Was ist eine Wägezelle
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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.

Geschichte

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 Drahtwägezellen

4-Draht-Wägezellen werden bereits kalibriert und zusammen mit der dauerhaften Kabellänge, die während ihrer Herstellung geliefert wurde, thermisch kompensiert. SP empfiehlt, das Kabel einer 4-Draht-Wägezelle nicht zu kürzen, wenn es zu lang ist. Es ist besser, überschüssiges Kabel aufzuwickeln. Dies liegt daran, dass die werkseitige Kalibrierung und Kompensation einer 4-Draht-Wägezelle beeinträchtigt wird, wenn Sie das Kabel kürzen. Es gibt keine Sinnesdrähte, um die neue Kabellänge auszugleichen.

Wenn Sie 4-Draht-Wägezellen vor dem Verstärker, der Anzeige oder der SPS an eine Anschlussdose anschließen, empfehlen wir die Verwendung eines speziellen 6-Draht-Wägezellenkabels, um die Anschlussdose mit dem Verstärker, der Anzeige oder der SPS zu verbinden. Dadurch werden Spannungsabfälle über die Länge des Kabels zwischen ihnen ausgeglichen. In jedem Fall sollte das Kabel gut abgeschirmt sein und einen ausreichenden Querschnitt (mindestens 0.2 mm²) aufweisen, um den Spannungsabfall entlang seiner Länge zu begrenzen.

6 Drahtwägezellen

Die obige Vorsichtsmaßnahme zum Schneiden der Kabel gilt nicht für Wägezellen mit einem 6-adrigen Kabel. Die beiden Erfassungsdrähte können die tatsächliche Erregerspannung messen, die an der Wheatstone-Brücke in der Wägezelle zu sehen ist. Daher kann das mV-Signal von der Wägezelle entsprechend der tatsächlichen Erregung eingestellt werden. Wenn ein Installateur die Kabel kürzen möchte, kann er dies tun, ohne die Leistung der Wägezellen zu beeinträchtigen.

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