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Crosby Straightpoint

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Alle SP-Wägezellen sind belastet und verwenden den Wheatstone-Brückenprinzip. Dieser Artikel erforscht die Wissenschaft und wie eine Lastzelle wirklich funktioniert.

Das Unternehmen

Eine Wägezelle (oder Lastzelle) ist ein Wandler, der Kraft oder Masse in eine meßbare elektrische Leistung umwandelt, am häufigsten als ## Milli Volt pro Volt (mV / V) angegeben.
Obwohl es viele Sorten von Kraftsensoren wie hydraulische, piezo und pneumatische Dehnungsmessstreifen-basierte Wägezellen sind die am häufigsten verwendeten Typ.

Wheatstone Bridge CircuitIn 1843 entwarf der englische Physiker Sir Charles Wheatstone eine Brückenschaltung, die elektrische Widerstände messen konnte. Die Wheatstone-Brückenschaltung eignet sich ideal zum Messen der Widerstandsänderungen, die bei Dehnungsmessstreifen auftreten. Obwohl in den 1940s der erste Verbundwiderstands-Dehnungsmessstreifen entwickelt wurde, war es erst, als die moderne Elektronik die neue Technologie technisch und wirtschaftlich machbar machte.

Wheatstone Bridge Circuit

Die Wissenschaft

SP Dehnungsmessstreifen bewirken die auf sie wirkende Last in elektrische Signale. Die Messgeräte selbst werden in sorgfältig berechneten Positionen auf den Lastzelle aufgebracht. Wenn eine Kraft aufgebracht wird, verformt sich der Lastzelle.
In den meisten Fällen werden vier Dehnungsmessstreifen verwendet, um maximale Empfindlichkeit und Temperaturkompensation zu erhalten.

Sp-Dehnungsmessstreifen

Dehnungsmessstreifen

Zwei der Messgeräte sind in der Regel in Spannung, und zwei in Kompression, und sind mit Kompensation angepasst, um Null auszugleichen.
Wenn die Last angelegt wird, ändert die Dehnung den elektrischen Widerstand der Messgeräte im Verhältnis zur Last - SP - Elektronik und verstärkt diese Änderung proportional und wandelt sie in eine bekannte kalibrierte Technikeinheit wie Tonne, Pfund, KiloNewtons oder Kilogramm, die dem Lastzähler eine genaue und wiederholbare Messung ermöglichen.

Arten der LastzelleDehnungsmessstreifen angewendet werden

Es gibt mehrere gängige Arten von Lastzelle:
• Loadlink - ein Materialblock mit einem Ladeloch für einen Schäkel an jedem Ende, wodurch Zugkräfte aufgebracht werden können
• Scherenbalken - ein gerader Materialblock an einem Ende fixiert und auf den anderen geladen
• Doppelendiger Scherbalken, ein glatter Materialblock, der an beiden Enden befestigt und in der Mitte belastet ist
• Kompressionsbelastungszelle, ein Materialblock, der an einer Stelle oder einem Kompressionsbereich beladen werden soll
• 's' Strahlbelastungszelle, ein 'S' geformter Materialblock, der sowohl bei Kompression als auch bei Zugspannungen eingesetzt werden kann (Lastglieder und Zugspannungszellen sind nur für Spannungen ausgelegt)
• Scheren Sie Loadpin, eine runde Lastzelle, die die über sie angewendete Kraft spürt, über Dehnungsmessstreifen, die in einer kleinen Bohrung durch die Mitte des Stiftes installiert sind. Zwei Nuten werden in den Außenumfang des Stiftes eingearbeitet, um die Scherebenen zu definieren.

Erregung und Nennleistung

Die Wheatstone-Brücke ist mit stabilisierter Spannung (meist 3vdc mit SP-Produkten, aber könnte bis zu 20v) angeregt.
Die Spannungsdifferenz proportional zur Last erscheint dann bei den Signalausgängen in mv / v.
Ein Lastzelle-Ausgang wird in Millivolt pro Volt (mV / V) der Differenzspannung bei voller Nenn-mechanischer Belastung bewertet. So wird ein 2 mV / V loadpin 6 Millivolt Signal bei voller Last liefern, wenn er mit 3v angeregt wird.
Typische Empfindlichkeitswerte sind 1 bis 3 mV / V; Die meisten SP-Wägezelle sind um 1.5mV / V bewertet.

Vier- und Sechs-Draht-Wägezellen

Einige Wägezellen haben ein Kabel mit 4 Drähten und einem Bildschirm; andere haben ein Kabel mit 6 Drähten und einem Bildschirm. Die mit 6-Drähten, zusätzlich zu den + input, -input, + signal und -signal terminierungen, haben 2 Drähte genannt + Sense und -Sense. Diese werden manchmal als + Referenz (oder + Ref) und -Referenz (oder -Ref) bezeichnet.

Der Hauptunterschied in der Funktion dieser 2-Typen besteht darin, dass Wägezellen mit einem 6-Drahtkabel Variationen der tatsächlichen Erregerspannung, die sie vom Verstärker, vom Indikator oder von der SPS empfangen, kompensieren können. Der Widerstand eines elektrischen Kabels (Leiter) variiert je nach Länge und jeglichen Temperaturänderungen, was zu Schwankungen der Erregerspannung an den Wägezellen führt. Bei langen Kabeln gibt es einen Spannungsabfall vom ursprünglichen Wert des Verstärkers, der Anzeige oder der SPS und der Vorteil einer 6-Drahtlastzelle ist, dass dieser Spannungsabfall schnell und effektiv kompensiert werden kann, ohne dass er die Lastmessung beeinträchtigt .

4 Drahtladezellen

4-Draht-Wägezellen sind bereits kalibriert und thermisch kompensiert zusammen mit der permanenten Länge des Kabels, das während ihrer Herstellung geliefert wird. SP empfiehlt, dass Sie das Kabel einer 4-Draht-Wägezelle nicht verkürzen, wenn es zu lang ist; Es ist besser, überschüssiges Kabel aufzuwickeln. Dies liegt daran, dass die werksseitige Kalibrierung und Kompensation einer 4-Draht-Wägezelle beeinträchtigt wird, wenn Sie das Kabel verkürzen. Es gibt keine Sinnesdrähte, um die neue Kabellänge zu kompensieren.

Beim Anschluss von 4-Draht-Wägezellen an eine Verteilerbox vor dem Verstärker, der Anzeige oder der SPS empfehlen wir die Verwendung eines eigenen 6-Draht-Wägezellenkabels, um die Anschlussdose mit dem Verstärker, der Anzeige oder der SPS zu verbinden. Dadurch werden jegliche Spannungsabfälle über die Kabellänge zwischen ihnen kompensiert. In jedem Fall sollte das Kabel gut abgeschirmt sein und einen ausreichenden Querschnitt (mindestens 0.2 mm sq) haben, um den Spannungsabfall entlang seiner Länge zu begrenzen.

6 Drahtladezellen

Die oben genannte Vorsicht beim Schneiden der Kabel gilt nicht für Wägezellen mit einem 6-Drahtkabel. Die beiden Sensedrähte sind in der Lage, die an der Wheatstone-Brücke in der Wägezelle gesehene Erregerspannung zu messen, so dass das mV-Signal der Wägezelle entsprechend der tatsächlichen Erregung, die sie erfährt, eingestellt werden kann. Wenn ein Installateur die Kabel verkürzen möchte, können sie dies tun, ohne die Leistung der Wägezellen zu beeinträchtigen.

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