힘 센서와 일치하도록 전자 장치를 올바르게 조정하려면 어떻게합니까?

힘 센서 또는 힘 센서는 한 가지 중요한 측면에서 로드 셀과 다릅니다. 로드 셀은 저울의 교정 전에 계량 스케일에 설치되지만 힘 센서는 생산 직후에 교정되며 그 결과는 첨부 문서에 기록됩니다.

따라서 힘 트랜스듀서에 대한 요구 사항은 사용시 공장에서 교정 중에 결정된 감도를 안정적으로 유지하는 것입니다. 이를 위해서는 센서를 올바르게 장착해야합니다. 측정 앰프를 올바르게 조정하는 것도 각 힘 센서의 시운전에서 매우 중요한 단계입니다. 조정이라고 하는이 단계는 힘 센서의 출력 신호를 측정 앰프 시스템 또는 소프트웨어에서 올바르게 해석하여 하루가 끝날 때 정확하게 측정된 값을 얻을 수 있도록 합니다.

 

힘 트랜스듀서의 특성 곡선

생산 중 캘리브레이션 측정 결과는 문서화되어 힘 트랜스듀서와 함께 제공됩니다.

HBM에서는이 문서를 "테스트 기록"이라고합니다. 테스트 기록은 소위 정격 출력 (기호 C)을 지정하고 단위 mV / V를 갖습니다.

 

 

정격 출력 (C)은 무엇입니까?

스트레인 게이지 기반 힘 트랜스듀서는 일치하는 측정 앰프에 의해 전압이 공급되는 수동 센서입니다. 정격 출력은 앰프의 트랜스듀서 공급 전압이 정확히 1V이고 적용된 힘이 0에서 센서 용량으로 변경 될 때 mV 단위로 출력 신호의 변화 크기를 지정합니다.

측정 앰프가 힘 트랜스듀서에 항상 1V를 정확하게 공급하는 것은 아닙니다. 예를 들어 2.5V 또는 5V와 같은 다른 여기 전압이 실제로 자주 사용됩니다. 이 경우 출력 신호가 그에 따라 증가합니다. 정격 출력이 2mV / V 인로드 셀은 5V에서 작동시 10mV, 2.5V로 공급시 5mV의 사용 가능한 출력 전압을 출력합니다.

지정된 정격 출력이 여기 전압과 무관하고 지정된 감도가 모든 여기 전압에 대해 동일하도록하기 위해 신호는 1V (즉, 단위 mV / V)로 표준화됩니다. HBK 측정 앰프를 구성 할 때 사용되는 익자이터 전압은 중요하지 않으며 정격 출력은 항상 동일합니다.

실제로는 교정 측정이 시작되기 전에 제로 밸런스가 수행되므로 부하가 힘 변환기에 적용되기 전에 측정 앰프가 먼저 0mV / V를 표시합니다. 이러한 이유로 교정 인증서 및 테스트 기록은 강제 제로에서 항상 0mV / V를 표시합니다. 그런 다음 공칭 (정격) 힘까지 단계적으로 힘이 적용되고 출력 신호가 측정됩니다. 정격 출력은 힘이 가해지지 않았을 때의 출력 신호와 공칭 (정격) 힘이 가해 졌을 때의 출력 신호의 차이입니다.

 

Example

그림 2는 C15 / 50kN의 테스트 보고서를 보여줍니다. 이 힘 앰프의 공칭 (정격) 힘은 50kN입니다. 정격 출력을 측정하기 전에 측정 체인이 제로 밸런스되었습니다. 따라서 힘이 가해지지 않으면 출력 신호는 0mV / V입니다.

공칭 (정격) 힘, 즉 50kN에서 센서는 측정 앰프로 4.1399mV / V를 출력합니다.

위에서 설명한 것처럼 공급 전압은 일반적으로 1V (일반적으로 2.5V, 5V 또는 10V)보다 큽니다. 힘 트랜스듀서의 출력 전압은 그에 따라 증가합니다. 이 예의 C15는 정격 힘 (50kN)이 적용되고 여기 전압이 5V 일 때 20.6695mV의 출력 전압을 제공합니다.

힘 센서의 특성 곡선은 완벽하게 직선이 아닙니다. 오히려 이상적인 직선에서 약간의 편차가 있습니다. 다양한 앰프 및 소프트웨어 솔루션 (예 : 생산 공정에 사용되는 HBK의 QuantumX 또는 PMX 시스템)을 통해 이러한 선형성 오류를 수정할 수 있습니다.

측정 앰프 조정

 

테스트 중 또는 생산 환경에서 2 포인트 스케일링을 사용하여 측정 증폭기를 조정하는 것은 잘 확립 된 관행이되었습니다. 입력은 장치마다 다릅니다. 그러나 다음 정보는 항상 입력됩니다.

0 N 은 0 값 mV / V에해당합니다.
정격 힘은  mV / V 단위의 정격 출력 C에해당합니다.

 

위의 예에서 테스트 레코드에서 다음 값을 찾을 수 있습니다.

0 N은  0 mV / V에해당합니다.
50 kN은  4.1399mV / V에해당합니다.


 전압 비율, 즉 테스트 기록 또는 교정 인증서에서 1V 로의 정규화는 조정을 상당히 용이하게합니다.

액티브(능동) 포스 센서의 특징 곡선 설정

앰프 모듈이 영구적으로 장착된 힘 트랜스듀서도 생산 공정이 끝날 때 보정됩니다. 수동 센서와 마찬가지로 특성 곡선이 결정되고 첨부 문서에 기록됩니다.

HBK에서 이러한 측정 체인은 전체적으로 교정됩니다. 즉, 적용된 힘과 전압 또는 전류 출력 신호 간의 관계가 문서화됩니다. 이 방법은 이미 조정중인 측정 앰프의 장점이 있습니다. 개별 구성 요소를 보정하는 대신 전체 측정 체인의 보정을 수행하여 설정이 용이하고 정확도가 향상됩니다.

위에서 설명한대로 스트레인 게이지 기반 센서의 세계에서 2 포인트 스케일링이 확립되었습니다. 그러나 영구적으로 연결된 앰프가 있는 힘 트랜스듀서는 다운 스트림 데이터 수집 시스템 및 다양한 종류의 PLC에 연결됩니다. 2 점 스케일링은 다운 스트림 전자 장치를 매개 변수화하는데 항상 사용할 수는 없습니다.

이러한 이유로 HBK는 다운 스트림 전자 장치를 조정하기 위해 여러 유형의 정격 출력 값을 제공합니다.

1. 1. 2 점 스케일링, 힘에 대한 정수 값

이 표는 정수 힘 값을 사용하여 생산 교정의 결과를 보여줍니다. 이 사양은 순수 수동형 힘 트랜스듀서에도 사용되는 사양에 해당합니다.

2.  출력 신호에 대한 2 점 스케일링, 정수 값 (전류 또는 전압)

이 표는 표 1과 동일한 특성을 설명합니다. 그러나 출력 신호에는 정수 값이 제공됩니다. 따라서 힘 값은 더 이상 정수가 아닙니다.

3. 감도는 기울기로 제공됩니다 (피에조 기술에서 일반적으로 사용됨).

예를 들어,이 값은 힘이 + 1N만큼 변경 될 때 출력 신호의 변화를 볼트 (또는 mA)로 표시합니다.이 정보는 압전 측정 시스템에서 스트레인 게이지로 전환하거나 다운 스트림 전자 장치에서 두 개의 작업을 허용하지 않을 때 특히 유용합니다. - 포인트 스케일링.

물론 정격 출력, 즉 힘 0에서의 출력 신호와 공칭 (정격) 힘의 차이도 찾을 수 있습니다. 이를 계산하는 데 표 1 또는 2를 사용하는지 여부는 독립적입니다. 두 테이블 모두 동일한 특성 곡선을 설명합니다.

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