Načelo delovanja in sestava merilne celice

Če ste kdaj uporabljali sistem za tehtanje-bodisi v industrijskih serijah, logistiki ali opremi za testiranje-ste se že zanašali namerilno celico.

V svojem jedru je merilna celica senzor, ki pretvarjasila (ali teža)v električni signal. Preprost po konceptu, vendar je inženiring, ki stoji za njim, presenetljivo eleganten-in njegovo razumevanje vam pomaga izbrati pravi senzor in se izogniti dragim napakam.

Osnovni princip delovanja tehtalne celice

Tehtalna celica ne meri neposredno teže. Kaj dejansko meri jedeformacija.

Evo, kaj se zgodi korak za korakom:

1. Deluje zunanja sila (teža).

2. Notranjielastično telo (elastomer)rahlo deformira

3. Merilniki napetostipritrjen na površino raztegniti ali stisniti

4. Njihov električni upor se spreminja

5. Vezje pretvori to spremembo upora v napetostni signal

Torej v bistvu:

Sila → deformacija → sprememba upora → električni signal

Zato se tehtalne celice pogosto imenujejomerilne obremenitvene celice.

Ključne komponente tehtalne celice

1. Elastomer (Elastični element)

Elastomer je mehanska hrbtenica tehtalne celice.

Zasnovan je za:

• Izdelajte apredvidljiv in ponovljiv vzorec deformacije

• Ustvarite stabilno deformacijsko polje za merjenje

Njegova geometrija (nosilec, steber, tip S-itd.) neposredno vpliva na:

• Natančnost

• Razpon

• Občutljivost

Pravi primer:
V sistemih za tehtanje rezervoarjev se tehtalne celice s strižnim žarkom pogosto uporabljajo, ker prenesejo velike obremenitve, hkrati pa ohranjajo stabilno deformacijo.

2. Merilnik upornosti

Tu postane mehanska deformacija merljiva.

Merilnik napetosti:

• Je tanek kovinski uporni vzorec, nameščen na podlago

• Razteza ali stisne z elastomerom

• Ustrezno spremeni odpornost

Ključno razmerje:

• Pri raztezanju → upor se poveča

• Pri stiskanju → odpornost se zmanjša

Themerilni faktor (K)določa občutljivost:

• Običajno med1.7 in 3.6

• Odvisno od lastnosti materiala-ne od velikosti ali oblike

3. Zaznavno vezje (Wheatstonov most)

Sprememba upora zaradi merilnikov napetosti je izjemno majhna-premajhna za neposredno uporabo.

Tam jeVez Wheatstonovega mostupride noter.

To:

• Pretvori spremembe upora v napetostne signale

• Izboljša občutljivost

• Kompenzira temperaturna nihanja

• Zmanjša motnje (kot so stranske sile)

Večina industrijskih tehtalnih celic uporablja apopolna-konfiguracija mostuker:

• Ponuja najvišjo občutljivost

• Odpravlja številne okoljske motnje

• Zagotavlja boljšo stabilnost in natančnost

4. Prenos signala (kabli in elektronika)

Ko se podatki pretvorijo v napetostni signal, se prenesejo v:

• Indikatorji

• PLC sistemi

• Moduli za pridobivanje podatkov

Dobra zaščita in ožičenje sta ključnega pomena-zlasti v industrijskih okoljih z električnim šumom.

Zakaj je Wheatstonov most tako pomemben

Brez tega tehtalne celice ne bi bile praktične.

Omogoča:

• Majhne spremembe odpornosti postanejo merljive

• Učinke temperature za izničenje

• Več{0}}konfiguracije merilnikov za izboljšanje natančnosti

Pravzaprav se večina razlik v zmogljivosti med nizkimi-in visoko-celičnimi merilnimi celicami zmanjša na:

• Oblikovanje mostu

• Kompenzacijske tehnike

• Kakovost kondicioniranja signala

Uporaba tehtalnih celic

Merilne celice so povsod-pogosto skrite v sistemih, ki jih uporabljate vsak dan.

1. Industrijski sistemi tehtanja

• Tehtanje rezervoarjev in silosov

• Dozirni sistemi

• Tehtanje na tekočem traku

2. Logistika in transport

• Kamionske tehtnice

• Tehtanje paketov

• Avtomatizacija skladišč

3. Testiranje materiala

• Stroji za natezno in tlačno testiranje

• Testiranje utrujenosti

• Strukturna analiza

4. Avtomatizacija in robotika

• Sistemi povratne sile

• Nadzor montažne sile

• Kontrola kakovosti

5. Energetika in težka industrija

• Spremljanje obremenitve vetrnih turbin

• Oprema za nafto in plin

• Rudarski sistemi

Praktični vpogled

Veliko ljudi se osredotoča le na "natančnost".

Toda v resničnih aplikacijah je zmogljivost odvisna tudi od:

• Kakovost namestitve

• Smer obremenitve

• Temperaturni pogoji

• Mehanska poravnava

Tudi najboljša merilna celica lahko daje slabe rezultate, če:

• Nepravilno nameščen

• Podvržen stranskim obremenitvam

• Nameščen na nestabilno podlago

pogosta vprašanja

1. Kaj tehtalna celica dejansko meri?

Meri silo (ali težo) tako, da zazna deformacijo in jo pretvori v električni signal.

2. Zakaj se uporabljajo merilniki napetosti?

Ker lahko mehansko deformacijo natančno pretvorijo v spremembo upora.

3. Kaj je Wheatstonov most?

Vezje, ki majhne spremembe upora pretvori v merljive napetostne signale.

4. Zakaj uporabljati polno-konfiguracijo mostu?

Zagotavlja večjo občutljivost, boljšo stabilnost in temperaturno kompenzacijo.

5. Kaj je merilni faktor (K)?

Koeficient, ki določa, kako občutljiv je merilnik napetosti na deformacijo.

6. Ali lahko merilne celice merijo dinamično silo?

Da, glede na izvedbo lahko merijo tako statične kot dinamične obremenitve.

7. Kaj najbolj vpliva na točnost merilnih celic?

• Mehanska zasnova

• Namestitev

• Temperatura

• Kondicioniranje signala

8. Ali so tehtalne celice občutljive na temperaturo?

Da, vendar kompenzacijski tokokrogi pomagajo zmanjšati ta učinek.

9. Kakšna je življenjska doba merilne celice?

Ob pravilni uporabi lahko zdržijo več let. Mehanska preobremenitev in težka okolja skrajšajo življenjsko dobo.

10. Kako izberem pravo merilno celico?

Osredotočite se na:

• Zmogljivost (razpon)

• Natančnost

• Vrsta aplikacije

• okolje

• Način namestitve

Merilna celica je morda videti kot preprost kovinski blok,-vendar je v resnici natančen sistem, kjermehanika, materiali in elektronika delujejo skupaj.

Ko boste razumeli načelo, boste videli, da pri izbiri prave merilne celice ne gre za izbiro izdelka-ampak za ujemanjemerilni sistemrazmeram-vašega resničnega sveta.

Tehtalne celice