什么是稱重傳感器?稱重傳感器 - 有時稱為“力”、“稱重”或“重量”單元 - 是一種將作用在其上的負載轉(zhuǎn)換為可測量(模擬或數(shù)字)輸出的傳感器。輸出與施加的力或負載成正比。下面我們將介紹如何使用稱重傳感器和不同類型的稱重傳感器進行力測量。
這種轉(zhuǎn)變是通過應(yīng)變計的物理變形來實現(xiàn)的,應(yīng)變計與稱重傳感器結(jié)構(gòu)相結(jié)合。應(yīng)變儀通過四個應(yīng)變儀(全橋)、兩個應(yīng)變儀(半橋)或一個應(yīng)變儀(四分之一橋)連接到惠斯通電橋電路。使用半橋和四分之一橋,使用精密監(jiān)視器完成橋。
在電橋電路中配置額外的可鍵合電阻器,以補償溫度對零負載或空載信號和靈敏度的影響(由于施加負載的輸出,加上另一個電阻器,使電橋在空載時無效)。
完成的惠斯通電橋需要穩(wěn)定的直流電源來激勵電路。這通常是 5Vdc 或 10Vdc,但可以是從 1Vdc 到 18Vdc 的任何值。
當(dāng)應(yīng)力施加到粘合應(yīng)變片上時,會發(fā)生電阻變化,使惠斯通電橋失衡。這提供了一個與應(yīng)力值成線性比例的輸出信號。該信號的值也與激勵電壓成正比,通常為幾毫伏。
稱重傳感器輸出選項
這些低電平毫伏信號與各種定制應(yīng)變計儀器兼容。這些儀器包括數(shù)字顯示器、模擬和數(shù)字放大器。典型的模擬放大器將產(chǎn)生更高水平的電壓(0-5Vdc、0-10Vdc)或電流(0-20mA、4-20mA)用于后續(xù)處理。
數(shù)字放大器通常使用通用 ASCII 協(xié)議或已開發(fā)的一系列更的行業(yè)特定協(xié)??議(如 Modbus)提供 RS232、RS422 或 RS485 輸出。模擬和數(shù)字儀器都已經(jīng)縮。ㄐ⌒突┑阶阋宰屛锲钒惭b在稱重傳感器或力傳感器的主體內(nèi)。
稱重傳感器設(shè)計的區(qū)別在于它們產(chǎn)生的輸出信號類型(氣動、液壓或電氣)或它們檢測負載或重量的方式(彎曲、剪切、壓縮、張力等)。
稱重傳感器有多種形式,以適應(yīng)研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用中的各種用途。然而,今天的大多數(shù)設(shè)計都使用應(yīng)變計作為傳感元件,其中使用了箔或半導(dǎo)體。
箔規(guī)提供*廣泛的稱重傳感器設(shè)計選擇,因此往往是*常用的。應(yīng)變儀圖案提供拉伸、壓縮和剪切力的測量。
半導(dǎo)體應(yīng)變計具有較小的模式范圍,但具有較小的優(yōu)勢,并提供較大的外形尺寸,從而在相同的給定應(yīng)力下產(chǎn)生較大的輸出。由于這些特性,它們傾向于用于微型稱重傳感器設(shè)計。驗證環(huán)用于負載測量,使用經(jīng)過校準的金屬環(huán),其運動由精密位移傳感器測量。
稱重傳感器的工作原理
應(yīng)變儀稱重傳感器將作用在它們上的負載轉(zhuǎn)換為電信號。量規(guī)本身與梁或結(jié)構(gòu)構(gòu)件粘合,當(dāng)施加力時會變形。在大多數(shù)情況下,四個應(yīng)變片用于靈敏度和溫度補償。兩個儀表通常處于拉伸狀態(tài),兩個處于壓縮狀態(tài),并帶有補償調(diào)整。當(dāng)施加負載時,應(yīng)變會導(dǎo)致負載的電阻與負載成比例變化。其他稱重傳感器正變得不那么流行,因為應(yīng)變計版本在降低單位成本的同時繼續(xù)提高其精度。
早期的稱重傳感器設(shè)計只是使用應(yīng)變儀來測量在承受拉力或壓力時引入金屬元件的直接應(yīng)力。彎曲梁設(shè)計使用應(yīng)變儀來監(jiān)測感應(yīng)元件在受到彎曲力時的應(yīng)力。*近,剪切應(yīng)力的測量已被用作一種更有效的載荷確定方法,因為該方法較少依賴于力施加到稱重傳感器的方向。
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稱重傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,稱重傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。它可以用來測量液體、氣體、粉末等物質(zhì)的重量,并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號輸出,供設(shè)備或系統(tǒng)控制使用。以下介紹幾種工業(yè)領(lǐng)域中典型的稱重傳感器應(yīng)用。1. 精密稱重在制藥、食品、日用品等行業(yè)中,需要對物料進行的稱重,并保持重量的穩(wěn)定狀態(tài)。此時,需要使用高精度的稱重傳感器,例如壓力式稱重傳感器,它采用了壓電效應(yīng)來測量重量,精度高、重量穩(wěn)定,準確度達到0.1g左右。2. 挖掘機稱重挖掘機在工程施工中需要進行裝載和卸載,為了保證貨物的安全,并不超過車載重量限制,需要進行精細的稱重。此時,可以使用靜態(tài)稱重傳感器,它可以將車輛的整體重量測量,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備中進行處理。3. 規(guī);锪髟谖锪髋渌、倉儲管理等領(lǐng)域,需要進行規(guī);奈锪骱拓浳锕芾怼4藭r,可以使用動態(tài)稱重傳感器,例如輸送帶式稱重傳感器等,可以在運輸過程中對物料進行稱重,從而實現(xiàn)全過程的動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集。以上是幾種常見的工業(yè)領(lǐng)域中的稱重傳感器應(yīng)用。