Komponenty wagowe Czujniki wagowe

Czujnik wagowy | Czujnik siły | Przetworniki siły

Niezbędny w każdym systemie ważącym: czujnik wagowy (przetwornik siły lub czujnik siły)

Sercem każdej wagi i każdego systemu ważącego jest czujnik wagowy. Jest to przetwornik o wysokiej precyzji, dostarczający użytkownikowi ważnych informacji, których ze względów prwanych nie można łatwo uzyskać przy użyciu innych technologii.

Czujniki wagowe służą do pomiaru siły lub masy w szerokim zakresie trudnych warunków środowiskowych. Są również najbardziej wrażliwą częścią elektronicznych systemów ważenia. Aby móc je optymalnie wykorzystać, użytkownik musi szczegółowo poznać technologię, strukturę i działanie tego komponentu.

Ważne jest, aby zawsze dobierać właściwe czujniki do konkretnego zastosowania i aby były ono właściwie utrzymywane przez cały okres eksploatacji. Aby zapewnić długotrwałe i skuteczne użytkowanie systemu ważenia, należy wziąć pod uwagę każdy z jego czynników. Ogniwa obciążnikowe ulegają uszkodzeniom w wyniku uderzeń pioruna, przepięć elektrycznych, przeciążeń mechanicznych, przenikania substancji chemicznych lub wilgoci, nieprawidłowej obsługi, a nawet wibracji.

Oprócz właściwego obciążenia nominalnego, klasy dokładności i właściwej ochrony przed wpływami środowiska, przy wyborze odpowiedniego czujnika tensometrycznego należy wziąć pod uwagę, która zasada pomiaru oferuje korzyści pod względem przeciążenia lub prostego montażu.

Zasady funkcjonowania

Głównym komponentem czujnika wagowego jest element pomiarowy. Przez wzgląd na swoją konstrukcję, siła oddziałująca na ten element, wywołuje jego proporcjonalne odkształcenie się.

Elementy pomiarowe wytwarzane są zazwyczaj z niklowanych, pełnowartościowych stopów stali, obrabianych na gorąco stali szlachetnych, poddanych obróbce na gorąco stopów aluminium lub stopu berylowego z miedzią. Czujniki przyklejane na element pomiarowy odmierzają siłę oddziałującą na nie i odkształcają się pod jej wpływem. Materiał oporowy czujnika ulega identycznym odkształceniom, co element, na którym czujnik został przyklejony.

W zależności od ułożenia elementu oporowego i samego kształty, wyróżniamy tensometry wężykowe (drut rezystancyjny uformowany w kształcie wielokrotnego wężyka), tensometry kratowe (szereg drucików ułożonych równolegle i połączonych znacznie grubszymi odcinkami taśmy miedzianej) oraz tensometry oporowe foliowe – spotykane i stosowane najczęściej.

Czujniki pracujące na zginanie to czujniki do wag jedno- i wieloczujnikowych (na przykład platformowych, zbiornikowych). Czujniki te umożliwiają duże wygięcie przy użyciu względnie małych sił i nadają się w związku z tym do niskich obciążeń. W odróżnieniu do innych czujników, mogą zostać wykorzystane w większych odkształceniach statycznych przy zachowaniu swoich funkcji.

 

 

Verformungskörper

Czujniki na ścinanie stają się coraz bardziej popularne do pomiaru średnich i wysokich obciążeń nominalnych we wszystkich typach zastosowań. Zasada pomiaru siły ścinającej zapewnia standardowy profil dla danego obciążenia nominalnego, wysoką odporność na siły poprzeczne oraz stosunkowo niską czułość na punkt obciążenia. Ułatwia to ich wykorzystanie w wielu aplikacjach ważenia. Przeciążalność jest zwykle nieco lepsza niż w przypadku gięcia prętów, chociaż ograniczenia mechaniczne są trudniejsze do wdrożenia ze względu na niewielkie odkształcenie.

Schersteg

Czujniki obciążnikowe działają na zasadzie siły ścinającej, siły zginającej, skręcania pierścienia lub pomiaru kolumny. Wbudowany element kolumny składa się z co najmniej jednego łącza. Proste czujniki siły ściskającej zbudowane dla bardzo wysokich obciążeń nominalnych są duże, ciężkie i dlatego trudniejsze w obsłudze. Płaskie ogniwa pomiarowe mogą być produkowane, jeśli obciążenie jest przenoszone przez trzy lub więcej kolumn, każda z zestawem tensometrów. Odpowiednie tensometry wszystkich kolumn są połączone szeregowo w odpowiednich ramionach mostka Wheatstone'a. Rezultatem jest nie tylko niski ogólny profil, ale także lepsza wydajność przy mimośrodowym obciążeniu.

Ponieważ ogniwa obciążnikowe ściskające nie są narażone na moment mechaniczny typowy dla zginania prętów, mają doskonałe obciążenie zrywające. Jednak ze względu na ich stosunkowo niewielkie odkształcenie, te czujniki wagowe są bardziej wrażliwe na obciążenia udarowe.

Wägezelle

Zasada pomiaru skręcania pierścienia jest stosunkowo nowa i idealnie nadaje się do poziomów obciążenia, dla których zwykle stosuje się pręty ścinane i zginane. Ten czujnik wagowy jest zwykle płaski i wykonany ze stali nierdzewnej z czterema okrągłymi tensometrami umieszczonymi w pełnym obwodzie mostkowym. Jest on przyklejany do pierścieniowej części korpusu pomiarowego, która ugina się pod wpływem obciążenia. Średnica pierścienia zmniejsza się u góry, a zwiększa się u dołu. Oznacza to, że przy obciążeniu dwa tensometry są ściskane, a dwa rozciągane.

Struktura geometryczna elementu pomiarowego zapewnia lepsze parametry pod względem zachowania pełzania i histerezy w porównaniu z pomiarami opartymi na zasadzie pomiaru siły ścinającej lub siły zginającej.

Ponieważ obciążenie działa jak siła ściskająca, pierścieniowy czujnik obciążenia skręcającego nie jest poddawany mechanicznemu momentowi typowemu dla gięcia prętów. Dlatego jest z natury bezpieczniejszy, a jednocześnie wyjątkowo płaski. Mechaniczna ochrona przed przeciążeniem jest gwarantowana przez stałą odległość między pierścieniem wprowadzającym obciążenie a płytą podstawy. Ze względu na bardzo małe odkształcenie, ogniwa obciążnikowe ze skręcaniem pierścieniowym są idealne do szybkiego ważenia, ale są również bardziej wrażliwe na przeciążenia udarowe.

Ringtorsion

Konserwacja czujników

Konserwacja ogniw obciążeniowych to kwestia często pomijana zarówno przez użytkowników, jak i służby konserwacyjne. Jest to ważne w celu znacznego zwiększenia długoterminowej stabilności i wydajności przetworników siły oraz zmniejszenia ich zdolności do korozji.

Jeśli awaria ogniwa obciążnikowego była spowodowana wnikaniem wody lub chemikaliów, można spodziewać się trwałego obniżenia wydajności innych ogniw obciążnikowych w systemie i ostatecznie awarii mechanicznej. Ta awaria może mieć poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa i kosztów. Rozbudowa i przebudowa powinny być wykonywane wyłącznie przez wykwalifikowany personel.


Rodzaje konserwacji

Rutynowa konserwacja
Konserwacja rutynowa jest wykonywana w regularnych odstępach czasu i obejmuje usuwanie materiału i zanieczyszczeń z ogniwa obciążnikowego i zestawu montażowego. Nieprawidłowe działanie zestawu montażowego może spowodować poważne uszkodzenie ogniw obciążnikowych. Uszkodzenia i pogorszenie stanu powłok powierzchniowych należy naprawić oraz sprawdzić wszystkie kable i skrzynki połączeniowe. Aby zminimalizować skutki zalania, zaleca się, aby systemy odwadniające w wykopie były wolne od gruzu. Należy regularnie czyścić, aby zapobiec ewentualnej korozji chemicznej.

Konserwacja doraźna
Konserwacja doraźna musi być przeprowadzana natychmiast po nieoczekiwanych zdarzeniach, takich jak powodzie, burze, trzęsienia ziemi lub burze.