稱重感測器結構和功能

稱重感測器用於測量重量,是我們日常生活的一個組成部分。其隨處可見,例如在超市櫃檯或是高速公路上。當然,您通常不能立即識別,因為它們隱藏在儀器中.

L稱重感測器 通常由帶有 應變片 的彈性體組成。彈性體通常由鋼或鋁製成。其非常結實,具有非常小的彈性。正如名詞“彈性體”所言,鋼或鋁在負載下產生一定量的變形,但隨後會返回到初始位置,彈性地回應每次負載。這些極小的變化可以採用應變片獲得。應變儀的變形由分析電子儀器解釋以確定重量.

要瞭解最後一點,我們需要更詳細地解釋應變片:它們是電導體,以蜿蜒的方式牢固地附著在基底上。當基底被拉動時,它和電導體就會一起更長。當其收縮時,變短。這將導致電導體中的電阻改變。該應變可以在此基礎上確定,因為電阻隨應變而增加並隨之收縮而減小.

應變片牢固地固定到到彈性體上,因此它經歷相同的運動。對於稱重感測器來說,這些應變片被佈置在惠斯登電橋中(見圖)。這意味著四個SG連接,組成一個橋路,並且被測量的力的方向與測量柵絲相應對齊.

如果一個物體放置在稱重感測器上或懸掛在其上,則可以確定物體的重量。 稱重感測器的預期負載總是沿著地球中心的方向,即重力方向。 也就是只能獲得載荷重力方向的力分量。而 力感測器, 不是這樣,儘管設計類似。力感測器可以獲取所有方向上發生的載荷。 與地球引力的方向和安裝方式無關.

Stefan Schmidt, HBM
Stefan Schmidt, Product Manager for bending beam rocker pin load cells and weighing modules at HBM

 

本文中 Stefan Schmidt 詳細解釋了稱重感測器原理:

"一切都是那麼有趣,不會讓人厭煩."

Wheatstone bridge circuit
The diagram shows what a possible Wheatstone bridge circuit looks like: Here, four strain gauges are connected "in a ring".
Compressive force load cell
Compressive force load cell
Bending beam load cell
Bending beam load cell
Single point load cell
Single point load cell
Tensile load cell
Tensile load cell

稱重感測器類型

稱重感測器有多種類型,適合不同的應用。常用的包括:

許多稱重感測器還有其他特性,如特殊設計或特性等,這取決於不同的應用,例如,如果系統需要每天徹底清潔。 稱重感測器需要更高的防護等級和密封性等.

稱重感測器也可以根據信號傳輸的類型進行分類:數位稱重感測器內置電子元件,用於處理測量結果並顯示和傳輸。 對於類比稱重感測器,則需要附加設備 - 測量放大器.

四個應變計固定在下面的稱重感測器上,當施加力時發生最大的變形。 箭頭方向即為力的應用方向.

環境對稱重感測器的影響

稱重感測器的一個特點是環境起著決定性的作用.

環境溫度

每種物質隨著溫度的變化而變化,伴隨著溫度升高而擴張,溫度下降而收縮。同樣適用於稱重感測器及其應變片,同樣影響導體的電阻。然而,無論環境溫度如何,為了獲得正確的測量結果,每個HBM稱重感測器都內置了一個複雜的溫度補償機制.

稱重感測器必須能夠承受各種影響。 “對於汽車衡來說,其必須能夠承受各種室外環境影響。在世界範圍內,例如,在西伯利亞.

truck scale
A truck scale fitted with HBM load cells

其他方向施加力 ("寄生力")

根據稱重感測器的安裝環境,例如稱重容器放在傳送帶下方,可能會發生重量以外的其他負載。 “寄生力”是不僅會發生所需主要方向上,而且會從側面,下方施加。 稱重感測器不是為此目的開發的,測量結果可能不正確或出現錯誤。 因此,在安裝過程中必須小心,以確保沒有或盡可能少的寄生力。HBM稱重感測器配件和稱重模組可説明使用者最小化這些寄生力並實現精確的測量結果.


稱重感測器應用

稱重感測器通常安裝在秤上。 但也有很多其他的應用。 例如裝瓶廠或灌裝設備,或將糖果或土豆分配到包裝中的分揀系統等.

"稱重技術正在擴展到更多領域." - Stefan Schmidt

並且我們的稱重感測器也有不尋常的用途,例如,我們的 PW15iA 單點稱重感測器 用於開發高性能鐵人三項服裝和游泳衣等."

Huub's M16 system for measuring water resistance uses PW15iA load cells from HBM
As part of its current research to demonstrate the effect of water resistance on various suits for world class swimmers, Huub Ltd. is introducing its new M16 system for measuring water resistance to the market. The system uses load cells type PW15iA from HBM.

稱重感測器精度

無論採用什麼樣的稱重感測器,精度都起著非常重要的作用。稱重傳感器具有不同的最大量程(最大量程指最大預期負載)和精度等級。應變技術精度等級一般為C級和D級。具有電子校正的應變稱重感測器擁有更高精度等級.

"重量占工業中主導地位,因為商品主要以重量進行銷售." - Stefan Schmidt

因此,稱重必須嚴格管制的。對於價值低的貨物(如沙子或礫石),稱重感測器不需要非常精確 - D級精度就足夠了。另一方面,對於製藥產品,需要最高精度等級A或B。最常見的消費品如肉類,水果和蔬菜稱重,精度等級為C,對所使用的稱重系統的精度要求較高。但機械工程或建築材料衡器也需要C級精度.

嚴格的稱重規標準不斷對稱重感測器開發人員提出新的挑戰。對於OIML精度等級較高的稱重感測器,精度偏差僅為幾個 ppm(百萬分之一).

調整,校準和貿易認證

為了確保測力感測器按現場的方式工作,通常不僅在工廠進行調整和校準,而且在安裝位置進行認證。 如果一公斤在稱重感測器上,則根據精度等級,所示的重量也應為1公斤,而不是857克。 以這種方式,也可以檢測諸如寄生力的不良影響.

稱重感測器技術趨勢

基於應變的稱重傳感器具有非常廣泛的應用。HBM 有超過65年的稱重感測器開發經驗,並不斷開展新的解決方案,以滿足未來的需求.

應變稱重技術在很多領域還沒有得到充分的利用,但趨勢已經確定 - 需要更精確,更堅固,更快,更智慧,並且容易使用.