Как подобрать тензодатчики по весу

Полезная информация

Диапазон измерений датчика: Выберите нагрузку, которую должен измерять датчик.

Выходной сигнал: Стандартный выходной сигнал тензодатчика равен 2.0mV/V.

Направление нагрузки: Определите, какой тип нагрузки должен измерять датчик — растяжение или сжатие, или же оба этих показателя.

Диапазон рабочих температур: Определите температурные условия, при которых будет эксплуатироваться датчик, и в соответствии с этим требованиями выбирайте сам тензодатчик.

Материал: Из какого материала должен быть произведен корпус датчика? Мы предлагаем тензодатчики, сделанные из алюминиевого сплава, стали и нержавеющей стали.

Крепление: Выберите самый удобный способ крепления: внутренняя или наружная резьба, линейное, боковое, фланцевое крепление, крепление через монтажное отверстие и прочие способы установки.

Точность: Определите, насколько точным должен быть датчик. Погрешность измерения у различных датчиков отличается. Тензодатчики наиболее дешевые по цене имеют сравнительно низкую точность, что делает их непригодными для высокоточных измерений.

Защита от условий внешней среды: Должен ли быть датчик защищен от негативного влияния внешней среды? Если да, то в этом случае в нашем каталоге имеются датчики с защитой от интерференции, электромагнитного поля, взрывов, проникновения пыли или воды.

Прочие требования: Требуется ли кабель и какой длины, какого типа должно быть электрическое
соединение и т.д.

Шаг 2. Изучите параметры тензодатчика

Для каждого датчика в каталоге указаны следующие параметры:

Нагрузка: максимальная осевая нагрузка, которую может измерить датчик. При выборе нагрузки рекомендуется также учитывать небольшой резерв сверх запланированной нагрузки.

Номинальный выходной сигнал: сигнал, посылаемый датчиком при приложении нагрузки,
выражается в mV/V.

Чувствительность: мельчайшее изменение в механическом воздействии на датчик, которое создает разницу в выходном сигнале.

Нулевой баланс: выходной сигнал датчика без приложения к нему силы.

Степень расхождения: максимальная возможная разница между показаниями датчика, используемого в нескольких идентичных измерениях.

Нелинейность: максимальное отклонение калибровочной кривой от прямой линии, проведенной между показателем без приложения силы и показателем при достижении номинальной нагрузки.

Гистерезис: максимальная разница между выходными показателями при измерении одной и той же нагрузки: в первом случае при увеличении нагрузки с нуля, а во втором при уменьшении нагрузки с номинального уровня.

Ползучесть: изменения в показателях находящегося под постоянной нагрузкой тензодатчика, происходящие с течением времени. Чаще всего ползучесть измеряется на протяжении 30 минут.

Безопасное превышение допустимой нагрузки: максимальная нагрузка, которой может подвергаться датчик без появления сдвига в последующих измерениях. Выражается в процентах от нагрузки (например: 150% F.S.).

Предельное превышение допустимой нагрузки: максимальная нагрузка, которой может подвергаться датчик без физического разрушения датчика. Выражается в процентах от нагрузки (например: 200% F.S.)

Компенсированный рабочий диапазон: диапазон температур, при котором тензодатчик может поддерживать номинальный выходной сигнал и нулевой баланс согласно заявленным характеристикам.

Рабочий температурный диапазон: диапазон температур, при котором датчик может работать без изменений в заявленных показателях.

Влияние температуры при нуле: изменения в нулевом балансе по причине изменения температуры.

Влияние температуры на выходящий сигнал: изменения выходного сигнала по причине изменения температуры.

Собственная частота: частота свободных колебаний в условиях отсутствия нагрузки.

Шаг 3. Выберите тензодатчик, подходящий Вашим требованиям

Сравните Ваши требования к датчику с параметрами тензодатчика. Если какой-то параметр отличается от запланированного Вами, мы готовы изготовить такой тензодатчик под заказ — с учетом тех характеристик, что нужны именно Вам.

При изготовлении датчика на заказ вы можете задавать следующие параметры:

• Нагрузка
• Выходной сигнал (mV,0-5V,0-10V,0-20mA,4-20mA)
• Материал (Алюминиевый сплав, сталь, нержавеющая сталь)
• Размер
• Электрическое подключение
• Класс защиты
• Рабочая температура
• Прочие важные для Вас параметры

Проверка тензодатчика весов при помощи мультиметра

Механические или электрические неисправности тензодатчиков приводят к неправильной работе весоизмерительных систем или полному выходу их из строя. К счастью, большинство проблем можно определить с помощью нескольких простых тестов, которые описаны ниже в этой статье. Прежде чем начать проверку, нужно убедиться, что выполняются следующие условия:

• Необходимо использовать стабилизированный источник питания. Если напряжение источника будет «гулять», то говорить о стабильных показаниях датчика не приходится. Обычно используется напряжение питания 5 или 10 вольт. Обязательно сверьтесь со спецификацией тензодатчика на предмет необходимого напряжения возбуждения.
• Обязательно используйте высокоточный мультиметр, имеющий минимум 2 знака после запятой в диапазоне измерения милливольт (мВ). Многие магазинные мультиметры не обладают достаточно высокой чувствительностью.
• Демонтируйте тензодатчик из весовой системы, открутив все болты и монтажные приспособления. Если это невозможно, необходимо учитывать дополнительный вес при проверке баланса нуля.

Визуальный осмотр

При оценке тензодатчика первым шагом всегда необходимо проводить визуальный осмотр. Часто, наметанным глазом, проблема может быть обнаружена до проведения каких-либо измерений. На что обратить внимание:

• Нарушение формы или деформация любой части тензодатчика указывает на то, что он испытал недопустимые воздействия, скорее всего произошло превышение максимально допустимой нагрузки, ударная нагрузка или боковая нагрузка. В данном случае рекомендуется полная замена датчика.
• Поврежденная сварка: Сварные швы не должны иметь трещин, глубоких выбоин или других аномалий. Нарушения целостности сварного шва может привести к попаданию влаги и пыли в тензодатчик.
• Много ржавчины: небольшое количество ржавчины на внешней стороне корпуса не оказывает существенного влияния на работу тензодатчика, но при этом ржавчина может указывать на возможное повреждения внутренней части влагой. Этой проблемы можно избежать если для влажных сред использовать тензодатчики из нержавеющей стали. Обязательно внимательно осмотрите места герметизации, чтобы увидеть, нет ли признаков ржавчины.
• Чрезмерная коррозия: воздействие химических веществ, будь то порошок, газ или жидкость, может привести к коррозии корпуса тензодатчика и его электрических компонентов. В отличие от ржавчины, химическая коррозия может образоваться даже в тензодатчиках из нержавеющей стали. Как и в случае с ржавчиной, обязательно осмотрите корпус, чтобы увидеть, есть ли признаки повреждений.
• Повреждение кабеля. Кабель тензодатчика необходимо проверить по всей его длине, начиная с того места, где он соединяется с датчиком. Поврежденный или оборванный кабель может вызвать множество проблем.

Тест нажатием

Тест нажатием можно выполнить, просто наблюдая за показаниями индикатора веса, слегка постукивая по датчику ручкой отвертки или резиновым молотком (никогда не используйте молоток или другой металлический предмет), силу удара подбирайте исходя из номинала предельной нагрузки датчика. Нормальный тензодатчик должен быстро возвращаться в нулевое значение, без скачков показаний. Если тензодатчик уже отсоединен от индикатора, то этот текст можно выполнить с помощью мультиметра во время проверки нулевого баланса.

Баланс нуля тензодатчика

Баланс нуля (выражается в процентах от номинальной мощности) — это значение выходного сигнала тензодатчика при номинальном напряжении питания и отсутствии нагрузки.

1. Отсоедините тензодатчик от индикатора.
2. Убедитесь, что на датчик не подается весовая нагрузка и что провода питания подключены к источнику напряжения, подающему рекомендуемое для этого датчика питание, указанное в техническом описании. (Это напряжение можно подать с весоизмерительного прибора, оставив подключенными только соответствующие провода)
3. Подключите мультиметр к сигнальным проводам тензодатчика и измерьте его.
4. Примечание: Тензодатчики имеют параметр который называется «Рабочий коэффициент передачи (РКП)», который указывается в паспорте в единицах мВ на В; напряжения питания и выходного сигнала в Вольтах. При использовании питания 5 В тензодатчик, имеющий РКП равное 2 мВ / В, выдает на сигнал в 10 мВ при полной нагрузке на датчик.
5. Отклонение нулевого баланса, превышающее допуск, указанный в паспорте тензодатчика (обычно от 1%), свидетельствует о том, что датчик поврежден.

Измерение напряжения баланса нуля тензодатчика при помощи мультиметра

Пример: на основании вышесказанного: при питании 5В, и РКП 2мВ/В, при полной нагрузке на датчик напряжение на сигнальных проводах будет 5В x 2мВ/В = 10мВ. Следовательно, без нагрузки напряжение на выходе не должно превышать один процент от 10мВ, т.е. на выходе будет не больше чем 0.1мВ.

Проверка баланса моста

Используя мультиметр измерьте сопротивление на плечах резистивного моста датчика.

1. Убедитесь что тензодатчик отключен от цепи питания, и на него не оказывается воздействие.
2. Закоротите сигнальные провода, скрутив их.
3. Измерьте и запишите сопротивление между сигнальным выходом и выводом отрицательного питания.
4. Измерьте и запишите сопротивление между сигнальным выходом и выводом положительного питания.
5. Оба показания обычно должны отличаться не более чем на 1 Ом друг от друга. Отличие более чем на 1 Ом, почти всегда указывает на неисправность датчика.

Входное и выходное сопротивление тензодатчика

Используя мультиметр (в режиме измерения сопротивления), сравните входное и выходное сопротивление моста тензорезистора.

Измерение входного сопротивления тензодатчика при помощи мультиметра

Сопротивление моста:

Способом указаным выше, выполните следующие измерения сопротивлений:

Для более точной диагностики рекомендуется обратиться либо в сервисный центр, либо к производителю тензодатчика.

Как выбрать тензодатчик и комплектующие для весового оборудования?

Этот вопрос легко решается, если следовать советам компании ЮНИВЕС. Сначала поймём, что такое тензометрический датчик?
Силоизмерительный тензодатчик предназначен для преобразования усилий (механических деформаций) в электрический сигнал и применяется как комплектующее изделие в весах, весодозирующих и силоизмерительных устройствах.

Чтобы не ошибиться при выборе тензодатчика необходимо однозначно представлять себе следующие технические вопросы:

1. Возможные варианты размещения датчиков (датчика) в весовом устройстве в зависимости от его конструкции и предназначения.
Возможно, ваша система взвешивания будет монтироваться на одном датчике либо Вы планируете использовать несколько датчиков. В случае, если центр тяжести находится ниже места крепления тензодатчика Вам следует обратить внимание на S-образные датчики растяжения. Если центр тяжести находится выше места крепления тензодатчиков Вам потребуются датчики сжатия. В случае использования одного датчика сжатия обратите внимание на алюминиевые датчики. Если используется несколько — на конструкции узлов встройки для выбранного типа датчика.

2. Максимальная удельная нагрузка на датчик и возможные перегрузки.
Максимальная удельная нагрузка на датчик определяется как сумма веса весоприемной конструкции, собственно веса продукта и дополнительных нагрузок от внешних воздействий (возможных смещений груза, динамического нагружения, ветровых нагрузок). Желательно, чтобы рассчитанная максимальная удельная нагрузка не превышала НПВ датчика. Всегда выбирайте датчик с большим НПВ в случае, если рассчитанная максимальная удельная нагрузка несколько больше ближайшего значения НПВ.

3. Требуемая точность системы и желаемая дискретность отсчета.
Различайте цену поверочного деления вашей весовой системы (е) и дискретность отсчета (d), которую может обеспечить ваша система. Помните, что погрешность измерения определяется нагрузочной кривой тензодатчика и жесткостью системы (отношением нагрузки к деформации), а дискретность — лишь возможностью АЦП весового индикатора. Для того чтобы достичь погрешности 0,03% Вам необходимо использовать датчик типа D3 или С3. Если Вам необходимо получить более высокие погрешности (0,02%) используйте датчики А5. Помните, что при использовании нескольких датчиков точность системы повышается в N раз, где N — число датчиков. Выбирая датчик знайте, что CAS обеспечивает 40% рабочий интервал для всех датчиков, т.е любой датчик будет соответствовать своим метрологическим данным D3, С3 или А5 даже при использовании 40% рабочего диапазона.

4. Устойчивость показаний.
Для устойчивой оцифровки аналогового сигнала весовым индикатором рекомендуется выполнение следующего условия 1d = 1,5. 2,0 мкВ. При этом обращайте внимание на рабочий коэффициент передачи датчика (РКП) и выбирайте НПВ датчика(ов) с разумным запасом.

5. Условия эксплуатации датчиков.
Всегда обращайте внимание на указанную степень защиты (IP) датчика. Помните, что для использования в агрессивных средах следует использовать датчики с IP не ниже 67.

6. Предполагаемые инвестиции (выбирайте согласно принципу цена-качество).
Самым надёжным в конструкции — датчики, так как именно этот элемент конструкции определяет точность, надежность и долговечность весовой системы в целом.Поэтому помните, что скупой платит дважды.

7. Формальности при покупке и гарантийные обязательства.
При покупке датчика проверьте наличие калибровочного сертификата датчика. Данный сертификат с указанием индивидуального номера датчика и его технических характеристик является одновременно инструкцией по эксплуатации данного датчика и его гарантийным талоном. Помните, что продавец в праве отказать в бесплатном ремонте или замене датчика, в случае потери калибровочного сертификата датчика. Всегда сохраняйте индивидуальный калибровочный сертификат. В случае необходимости Вы можете получить копию метрологического сертификата о внесении данного типа датчика в государственный реестр средств измерений.

8. Что дальше?
Вам необходимо выбрать весовой индикатор и, если Вы намерены использовать более одного датчика, — соединительную коробку.

На все возникшие вопросы Вам ответят специалисты компании ЮНИВЕС по телефону (812) 438 01 08.

Практическое руководство по выбору тензодатчика

Тензометрические датчики — сердце современного весоизмерительного оборудования, и их правильные выбор и установка являются необходимым условием правильного взвешивания. Поскольку существует огромное количество различных весов, возможны различные схемы и варианты использования тензометрических датчиков. Кроме того, сами тензодатчики выпускаются разных типов, различаясь по форме, направлению и точкам приложения силы. Особенности весоизмерительной конструкции оказывают во многом решающее значение на выбор датчика. В этой статье предложены решения для некоторых конструкций весоизмерительных систем.

Вообще, основное, что нужно понимать при выборе тензодатчика, это:

1. Тип нагрузки и её размер.
2. Среда, в которой будет эксплуатироваться тензодатчик.

Понимание первой составляющей позволит рассчитать требуемую номинальную нагрузку тензометрического датчика, второй — его конструктивного исполнения.

Наша главная задача на первом этапе — оценить реальную нагрузку на каждую опорную точку, чтобы выбрать тензометрический датчик с необходимой номинальной нагрузкой. При этом, реальную нагрузку нужно оценивать с учетом всех, в том числе экстремальных, условий эксплуатации на весь период службы прибора. Разберем, что же для этого нужно.

Номинальная нагрузка тензодатчика рассчитывается по формуле:

k x Вес брутто / N, где

k — коэффициент безопасности;

вес брутто — общая масса конструкции весовой платформы и максимальный диапазон измерения;

N — количество опор, на которых устанавливается конструкция.

Больше всего вопросов возникает по поводу коэффициента безопасности, значение которого колеблется от 1.25 до 2.2. Для статических нагрузок обычно используется значение k = 1.5 с округлением в большую сторону. Вот несколько примеров значений коэффициента в разных условиях:

Пример весоизмерительной конструкции

на трех опорах внутри помещения

на четырех опорах внутри помещения

перемещение платформы или объекта на ней

платформа на 4 тензодатчиках

мостовые весы на 6 и более тензодатчиках.

Увеличить значение коэффициента до 2 разумно и в тех случаях, когда имеет место значительная (более 50%) доля так называемой “мертвой нагрузки” — самой весоизмерительной системы. Поскольку в этом случае, это обусловлено наличием тяжелых двигателей, существует большая вероятность неравномерного распределения нагрузки.

После того, как вы подобрали датчик необходимой номинальной емкости, определите какие из них подойдут в зависимости от условий эксплуатации. Единых критериев здесь нет, то нужно учитывать следующие вводные:

• чем агрессивнее среда, тем предпочтительнее использовать датчики, корпус которых изготавливается из нержавеющей стали;
• более устойчивы к внешним факторам тензодатчики со сварным корпусом;
• существуют датчики, специально разработанные в соответствии с требованиями взрывобезопасности.

Вообще, степень защиты корпуса датчика традиционно измеряется по международной шкале IP.

Неравномерное распределение нагрузки, накаты и колебания вносят некоторые коррективы в стратегию выбора тензометрического датчика. Но это отдельная тема, которую мы разберем в одной из следующих статей.