Bezüglich der Auswahl von Wäge- und Kraftmesssensoren

Zur Auswahl von Wäge- und Kraftmesssensoren

Der Wägesensor ist als das Herzstück elektronischer Waagen bekannt, und seine Leistung bestimmt maßgeblich die Genauigkeit und Stabilität elektronischer Waagen. Bei der Konstruktion elektronischer Waagen muss man oft auf das Problem der Sensorauswahl stoßen.

1、 Wie man Sensoren auswählt

Ein Wägesensor ist eigentlich ein Gerät, das ein Massesignal in ein messbares elektrisches Signal umwandelt. Bei der Verwendung von Sensoren ist es wichtig, die tatsächliche Arbeitsumgebung zu berücksichtigen, in der sich der Sensor befindet, was für die korrekte Auswahl des Sensors entscheidend ist. Es hängt davon ab, ob der Sensor ordnungsgemäß arbeiten kann, seine Sicherheit und Lebensdauer sowie die Zuverlässigkeit und Sicherheit der gesamten Wägevorrichtung.

Die Auswirkungen der Umgebung auf Sensoren umfassen hauptsächlich die folgenden Aspekte:

1. Die Hochtemperaturumgebung verursacht Probleme wie das Schmelzen von Beschichtungsmaterialien, Risse in Lötstellen und strukturelle Veränderungen in der Spannung im Inneren des Elastomers für Sensoren. Für Sensoren, die in Hochtemperaturumgebungen arbeiten, werden häufig hochtemperaturbeständige Sensoren verwendet; Darüber hinaus müssen Isolations-, Wasserkühlungs- oder Luftkühlungsvorrichtungen hinzugefügt werden.

2. Staub und Feuchtigkeit können Kurzschlüsse in Sensoren verursachen. Unter diesen Umgebungsbedingungen sollten Sensoren mit hoher Luftdichtheit ausgewählt werden. Verschiedene Sensoren haben unterschiedliche Abdichtungsverfahren, und es gibt erhebliche Unterschiede in ihren Abdichtungseigenschaften.

Übliche Dichtungen umfassen das Füllen oder Beschichten mit Dichtmittel; Mechanische Befestigungsdichtung mit Gummipads; Schweißen (Argon-Lichtbogenschweißen, Plasma-Strahl-Schweißen) und Vakuum-Stickstoff-Abdichtung.

Aus Sicht der Abdichtungswirkung ist die Schweißabdichtung die beste, während das Füllen und Auftragen von Dichtmittel die Mengendifferenz darstellt. Für Sensoren, die in sauberen und trockenen Innenräumen arbeiten, können mit Klebstoff abgedichtete Sensoren ausgewählt werden, während für Sensoren, die in feuchten und staubigen Umgebungen arbeiten, Membran-Heißhülsenabdichtung oder Membran-Schweißabdichtung, Vakuumfüllung und Stickstofffüllungssensoren ausgewählt werden sollten.

3. In stark korrosiven Umgebungen, wie z. B. Feuchtigkeit und Säure, die Schäden am elastischen Körper oder Kurzschlüsse in Sensoren verursachen können, sollten Sensoren mit guter Korrosionsbeständigkeit und guten Abdichtungseigenschaften durch Aufsprühen oder Edelstahlabdeckungen auf der Außenfläche ausgewählt werden.

4. Der Einfluss des elektromagnetischen Feldes auf das Ausgangsstörsignal von Sensoren. In diesem Fall sollte die Abschirmung des Sensors streng geprüft werden, um festzustellen, ob er eine gute elektromagnetische Beständigkeit aufweist.

5. Entzündliche und explosive Materialien verursachen nicht nur vollständige Schäden an Sensoren, sondern stellen auch eine große Bedrohung für andere Geräte und die persönliche Sicherheit dar. Daher haben Sensoren, die in entzündlichen und explosiven Umgebungen arbeiten, höhere Anforderungen an die Explosionsschutzeigenschaften: Explosionsgeschützte Sensoren müssen in entzündlichen und explosiven Umgebungen ausgewählt werden, und die Verschlussabdeckung solcher Sensoren sollte nicht nur ihre Luftdichtheit, sondern auch ihre Explosionsfestigkeit sowie die wasserdichten, feuchtigkeitsbeständigen und explosionsgeschützten Eigenschaften der Kabelanschlüsse berücksichtigen.

2、 Auswahl der Anzahl und des Bereichs der Sensoren.

Die Auswahl der Anzahl der Sensoren basiert auf dem Zweck der elektronischen Waage und der Anzahl der Punkte, die der Waagenkörper unterstützen muss (die Anzahl der Stützpunkte sollte nach dem Prinzip bestimmt werden, dass der geometrische Schwerpunkt des Waagenkörpers mit dem tatsächlichen Schwerpunkt übereinstimmt). Im Allgemeinen werden mehrere Sensoren basierend auf der Anzahl der Stützpunkte am Waagenkörper ausgewählt. Für einige spezielle Waagen wie elektronische Hakenwaagen kann jedoch nur ein Sensor verwendet werden. Für einige elektromechanische Kombinationswaagen sollte die Anzahl der ausgewählten Sensoren entsprechend der tatsächlichen Situation bestimmt werden.

Die Auswahl des Sensorbereichs kann auf der Grundlage einer umfassenden Bewertung von Faktoren wie dem großen Wägewert der Waage, der Anzahl der ausgewählten Sensoren, dem Gewicht des Waagenkörpers, möglichen großen Vorspannungslasten und dynamischen Lasten bestimmt werden. Im Allgemeinen gilt: Je näher der Bereich eines Sensors an der jedem Sensor zugewiesenen Last liegt, desto höher ist die Genauigkeit des Wiegens. Bei der praktischen Anwendung gibt es jedoch neben dem zu wiegenden Objekt auch Lasten wie das Gewicht des Waagenkörpers, das Taragewicht, die Vorspannungslast und die Schwingungsbelastung. Daher sollten bei der Auswahl des Sensorbereichs verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, um die Sicherheit und Lebensdauer des Sensors zu gewährleisten.

Die Berechnungsgleichung für den Sensorbereich wird durch umfangreiche Experimente nach umfassender Berücksichtigung verschiedener Faktoren, die den Waagenkörper beeinflussen, bestimmt.

Die Formel lautet wie folgt:

C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N

C - Nennbereich eines einzelnen Sensors; W - Eigengewicht des Waagenkörpers; Wmax - das maximale Nettogewicht des Objekts, auf das Bezug genommen wird; N - die Anzahl der Stützpunkte, die für den Waagenkörper verwendet werden; K-0- Versicherungskoeffizient, im Allgemeinen im Bereich von 1,2 bis 1,3; K-1- Stoßkoeffizient; K-2- Schwerpunktverschiebungskoeffizient des Waagenkörpers; K-3- Winddruckkoeffizient.

Beispielsweise ist eine elektronische 30-t-LKW-Waage mit einer großen Wägekapazität von 30 t und einem Eigengewicht von 1,9 t mit vier Sensoren ausgestattet. Basierend auf der tatsächlichen Situation zu diesem Zeitpunkt werden der Versicherungskoeffizient K-0=1,25, der Stoßkoeffizient K-1=1,18, der Schwerpunktverschiebungskoeffizient K-2-=1,03 und der Winddruckkoeffizient K-3=1,02 ausgewählt, um die Tonnage der Sensoren zu bestimmen.

Lösung: Gemäß der Berechnungsgleichung für den Sensorbereich:

C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N

Es ist bekannt, dass:

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

Daher können Sensoren mit einem Bereich von 15 t ausgewählt werden (die Tonnage der Sensoren beträgt im Allgemeinen nur 10T, 15T, 20t, 25t, 30t, 40t, 50t usw., es sei denn, sie sind speziell angepasst).

Basierend auf der Erfahrung sollten Sensoren im Allgemeinen innerhalb von 30 % bis 70 % ihres Bereichs arbeiten. Für einige Wägeinstrumente, die während des Gebrauchs erhebliche Stoßkräfte aufweisen, wie z. B. dynamische Gleiswaagen, dynamische LKW-Waagen, Stahlwaagen usw., sollte bei der Auswahl von Sensoren deren Bereich im Allgemeinen erweitert werden, um innerhalb von 20 % bis 30 % ihres Bereichs zu arbeiten, wodurch die Wägereserve des Sensors erhöht wird, um seine Sicherheit und Lebensdauer zu gewährleisten.

3、 Berücksichtigen Sie den Anwendungsbereich verschiedener Sensortypen

Die Auswahl der Sensortypen hängt hauptsächlich von der Art des Wiegens und dem Installationsraum ab, um eine geeignete Installation und sicheres und zuverlässiges Wiegen zu gewährleisten; Auf der anderen Seite müssen wir die Vorschläge des Herstellers berücksichtigen. Hersteller geben im Allgemeinen den Anwendungsbereich von Sensoren basierend auf ihren Spannungsbedingungen, Leistungsindikatoren, Installationsformen, Strukturtypen und dem Material des elastischen Körpers an. Beispielsweise eignen sich Aluminium-Kragarm-Sensoren für Preiswaagen, Plattformwaagen, Schneidwaagen usw.; Stahl-Kragarm-Sensoren eignen sich für Behälterwaagen, elektronische Bandwaagen, Sortierwaagen usw.; Stahlbrückensensoren eignen sich für Bahngleiswaagen, LKW-Waagen, Brückenkranswaagen usw.; Säulensensoren eignen sich für LKW-Waagen, dynamische Gleiswaagen, Behälterwaagen mit großer Tonnage usw.

4、 Wir müssen auch die Genauigkeitsklasse des Sensors auswählen

Die Genauigkeitsklasse von Sensoren umfasst technische Indikatoren wie Nichtlinearität, Kriechen, Kriechwiederherstellung, Hysterese, Wiederholbarkeit, Empfindlichkeit usw. Bei der Auswahl von Sensoren sollten Sie nicht einfach hochklassige Sensoren anstreben, sondern sowohl die Erfüllung der Genauigkeitsanforderungen elektronischer Waagen als auch deren Kosten berücksichtigen.

Die Auswahl der Sensorstufe muss die folgenden beiden Bedingungen erfüllen:

1. Erfüllen Sie die Anforderungen für den Instrumenteneingang. Das Wägeanzeigeinstrument zeigt das Wägeergebnis an, nachdem das Ausgangssignal des Sensors verstärkt und A/D-gewandelt wurde. Daher muss das Ausgangssignal des Sensors größer oder gleich der vom Instrument benötigten Eingangsgrösse sein, d. h. die Ausgangsempfindlichkeit des Sensors muss durch die passende Formel zwischen dem Sensor und dem Instrument dargestellt werden, und das berechnete Ergebnis muss größer oder gleich der vom Instrument benötigten Eingangsempfindlichkeit sein.

Passende Formel für Sensoren und Instrumente:

Sensorausgangsempfindlichkeit x Erregungsversorgungsspannung x Waagens große Skala/Waagens Teilungszahl x Anzahl der Sensoren x Sensorbereich

Beispielsweise wiegt eine quantitative Verpackungswaage 25 kg mit einer maximalen Teilung von 1000 Teilungen; Der Waagenkörper verwendet drei L-BE-25-Sensoren mit einem Bereich von 25 kg, einer Empfindlichkeit von 2,0 ± 0,008 mV/V und einem Brücken-Elektrodruck von 12 V. Die Waage verwendet ein EVT-800A-Instrument. Können die verwendeten Sensoren mit dem Instrument abgeglichen werden?

Lösung: Nach Rücksprache beträgt die Eingangsempfindlichkeit des EVT-800A-Instruments 0,6 μ V/d. Daher kann gemäß der passenden Formel zwischen dem Sensor und dem Instrument das tatsächliche Eingangssignal des Instruments wie folgt ermittelt werden:

2×12×25/1000×3×25＝8μV/d＞0.6μv/d

Die verwendeten Sensoren erfüllen also die Anforderungen an die Eingangsempfindlichkeit des Instruments und können mit dem ausgewählten Instrument abgeglichen werden.

2. Erfüllen Sie die Genauigkeitsanforderungen der gesamten elektronischen Waage. Eine elektronische Waage besteht hauptsächlich aus drei Teilen: dem Waagenkörper, den Sensoren und den Instrumenten. Bei der Auswahl der Genauigkeit der Sensoren sollte die Genauigkeit der Sensoren etwas höher sein als der theoretische Berechnungswert, da die Theorie oft durch objektive Bedingungen eingeschränkt wird, wie z. B. die Festigkeitsunterschiede des Waagenkörpers, die schlechte Leistung der Instrumente und die raue Arbeitsumgebung der Waage, die sich direkt auf die Genauigkeitsanforderungen der Waage auswirken. Daher ist es notwendig, die Anforderungen in allen Aspekten zu verbessern und wirtschaftliche Vorteile zu berücksichtigen, um die Erreichung des Ziels zu gewährleisten.