из самых популярных типов датчиков веса.Тензодатчик – это датчик, который изменяет электрическое сопротивление под действием нагрузки. Электрическое сопротивление пропорционально нагрузке на ячейку, что упрощает калибровку для получения точных измерений. Электрическое сопротивление тензодатчика линейно, поэтому при необходимости его можно преобразовать в силу, а затем в вес.

Тензодатчик состоит из 4 тензодатчиков в конфигурации «мост Уитстона». Мост Уитстона – это электрическая схема, в которой используются четыре резистивных элемента в определенной конфигурации, показанной на рисунке 1.В большинстве тензодатчиков все четыре резистивных элемента представляют собой тензодатчики, расположенные таким образом, что при приложении нагрузки к тензодатчику:
Одна пара тензодатчиков, расположенных напротив друг друга в мосту, испытывает приложенное натяжение, и немного увеличивается сопротивление
Другая пара тензодатчиков подвергается сжатию, и сопротивление уменьшается на ту же величину, что и у другой пары
Чистый эффект увеличения одной пары резисторов, в то время как другой уменьшается, заключается в дифференциальном сдвиге напряжения на выход моста. Этот выходной сдвиг пропорционален нагрузке, приложенной к датчику.

Мосты

Уитстона обычно используются, потому что они обеспечивают невероятно точный и точный выходной сигнал, который сводит к минимуму влияние внешних воздействий. Например, если температура цепи изменяется, это может значительно повлиять на сопротивление каждого тензодатчика, однако, поскольку тензодатчики находятся в конфигурации уравновешенного моста, все они смещаются на одинаковую величину, и это не влияет на точность измерения. измерение.

Рисунок 1: Цепь тензометрического датчика на мосту Уитстона

Пневматические тензодатчики

Так как они пневматические, мы знаем, что эти типы ячеек работают с давлением воздуха. Пневматический датчик нагрузки состоит из эластичной диафрагмы, которая прикреплена к поверхности платформы, на которой будет измеряться вес. Там будет регулятор воздуха, который будет ограничивать поток давления воздуха в систему, и манометр.

Таким образом, когда объект помещается на пневматический датчик нагрузки, он использует сжатый воздух или газ, чтобы уравновесить вес объекта. Воздух, необходимый для уравновешивания веса, будет определять вес объекта. Манометр может преобразовывать показания давления воздуха в электрический сигнал.

Гидравлические тензодатчики

Слово «гидравлический» указывает на то, что данное оборудование работает с использованием жидкости, будь то вода или масло. Эти весоизмерительные ячейки похожи на пневматические весоизмерительные ячейки, но вместо воздуха в них используется жидкость под давлением.

Гидравлический датчик нагрузки состоит из эластичной диафрагмы, поршня с загрузочной платформой наверху диафрагмы, масла или воды, которые будут расположены внутри поршня, а также манометра с трубкой Бурдона.

Когда груз помещается на погрузочную платформу, поршень оказывает давление на жидкость, содержащуюся внутри него. Увеличение давления жидкости пропорционально приложенной силе или весу.

После калибровки давления вы точно измеряете силу или вес, приложенные к гидравлическому датчику нагрузки. Показания давления можно считать аналоговым манометром или преобразовать в электрический сигнал датчика давления.

Емкостный тензодатчик

Емкостные весоизмерительные ячейки работают по принципу емкости; способность системы хранить заряд.Датчик веса состоит из двух плоских пластин, параллельных друг другу. К пластинам будет приложен ток, и как только заряд станет стабильным, он будет накапливаться между пластинами.

Количество накопленного заряда, емкость, зависит от того, насколько велик зазор между пластинами. Когда на пластину помещается нагрузка, зазор сокращается, что приводит к изменению емкости, которая затем может быть вычислена в весе.

Зачем нужны тензодатчики?

Тот факт, что такая большая часть всех глобальных продаж по-прежнему зависит от точного измерения веса, является одной из причин того, что датчики веса играют такую ​​жизненно важную роль в современной торговле.
Основное назначение датчиков веса – помочь пользователям измерить физическую величину или массу и преобразовать силу или энергию в другую форму (например, силу, свет, крутящий момент, движение). В более непосредственном промышленном использовании датчики веса чрезвычайно важны для поддержания точных систем контроля качества для обеспечения согласованности производства и процессов безопасности. Они также очень широко используются во всех медицинских и лабораторных установках для достижения оптимально точных измерений в широком диапазоне научных и исследовательских целей.

Важность тензодатчиков еще раз подтверждается теми отраслями промышленности, которые в меньшей степени полагаются на критически точные измерения, в которых также используется это оборудование. Примером этого является общая логистика и расчет фрахта. Благодаря совместимости тензодатчиков с широким спектром цифровых и компьютерных коммуникаций, они легко интегрируются в самые разные отрасли промышленности без проблем и с минимальными затратами времени; позволяя им реагировать на ключевую диагностическую информацию в режиме реального времени.

Поскольку этого намного труднее достичь с использованием традиционных механических платформенных весовых устройств, установка тензодатчиков часто оказывается гораздо более эффективным и экономичным выбором для большинства компаний в долгосрочной перспективе.

Типы приложений весоизмерительных датчиков

Весоизмерительные ячейки

выполняют множество функций и являются чрезвычайно важным оборудованием для использования в исследованиях, протезировании и здравоохранении, и это лишь некоторые из них. Используется ли в пищевой промышленности для точного измерения ингредиентов и правильного распределения продуктов во время упаковки или в медицинском и фармацевтическом производстве для взвешивания оборудования, контроля прядей волос
, детских весов, весов на носилках, прикроватных весов, тестирования медицинских насосов, строп / подъемников весы, биомедицинские исследования и приложения силы руки.

Из-за сложности большинства этих приложений они, как правило, в значительной степени полагаются на миниатюрные датчики веса; спроектирован с минимальным пространством и высокой грузоподъемностью. Микродатчики веса обладают определенными преимуществами, такими как низкопрофильная одноточечная платформа, экономическая эффективность, долговременная стабильность и низкий гистерезис. В зависимости от области применения большинство производителей готовы изготавливать для своих клиентов микродатчики веса.

Примеры тензодатчиков в медицинских учреждениях

Миниатюрные весоизмерительные ячейки

широко используются для тестирования и калибровки медицинского оборудования, чтобы обеспечить наиболее точное лечение без человеческих ошибок, решая множество общих проблем в больницах, домах престарелых и общежитиях пациентов.Это включает;

  1. Контроль веса пакетов для внутривенных вливаний на стойках для внутривенных вливаний, чтобы определить, когда пакет пуст и нуждается в пополнении
  2. Мониторинг и управление шприцевыми насосами для обеспечения предохранительного выключателя для отключения накачки в случае образования тромбов или окклюзий
  3. Предоставление хирургам информации обратной связи по силе во время операции, чтобы предотвратить повреждение хрупких костей или тканей
  4. Предоставить информацию о состоянии мышц после операции и во время реабилитации
  5. Удаленный мониторинг и управление запасами для устранения недостатков критически важных деталей и лекарств в точках использования и доставки
  6. Контролируйте давление внутри заполненной жидкостью трубки, чтобы предотвратить опасные условия избыточного давления

Сводка

Весоизмерительные ячейки

часто упускаются из виду в современной промышленности и обрабатывающей промышленности. Но их общая важность в обеспечении точных и своевременных измерений неоспорима.

Благодаря широкому выбору конфигураций на выбор, знание рынка о том, что это за компоненты и как они работают, очень важно при выборе весоизмерительных датчиков для предполагаемого применения.

Опыт и обширные маркетинговые знания важны для того, чтобы получить правильный тензодатчик, который будет работать для вас и вашего бизнеса. Здесь вам помогут датчики SMD.SMD seniors – мировой лидер в разработке специальных датчиков. Поставляется передовая технология датчиков, обеспечивающая превосходную стабильность, температурные характеристики, низкое энергопотребление и гибкость конструкции. Обладая более чем 30-летним опытом, наши клиенты доверяют нам предоставление эффективных и экономичных решений для лучших и большинства тензодатчиков, которые подходят вам и потребностям вашего бизнеса. Позвоните сегодня, чтобы узнать, чем мы можем помочь!

Связанные

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *