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Sensor für die Skala eines Gabelstabs

Wie wähle ich eine Lastzelle aus?

2024-07-24

Um die am besten geeignete Wägezelle für Ihr Wägesystem auszuwählen, müssen Sie zahlreiche Faktoren berücksichtigen: von der Art der Anwendung (die Eigenschaften der zu wiegenden Struktur, ihre Funktionsweise, den Zweck und das zu wiegende Objekt) bis zu den Umgebungsbedingungen, unter denen das System arbeiten wird.

Nachdem Sie das am besten geeignete Wägezellenmodell identifiziert haben, ist es wichtig, sein Datenblatt zu verstehen, in dem alle Funktionen beschrieben werden und alle Daten zur Entscheidungsfindung bereitgestellt werden.

Aber was sind die Hauptmerkmale einer Wägezelle und was sagen sie uns über ihre Leistung?

Material

Die Materialien, aus denen eine Wägezelle üblicherweise hergestellt werden kann, sind:

17-4 PH EDELSTAHL
AISI-420 EDELSTAHL
ALUMINIUMLEGIERUNG
SPEZIELLER VERNICKELT STAHL (AISI 4140 oder AISI 4340)

▷17-4 PH EDELSTAHL

Unter den verschiedenen Materialien, die für Wägezellen verwendet werden, ist dies das "wertvollste", in der Tat das teuerste und das beste fürKorrosionsbeständigkeit.

Der offizielle Name lautet AISI 630, aber aufgrund seiner „technischen“ Definition wird es allgemein als 17-4 PH bezeichnet. Es besteht in der Tat aus17 Teile NickelUnd4 Teile Chrom, während PH die Abkürzung für Ausscheidungshärtung ist, also den Prozess derNiederschlagdient zur Härtung des Materials.

▷AISI-420 EDELSTAHL

Obwohl seine Korrosionsbeständigkeit geringer ist als die von 17-4 PH Edelstahl, hat es die größtemechanische Festigkeitund ist wirtschaftlicher.

▷ALUMINIUMLEGIERUNG

Der üblicherweise verwendete Typ AVIONAL wird zur Herstellung von Flugzeugen und Luftfahrtkomponenten verwendet.
Es ist sehr nützlich inSingle-Point-Wägezellenweil es eine gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse aufweist. Es ist auchLichtUndleicht zu verarbeiten, sogar in den Endbearbeitungen, die für diesen Zelltyp erforderlich sind.

▷SPEZIELLER VERNICKELT STAHL (AISI 4140 oder AISI 4340)

AISI 4140 und AISI 4340 sind zwei sehr ähnliche Materialien und tatsächlich austauschbar.
Sie werden „Spezialstähle“ genannt, weil sie besondere Eigenschaften haben. Sie sind in der Tatbeigemischtmit Stoffen wie zum BeispielChrom,Nickel,MolybdänUndManganDas verbessert ihre Qualität im Vergleich zu reinem Eisen und sie sind immer vernickelt, da sie sonst sofort oxidieren.

Schutzart (IP)

Dieser Parameter klassifiziert dieWiderstandsniveauUndDichtheitvonSchaltschränkegegen das Eindringen von Gegenständen, Staub und Wasser. Es wird durch die internationale Norm IEC 60529 definiert und entspricht der europäischen Norm EN 60529.

Es ist wichtig, die Schutzart entsprechend der Umgebung zu wählen, in der die Wägezelle arbeiten muss. Die Schutzanforderungen unterscheiden sich in der Tat je nachOrt(drinnen oder draußen) undUmgebungsbedingungenwo das System installiert werden soll, die häufige oder gelegentlicheWaschendie Wägezelle wird ausgesetzt und dieMethodenverwendet wird, sowie ob, wie tief und wie lange es eingetaucht werden muss.

Dies wird angezeigt durch dasAkronym IP(Eindringschutz) gefolgt von2 Ziffernund möglicherweise durch den BriefK.
Wenn die Ziffern durch den Buchstaben ersetzt werdenX, bedeutet dies, dass nicht genügend Daten zur Angabe der Schutzart verfügbar sind.

▷ Dieerste Zifferim Code gibt den Schutzgrad des Gerätes gegen das Eindringen vonfeste Objekteund die Möglichkeit für die Menschen,absichtlicher Kontaktmit gefährlichen Teilen, wie zum Beispiel elektrischen Leitern.
Der Wert kann zwischen 0 und 6 liegen, wobei 6 ein vollständig gegen Staub und Dämpfe abgedichtetes Gehäuse mit vollständigem Berührungsschutz anzeigt.

▷ Diezweite Ziffergibt stattdessen den Grad des Schutzes gegen das Eindringen vonFlüssigkeitenUndFeuchtigkeitvon0 bis 9Wenn auf die Ziffer dieBuchstabe Kbedeutet, dass das Bauteil gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist währendhoher DruckWasserstrahlReinigung.

Nennlast (Tragfähigkeit)

Die Kapazität wird auch als „Nennlast“ bezeichnet und ist diemaximales Gewichtdass die Wägezelle standhalten kann.

Jeder Sensortyp hat seinen spezifischen Kapazitätsbereich. Die Kapazität ist einEinschränkung mechanischer Naturdas ist auf der technischen Zeichnung jeder Wägezelle vorgegeben.

→Lesen Sie auchWie wird eine Wägezelle hergestellt?

▷Geringe KapazitätDie Wägezellen wiegen von wenigen Gramm bis maximal 100 kg.
Sie eignen sich perfekt, wenn eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, beispielsweise bei Laborwaagen oder Stückzählwaagen.

▷Mittlere KapazitätWägezellen können Lasten von 100 kg bis etwa 10 Tonnen messen.
Sie sind besonders zuverlässig und werden für den Bau von industriellen Wägeplattformen sowie zum Wiegen von Bändern, Rollenbahnen, Trichtern, Silos und Tanks kleiner und mittlerer Abmessungen eingesetzt.

▷Hohe KapazitätStattdessen erreichen Wägezellen bis über 1.000 Tonnen.
Sie werden im Brückenwaagenbau, in der Schwerindustrie und generell in Waagen eingesetzt, die große Lasten wiegen müssen, wie zum Beispiel Silos mit großem Fassungsvermögen.

Für alle Kapazitäten, auchNicht-Standardsist es möglich, anzufordernbenutzerdefinierte Wägezellen, nach Ihrem eigenen Design und Ihren Spezifikationen.

Genauigkeitsklasse

Genauigkeitsklassen (oder Präzisionsklassen) sindGruppenklassifikationenfestgelegt durch die Internationale Organisation für gesetzliche Metrologie (OIML).
Sie beschreiben diemetrologische Eigenschaftender Wägezelle und sind maßgeblich für die Qualität des Messergebnisses entscheidend.

Für jeden Wägezellentyp gibt es eine unterschiedliche OIML-Klassifizierung, gekennzeichnet durch einBriefIdentifizierung ihrerGenauigkeitsgrad(A, B, C, D) und durch eineNummerAngabe, wie vieleRechtsabteilungenDie Wägezelle kann in Tausendereinheiten messen:

D1, C1, C2: geringe Genauigkeit, die Wägezellen können in Betonmischanlagen zum Wiegen von Baumaterialien wie Beton, Sand, Zement oder Wasser eingesetzt werden.
C3, C4, C5, C6Undhöher: hohe Genauigkeit, geeignet beispielsweise für Präzisionswaagen, Kontrollwaagen, Brückenwaagen, CE_M-ZUGELASSENE Wägesysteme, Misch- und Dosiersysteme.

Die ausstellenden Behörden (OIML Issuing Authorities) und die von der Europäischen Union notifizierten Stellen sind befugt, Wägezellen zu bewerten und die entsprechenden Genauigkeitsklassen zuzuweisen.
ZertifikateDie von den ausstellenden Behörden ausgestellten Zertifikate sind weltweit gültig, während die Zertifikate der notifizierten Organismen nur innerhalb der Europäischen Union gültig sind.

Die Beurteilung erfolgt durch eineprüfenMessung3 VariablenGleichzeitig: Linearität, Hysterese und Temperatureffekt, wodurch der Gesamtfehler der Wägezelle überprüft wird.

Linearität

Dasprüft die Verhältnismäßigkeitzur Erhöhung der Lastwerte in einer Wägezelle.
Lasttests für ansteigende Punkte ergeben die Gerade, die dieNull Punkteund dasVollausschlag.
Die Überprüfung erfolgt anschließend daran, wie stark die tatsächlich von der Wägezelle abgelesenen Werte von dieser Linie abweichen.
DerDistanzist der Linearitätsfehler.

Hysterese

Dies ist die Einschätzung derUnterschied zwischendie WägezelleAntwortenwährend eines Ladezyklus und eines nachfolgenden Entladezyklus.
Der prozentuale Unterschied zwischen den gleichen Punkten, die während der beiden Zyklen von der Wägezelle abgelesen wurden, wird berechnet und ergibt den Hysteresefehler.

Auswirkungen der Temperatur

Die Wägezelle befindet sich in einemKlimakammer. Nach Stabilisierung der Temperatur in einem von OIML definierten Standardbereich zwischen -10°C und +40°C,3 Lade-/Entladezyklenwerden für jede Temperatur durchgeführt.
Nach Beendigung des Tests ist ersichtlich, um wie viel die Mittelwerte der gemessenen Werte bei Temperaturänderungen von den maximal zulässigen Fehlern abweichen.

Derentsprechende Genauigkeitsklassesollte unter Berücksichtigung mehrerer Aspekte des Wägesystems ausgewählt werden, wie zum BeispielArt der Anlage, DieZweckUndArt der Wareabzuwägen, und oft ist es ein Kompromiss zwischen ihnen.

DerKapazitätdes Wägesystems spielt ebenfalls eine grundlegende Rolle.
Es ist tatsächlich notwendig, die richtige Übereinstimmung zwischen der gewünschten Genauigkeit und der Kapazität des Systems zu ermitteln.

→ Lesen Sie auchWie wählt man eine Wägezelle aus? Die zu berücksichtigenden Faktoren.

Kombinierter Fehler

Dies ist dasSumme der 3 Fehler(Linearität, Hysterese und Temperatureffekte) aus dem im vorherigen Abschnitt beschriebenen OIML-Test.
Dieser Wert, ausgedrückt als Prozentsatz des Skalenendwerts, stellt den maximalen Fehler dar, der von einer Wägezelle erwartet werden kann.

Beispielsweise würde man bei einer Wägezelle mit einem Skalenendwert von 10.000 kg und einem Gesamtfehler von 0,05 % einen maximalen Fehler von 5 kg über den gesamten Messbereich erwarten.
Sollte die Gewichtsanzeige 2500 kg betragen, so läge der „tatsächliche Wert“ zwischen 2495 und 2505 kg.

Minimales Überprüfungsintervall (V min)

Dies ist das Mindestintervall, in dem die LastMessbereich(seine Kapazität) kann geteilt werden.

Sie ergibt sich aus dem Verhältnis zwischenmaximale Kapazitätder Wägezelle und derWert Y(oder das relative V min), das durch die OIML-Tests ermittelt wurde.
Es beschreibt eigentlich die Auflösung der Wägezelle, also die minimale Gewichtszunahme, die die Wägezelle messen kann.

Dieser Wert ist unbedingt erforderlich, wenn die Wägezelle in einem für den eichpflichtigen Verkehr zugelassenen Wägesystem eingesetzt werden soll.

Nennleistung

Die Nennleistung, ausgedrückt in mV/V, ist dieAusgabewertin mV, die die Wägezelle bei Anlegen der maximalen Last zurückgibt, geteilt durch dieVersorgungsspannungin V.

Der Wert, den wir im Datenblatt finden, ist derjenige, der diese Bedingung erfüllt, während der Prozentwert daneben der Unsicherheitswert ist (wie stark der Ausgabewert ± in Prozent schwankt) und direkt vom Hersteller angegeben wird.

Einfluss der Temperatur auf den Nullpunkt und den Skalenendwert

Dies ist dasFehlerdass eine Erhöhung oder Senkung der Temperatur dazu führt, dass dieLektüreder Wägezelle, d. h. um wie viel der Null- oder Skalenendwert pro Grad Celsius Temperaturänderung vom tatsächlichen Wert in Prozent des Skalenendwerts abweichen kann.

Wenn beispielsweise eine Wägezelle einen Skalenendwert von 1000 kg hat und der Einfluss der Temperatur auf ihren Skalenendwert 0,005 % FS/°C beträgt, kann der Messwert bei jeder Änderung in °C um höchstens 0,05 kg schwanken.
Schwankt die Temperatur dann um 10°C (zum Beispiel von 20°C auf 30°C), so weicht der Messwert um höchstens 0,05 x 10, also 0,5 kg ab.

Thermische Kompensation

Das ist die TemperaturReichweiteinnerhalb derer die Wägezelle unter Berücksichtigung der unter "Einfluss der Temperatur auf den Nullpunkt und den Messbereich".

Wägezellen werden tatsächlich getestet undthermisch kompensiertbei unterschiedlichen Temperaturen, um Genauigkeit und angemessene Leistung zu gewährleisten. Der Standardtemperaturbereich der Wärmekompensation liegt zwischen -10 °C und +40 °C.

Arbeitstemperaturbereich

Das ist der Temperaturbereich, in dem die Wägezellearbeiten ohne zu brechen, bei denen jedoch die im Datenblatt angegebene Leistung nicht mehr gewährleistet ist.

Kriechen bei Nennlast (nach 30 min)

Der Kriechwert oder „viskose Strömung“ ist die Fähigkeit der Wägezelle,VersatzDienatürliches Kriechendes Materials, aus dem es besteht. In der Praxis, wenn einDauerbelastungWird bei stabilen Umgebungsbedingungen Druck auf die Wägezellen ausgeübt, ändert sich der Messwert nicht oder nur geringfügig.

Der auf dem Datenblatt angegebene Wert ist der möglicheprozentuale Änderung des Skalenendwerts(in kg oder mV/V) nach 30 Minuten Aufbringen der Nennlast.
Ein niedrigerer Kriechprozentsatz bedeutet einebessere Messqualitätder Wägezelle. Es ist in der Tat von grundlegender Bedeutung, dass der Wert „Kriechen bei Nennlast“ niedrig ist, da dies zur Stabilität der Messung über die Zeit beiträgt.

Dieser Parameter beeinflusst außerdem dieelastische Eigenschaftender Wägezelle. Je niedriger der Kriechwert nach dem Aufbringen eines Gewichts ist, desto schneller kehrt das Nullsignal in den Ausgangszustand (Wägezelle ohne Last) zurück.

Maximal zulässige Versorgungsspannung

Dies zeigt diemaximalStromversorgungWertin V, die die Wägezelle aushalten kann.
Die Gewichtsanzeigen und Gewichtstransmitter haben in der Regel einen Standardversorgungswert von5 VDC oder 10 VDC, speziell konzipiert, um von der Wägezelle perfekt toleriert zu werden.

Auch der Einsatz von nicht standardmäßigen Netzteilen ist möglich, allerdings muss bei diesen unbedingt die im Datenblatt angegebene maximale Versorgungsspannung beachtet werden, um eine Beschädigung der Wägezelle zu vermeiden.

Eingangs-/Ausgangswiderstand

DerEingangWiderstand ist der in Ohm gemessene Widerstand zwischen den Stromversorgungsleitungen der Wägezelle. DerAusgabeDer Widerstand ist konzeptionell identisch mit dem Eingangswiderstand, wird jedoch zwischen den Ausgangssignalkabeln der Wägezelle gemessen.

Ihre Werte hängen von der Art des verwendeten Dehnungsmessstreifens ab, liegen jedoch typischerweise zwischen 350 und 400 Ohm oder zwischen 700 und 800 Ohm.

Nullabgleich

Dies ist der Wert, ausgedrückt alsProzentsatz der Nennleistung, der definiert, um wie viel der Ausgabewert in mV im Leerlauf von Null abweichen darf.

Isolationswiderstand

Damit ist die Qualität der Isolierung zwischen den einzelnenDrähteder Wägezelle und derKörperder Wägezelle und zwischen dem KabelSchildund jedeDrahtder Wägezelle.

Durch die richtige Isolierung wird die Messung durch die Wägezelleunempfindlich gegenüber Veränderungenin elektrischem Potenzial oder elektrischen Ladungen am Körper der Wägezelle.

Maximale statische Belastung

Ausgedrückt als Prozentsatz des Skalenendwerts ist dies die Menge anÜberlastdie Wägezelle aushalten kann, ohne beschädigt zu werden, das heißt ihre "Streckgrenze".

Wenn der Überlastwert unter dem empfohlenen Prozentsatz bleibt, der normalerweise zwischen 120 % und 150 % des Skalenendwerts liegt, behält die Wägezelle ihreElastizität(seine Fähigkeit, sich zu verformen und auf Null zurückzukehren). Wenn der empfohlene Prozentwert überschritten wird, verformt sich die Wägezelle dauerhaft und bricht oder wird beschädigt.

Bruchlast

Ausgedrückt als Prozentsatz des Skalenendwerts ist dies die maximale Belastung, der die Wägezelle standhalten kann, ohne zu brechen.
Dieser Wert hängt ab von derGeometrie, DieMaterialund dasTypder Wägezelle und sollte theoretisch nie erreicht werden, aber es ist auf jeden Fall wichtig, ihn zu kennen, insbesondere wenn Berechnungen auf derSicherheitskoeffizientder Pflanze.

Beispielsweise muss bei Hebe- und Lastbegrenzungssystemen, die einen hohen Sicherheitskoeffizienten erfordern, darauf geachtet werden, dass die verwendete Wägezelle eine höhere Bruchlast aufweist als die Standardwägezelle, die üblicherweise zwischen 250 % und 300 % des Skalenendwerts liegt.

→ Lesen Sie auchDie wichtigsten Arten von Wägezellen: Eigenschaften und Anwendungen.

→ Lesen Sie auchWägesysteme und Lastbegrenzer für Brückenkräne.

Durchbiegung bei Nennlast

Dies gibt an, wie viel die Wägezelleverformtbei vollem Messbereich, das ist der Betrag, um den die Last sinkt, wenn sie auf die Wägezelle ausgeübt wird.

Dieser Wert ist für jede einzelne Wägezelle unterschiedlich, liegt aber immer in einem Bereich vonzwischen 0,2 mm und 1 mm.

Beispiel für die Auslenkung bei einer Nennlast von 0,5 mm in einer AZL-Wägezelle

Elektrische Anschlüsse

Dieser Teil des Datenblattes bezieht sich ausschließlich auf die WägezelleAusgangskabel.
Neben Angaben wie Länge und Durchmesser ist dort auch die Anzahl der Drähte angegeben, aus denen es besteht und wie groß sein Querschnitt in mm2 ist.

Wägezellen haben typischerweise4oder6 Drähte. Der Unterschied liegt darin, ob es 2 Drähte gibt, die "Referenzleitungen" (Sense + und Sense-), die zur Verbesserung der Messgenauigkeit verwendet werden.

Dank der Referenzdrähte in 6-adrigen Kabeln können die WägezellenSpannungsänderung fallenan den Kabeln, beispielsweise durch Temperatur- oder Kabellängenänderungen, ohne dass hierdurch die Gewichtsmessung beeinflusst wird.

Die 4-Leiter-Wägezellen hingegen sindkalibriert und thermisch kompensiertim Verhältnis zur Länge des Kabels, mit dem sie serienmäßig geliefert werden, weshalb die Kabellänge nicht verändert werden sollte.

Dehnungsmessgerät-Messdose

Einzelmessdose

Scherstrahln-Messdose

parallele StrahlnMessdose

Speichenart Messdose

S-Art Messdose

WiegebrückenMessdose

Mikromessdosen

Plattformskala-Messdose

Gewichtsskala-Sensor

Transportbandlastzelle

Aufzugstürsensor