Analyse der Ursachen für die geringe Genauigkeit im kleinen und die große Ungenauigkeit im großen Wägebereich von Wägegeräten
In der industriellen Produktion, im kommerziellen Handel und in wissenschaftlichen Forschungsversuchen ist die Genauigkeit von Wägegeräten direkt mit der Datenzuverlässigkeit und der Geschäftsstabilität verbunden. In der praktischen Anwendung ist jedoch das Phänomen der "präzisen Wiegung in kleinen Bereichen, aber erheblichen Fehlern in großen Bereichen" weit verbreitet — dieses Problem ist kein Zufall, sondern das Ergebnis mehrerer Faktoren (einschließlich der mechanischen Struktur des Geräts, der Leistung der Kernkomponenten und der Stabilität des Schaltungssystems), die zusammenwirken. Dieser Artikel analysiert systematisch die Ursachen dieses Problems und bietet gezielte Lösungen und Präventivmaßnahmen, um Benutzern zu helfen, Fehler schnell zu beheben und den stabilen Betrieb von Wägegeräten sicherzustellen.
Die Wägelogik von Wägegeräten folgt der Kette: äußere Kraft → mechanische Strukturübertragung → Sensorsignalumwandlung → Schaltungsbearbeitung → Datenanzeige. Ungenaue Wägungen in großen Bereichen bedeuten im Wesentlichen, dass eine Verbindung unter "Hochlast"-Bedingungen nicht stabil arbeitet. Konkret gibt es vier Hauptkategorien von Ursachen:
Die mechanische Struktur ist das "Gerüst" von Wägegeräten. In kleinen Bereichen ist der Belastungsdruck gering, so dass die strukturelle Verformung vernachlässigbar ist; in großen Bereichen überschreitet die Belastung die Toleranzschwelle der Struktur, was zu irreversibler Verformung oder Fehlausrichtung der Komponenten führt — was direkt zu Wägefehlern führt.
- Unzureichende Steifigkeit der Wägeplattform/des Stützrahmens
Wenn die Wägeplattform dünne Stahlplatten, minderwertige Legierungen verwendet oder der Stützrahmen ohne Berücksichtigung der "Biegefestigkeit" konstruiert ist (z. B. zu großer Stützabstand, zu kleiner Trägerquerschnitt):
- In kleinen Bereichen erfährt die Struktur nur geringfügige elastische Verformungen, die kaum Auswirkungen auf die Wiegeergebnisse haben;
- In großen Bereichen senkt sich die Wägeplattform erheblich oder der Stützrahmen neigt sich, wodurch die Last nicht gleichmäßig auf den Sensor übertragen wird. Ein Teil des Drucks wird durch strukturelle Verformung "absorbiert", so dass der angezeigte Wert am Ende kleiner ist als das tatsächliche Gewicht.
Zum Beispiel: Wenn die Dicke der Wägeplattform einer kommerziellen elektronischen Plattformwaage von 3 mm auf 1,5 mm reduziert wird, beträgt der Fehler nur 0,1 kg in einem kleinen Bereich von 50 kg, erweitert sich aber auf 1–2 kg in einem großen Bereich von 200 kg.
- Lose oder abgenutzte Verbinder
Wägeplattformen werden in der Regel mit Bolzen, Dichtungen usw. an Sensoren und Stützrahmen an Sockeln befestigt:
- In kleinen Bereichen ist die Spannung/der Druck auf die Verbinder gering, so dass keine Verschiebung auftritt;
- In großen Bereichen, wenn die Verbinder locker sind (z. B. Bolzen nicht angezogen) oder abgenutzt sind (z. B. Dichtungen gerissen), erfährt die Wägeplattform eine "Offset-Verformung" — einige Bereiche sinken, während andere angehoben werden. Der Sensor kann keine gleichmäßigen Drucksignale empfangen, was zu Wägefehlern führt.
- Übermäßig eingeschränkte Begrenzungsvorrichtungen
Um Sensorschäden durch Vibrationen oder Überlastung zu vermeiden, sind die meisten Geräte mit Begrenzungsvorrichtungen (z. B. obere/untere Anschläge, Querbegrenzungsblöcke) ausgestattet, um die vertikalen Bewegungen der Wägeplattform zu begrenzen:
- In kleinen Bereichen gibt es einen winzigen Spalt zwischen der Begrenzungsvorrichtung und der Wägeplattform, so dass keine Einschränkung auftritt;
- In großen Bereichen, wenn die Begrenzungsvorrichtung zu fest installiert ist (Spalt < 0,5 mm), kommt die Wägeplattform bei Druckausübung in starren Kontakt mit der Vorrichtung. Die Begrenzungsvorrichtung übt dann eine "Stützkraft" in umgekehrter Richtung aus, wodurch ein Teil der tatsächlichen Last ausgeglichen wird — wodurch das angezeigte Gewicht kleiner ist als das tatsächliche Gewicht, wobei der Fehler mit zunehmender Last zunimmt.
Der Sensor ist das "Herz" von Wägegeräten und wandelt mechanischen Druck in elektrische Signale um. Seine Bereichskompatibilität, Linearität und sein Alterungsgrad beeinflussen die Wägegenauigkeit direkt. Das Phänomen "präzise in kleinen Bereichen, aber ungenau in großen Bereichen" hängt meist mit der Bereichsfehlanpassung des Sensors, dem Linearitätsfehler oder der Überlastschädigung zusammen.
- Unterauswahl des Sensorbereichs
Der Bereich eines Sensors muss mit der maximalen Kapazität des Geräts übereinstimmen (typischerweise erfordert der Sensorbereich ≥ maximale Kapazität des Geräts × 1,2). Wenn der Bereich unterausgewählt ist (z. B. verwendet ein Gerät mit einer Kapazität von 200 kg einen Sensor mit einem Bereich von 150 kg):
- In kleinen Bereichen (z. B. ≤50 kg) arbeitet der Sensor in seinem "linearen Arbeitsintervall", wobei die Ausgangssignale proportional zur Last sind — was eine genaue Wiegung gewährleistet;
- In großen Bereichen (z. B. ≥100 kg) überschreitet der Sensor das lineare Intervall und tritt in die "Sättigungszone" ein — das Signalwachstum verlangsamt sich oder stagniert, wenn die Last zunimmt, so dass das angezeigte Gewicht durchweg niedriger ist als der tatsächliche Wert und sich nicht normal erhöht.
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