Относительно выбора датчиков веса и измерения силы

О выборе датчиков для измерения веса и силы

Датчик веса известен как сердце электронных весов, и его производительность во многом определяет точность и стабильность электронных весов. При проектировании электронных весов часто приходится сталкиваться с проблемой выбора датчиков.

1. Как выбрать датчики

Датчик веса на самом деле представляет собой устройство, преобразующее сигнал массы в измеримый электрический сигнал на выходе. При использовании датчиков важно учитывать фактические условия работы, в которых находится датчик, что имеет решающее значение для правильного выбора датчика. Это связано с тем, сможет ли датчик работать должным образом, его безопасностью и сроком службы, и даже надежностью и безопасностью всего весового аппарата.

Влияние окружающей среды на датчики в основном включает следующие аспекты:

1. Высокотемпературная среда вызывает такие проблемы, как плавление покрытий, растрескивание паяных соединений и структурные изменения напряжений внутри упругого элемента датчиков. Для датчиков, работающих в высокотемпературных условиях, часто используются термостойкие датчики; Кроме того, необходимо добавить изоляцию, водяное охлаждение или воздушное охлаждение.

2. Пыль и влага могут вызвать короткое замыкание в датчиках. В этих условиях окружающей среды следует выбирать датчики с высокой герметичностью. Различные датчики имеют разные методы герметизации, и существуют значительные различия в их герметизирующих свойствах.

Общие уплотнения включают заполнение или покрытие герметиком; Механическое крепление резиновой прокладкой; Сварка (аргонодуговая сварка, плазменная лучевая сварка) и вакуумное азотное уплотнение.

С точки зрения эффекта герметизации, сварное уплотнение является наилучшим, в то время как заполнение и нанесение герметика различаются по количеству. Для датчиков, работающих в чистых и сухих помещениях, можно выбрать датчики с клеевым уплотнением, в то время как для датчиков, работающих во влажной и пыльной среде, следует выбирать датчики с мембранным горячим рукавом или мембранной сваркой, вакуумным заполнением и азотным заполнением.

3. В сильно коррозионных средах, таких как влажность и кислотность, которые могут привести к повреждению упругого тела или короткому замыканию в датчиках, следует выбирать датчики с хорошей коррозионной стойкостью и хорошими герметизирующими свойствами путем распыления или установки крышек из нержавеющей стали на внешней поверхности.

4. Влияние электромагнитного поля на сигнал нарушения выходного сигнала датчиков. В этом случае следует строго проверить экранирование датчика, чтобы убедиться, что он обладает хорошей электромагнитной устойчивостью.

5. Воспламеняющиеся и взрывоопасные материалы не только вызывают полное повреждение датчиков, но и представляют большую угрозу для другого оборудования и личной безопасности. Поэтому датчики, работающие в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах, предъявляют более высокие требования к взрывобезопасности: во взрывоопасных средах необходимо выбирать взрывозащищенные датчики, а герметизирующая крышка таких датчиков должна учитывать не только их герметичность, но и их взрывостойкость, а также водонепроницаемость, влагостойкость и взрывозащищенность кабельных вводов.

2. Выбор количества и диапазона датчиков.

Выбор количества датчиков основан на назначении электронных весов и количестве точек, которые должен поддерживать корпус весов (количество точек опоры должно определяться в соответствии с принципом совмещения геометрического центра тяжести корпуса весов с фактическим центром тяжести). Вообще говоря, несколько датчиков выбираются в зависимости от количества точек опоры на корпусе весов. Однако для некоторых специальных весов, таких как электронные крюковые весы, можно использовать только один датчик. Для некоторых электромеханических комбинированных весов количество выбранных датчиков должно определяться в соответствии с фактической ситуацией.

Выбор диапазона датчика может быть определен на основе комплексной оценки таких факторов, как большое значение взвешивания весов, количество выбранных датчиков, вес корпуса весов, возможные большие смещения нагрузки и динамические нагрузки. Вообще говоря, чем ближе диапазон датчика к нагрузке, назначенной каждому датчику, тем выше точность его взвешивания. Однако на практике, из-за наличия нагрузок на датчик, помимо взвешиваемого объекта, существуют также нагрузки, такие как вес корпуса весов, вес тары, смещение нагрузки и удар от вибрации. Поэтому при выборе диапазона датчика следует учитывать различные факторы, чтобы обеспечить безопасность и срок службы датчика.

Формула расчета диапазона датчика определяется путем обширных экспериментов после полного учета различных факторов, влияющих на корпус весов.

Формула выглядит следующим образом:

C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N

C - номинальный диапазон одного датчика; W - собственный вес корпуса весов; Wmax - максимальный вес нетто взвешиваемого объекта; N - количество точек опоры, используемых для корпуса весов; K-0 - коэффициент страхования, обычно в диапазоне от 1,2 до 1,3; K-1 - коэффициент удара; K-2 - коэффициент смещения центра тяжести корпуса весов; K-3 - коэффициент давления ветра.

Например, электронные автомобильные весы грузоподъемностью 30 т с большой грузоподъемностью 30 т и собственным весом 1,9 т оснащены четырьмя датчиками. Основываясь на фактической ситуации в то время, коэффициент страхования K-0=1,25, коэффициент удара K-1=1,18, коэффициент смещения центра тяжести K-2-=1,03 и коэффициент давления ветра K-3=1,02 выбираются для определения тоннажа датчиков.

Решение: В соответствии с формулой расчета диапазона датчика:

C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N

Известно, что:

C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（30＋1.9）/4＝12.36т

Поэтому можно выбрать датчики с диапазоном 15 т (тоннаж датчиков обычно составляет только 10 т, 15 т, 20 т, 25 т, 30 т, 40 т, 50 т и т. д., если только они не изготавливаются по индивидуальному заказу).

Основываясь на опыте, датчики обычно должны работать в пределах от 30% до 70% своего диапазона. Однако для некоторых весоизмерительных приборов, которые испытывают значительные ударные нагрузки во время использования, таких как динамические путевые весы, динамические автомобильные весы, стальные весы и т. д., при выборе датчиков их диапазон обычно следует расширять, чтобы они работали в пределах от 20% до 30% своего диапазона, увеличивая запас взвешивания датчика для обеспечения его безопасности и срока службы.

3. Учитывайте применимый диапазон различных типов датчиков

Выбор типов датчиков в основном зависит от типа взвешивания и монтажного пространства, обеспечивая надлежащую установку и безопасное и надежное взвешивание; С другой стороны, нам необходимо учитывать предложения производителя. Производители обычно указывают область применения датчиков на основе их условий напряжения, показателей производительности, форм установки, типов конструкций и материала упругого тела. Например, алюминиевые консольные балочные датчики подходят для весов для определения цен, платформенных весов, режущих весов и т. д.; Стальные консольные балочные датчики подходят для бункерных весов, электронных ленточных весов, сортировочных весов и т. д.; Стальные мостовые датчики подходят для железнодорожных весов, автомобильных весов, мостовых крановых весов и т. д.; Столбчатые датчики подходят для автомобильных весов, динамических путевых весов, бункерных весов большой грузоподъемности и т. д.

4. Нам также необходимо выбрать класс точности датчика

Класс точности датчиков включает технические показатели, такие как нелинейность, ползучесть, восстановление ползучести, гистерезис, повторяемость, чувствительность и т. д. При выборе датчиков не следует просто стремиться к датчикам высокого класса, а учитывать как соответствие требованиям точности электронных весов, так и их стоимость.

Выбор уровня датчика должен соответствовать следующим двум условиям:

1. Соответствовать требованиям к вводу прибора. Весоизмерительный дисплей отображает результат взвешивания после усиления и преобразования A/D выходного сигнала датчика. Поэтому выходной сигнал датчика должен быть больше или равен размеру входного сигнала, требуемого прибором, то есть выходная чувствительность датчика должна быть представлена формулой соответствия между датчиком и прибором, а рассчитанный результат должен быть больше или равен входной чувствительности, требуемой прибором.

Формула соответствия для датчиков и приборов:

Выходная чувствительность датчика x напряжение питания возбуждения x большая шкала шкалы/номер деления шкалы x количество датчиков x диапазон датчика

Например, количественные упаковочные весы, взвешивающие 25 кг с максимальным делением 1000 делений; Корпус весов использует три датчика L-BE-25 с диапазоном 25 кг, чувствительностью 2,0 ± 0,008 мВ/В и электрическим давлением дугового моста 12 В. В весах используется прибор EVT-800A. Могут ли используемые датчики соответствовать прибору.

Решение: После консультации входная чувствительность прибора EVT-800A составляет 0,6 μ В/д. Поэтому в соответствии с формулой соответствия между датчиком и прибором фактический входной сигнал прибора может быть получен как:

2×12×25/1000×3×25＝8μV/d＞0.6μv/d

Таким образом, используемые датчики соответствуют требованиям входной чувствительности прибора и могут быть согласованы с выбранным прибором.

2. Соответствовать требованиям точности всех электронных весов. Электронные весы в основном состоят из трех частей: корпуса весов, датчиков и приборов. При выборе точности датчиков точность датчиков должна быть немного выше, чем теоретическое расчетное значение, потому что теория часто ограничена объективными условиями, такими как разница в прочности корпуса весов, плохая производительность приборов и суровые условия работы весов, которые напрямую влияют на требования к точности весов. Поэтому необходимо улучшить требования со всех сторон и учитывать экономические выгоды для обеспечения достижения цели.