称重传感器结构和功能

称重传感器用于测量重量,是我们日常生活的一个组成部分。其随处可见,例如在超市柜台或是高速公路上。当然,您通常不能立即识别,因为它们隐藏在仪器中。

L称重传感器 通常由带有 应变片 的弹性体组成。弹性体通常由钢或铝制成。其非常结实,具有非常小的弹性。正如名词“弹性体”所言,钢或铝在负载下产生一定量的变形,但随后会返回到初始位置,弹性地响应每次负载。这些极小的变化可以采用应变片获得。应变仪的变形由分析电子仪器解释以确定重量。

要了解最后一点,我们需要更详细地解释应变片:它们是电导体,以蜿蜒的方式牢固地附着在基底上。当基底被拉动时,它和电导体就会一起更长。当其收缩时,变短。这将导致电导体中的电阻改变。该应变可以在此基础上确定,因为电阻随应变而增加并随之收缩而减小。

应变片牢固地固定到到弹性体上,因此它经历相同的运动。对于称重传感器来说,这些应变片被布置在惠斯登电桥中(见图)。这意味着四个SG连接,组成一个桥路,并且被测量的力的方向与测量栅丝相应对齐。

如果一个物体放置在称重传感器上或悬挂在其上,则可以确定物体的重量。 称重传感器的预期负载总是沿着地球中心的方向,即重力方向。 也就是只能获得载荷重力方向的力分量。而 力传感器 不是这样,尽管设计类似。力传感器可以获取所有方向上发生的载荷。 与地球引力的方向和安装方式无关。

Stefan Schmidt, HBM
Stefan Schmidt, HBM 称重技术产品经理

 

本文中 Stefan Schmidt 详细解释了称重传感器原理。

"一切都是那么有趣,不会让人厌烦! "

惠斯通电桥
该图为可能的惠斯通电桥电路:电桥由四个应变计连接组成。
压向力传感器
压向力传感器
弯曲梁称重传感器
弯曲梁称重传感器
单点称重传感器
单点称重传感器
拉向称重传感器
拉向称重传感器

称重传感器类型

称重传感器有多种类型,适合不同的应用。常用的包括:

许多称重传感器还有其他特性,如特殊设计或特性等,这取决于不同的应用,例如,如果系统需要每天彻底清洁。 称重传感器需要更高的防护等级和密封性等。

称重传感器也可以根据信号传输的类型进行分类:数字称重传感器内置电子元件,用于处理测量结果并显示和传输。 对于模拟称重传感器,则需要附加设备 - 测量放大器。

四个应变计固定在下面的称重传感器上,当施加力时发生最大的变形。 箭头方向即为力的应用方向。

环境对称重传感器的影响

称重传感器的一个特点是环境起着决定性的作用。

环境温度

每种物质随着温度的变化而变化,伴随着温度升高而扩张,温度下降而收缩。同样适用于称重传感器及其应变片,同样影响导体的电阻。然而,无论环境温度如何,为了获得正确的测量结果,每个HBM称重传感器都内置了一个复杂的温度补偿机制。

称重传感器必须能够承受各种影响。 “对于汽车衡来说,其必须能够承受各种室外环境影响。在世界范围内,例如,在西伯利亚。

truck scale
采用 HBM 称重传感器的汽车衡

其他方向施加力 ("寄生力")

根据称重传感器的安装环境,例如称重容器放在传送带下方,可能会发生重量以外的其他负载。 “寄生力”是不仅会发生所需主要方向上,而且会从侧面,下方施加。 称重传感器不是为此目的开发的,测量结果可能不正确或出现错误。 因此,在安装过程中必须小心,以确保没有或尽可能少的寄生力。HBM称重传感器配件和称重模块可帮助用户最小化这些寄生力并实现精确的测量结果。


称重传感器应用

称重传感器通常安装在秤上。 但也有很多其他的应用。 例如装瓶厂或灌装设备,或将糖果或土豆分配到包装中的分拣系统等。

"称重技术正在扩展到更多领域。”- Stefan Schmidt

并且我们的称重传感器也有不寻常的用途,例如,我们的 PW15iA 单点称重传感器 用于开发高性能铁人三项服装和游泳衣等。

 

 

Huub's M16 system for measuring water resistance uses PW15iA load cells from HBM
PW15iA 单点称重传感器 用于开发高性能铁人三项服装和游泳衣。

称重传感器精度

无论采用什么样的称重传感器,精度都起着非常重要的作用。称重传感器具有不同的最大量程(最大量程指最大预期负载)和精度等级。应变技术精度等级一般为C级和D级。具有电子校正的应变称重传感器拥有更高精度等级。

"重量占工业中主导地位,因为商品主要以重量进行销售." - Stefan Schmidt

因此,称重必须严格管制的。对于价值低的货物(如沙子或砾石),称重传感器不需要非常精确 - D级精度就足够了。另一方面,对于制药产品,需要最高精度等级A或B。最常见的消费品如肉类,水果和蔬菜称重,精度等级为C,对所使用的称重系统的精度要求较高。但机械工程或建筑材料衡器也需要C级精度。

严格的称重规标准不断对称重传感器开发人员提出新的挑战。对于OIML精度等级较高的称重传感器,精度偏差仅为几个 ppm(百万分之一)。

调整,校准和贸易认证

为了确保测力传感器按现场的方式工作,通常不仅在工厂进行调整和校准,而且在安装位置进行认证。 如果一公斤在称重传感器上,则根据精度等级,所示的重量也应为1公斤,而不是857克。 以这种方式,也可以检测诸如寄生力的不良影响。

称重传感器技术趋势

基于应变的称重传感器具有非常广泛的应用。HBM 有超过65年的称重传感器开发经验,并不断开展新的解决方案,以满足未来的需求。

应变称重技术在很多领域还没有得到充分的利用,但趋势已经确定 - 需要更精确,更坚固,更快,更智能,并且容易使用 。