Οι αισθητήρες δύναμης, τα στοιχεία φορτίου και οι σχετικοί ενισχυτές αποτελούν τα θεμελιώδη συστατικά όλων των συστημάτων μέτρησης δύναμης σε βιομηχανικές εφαρμογές, εφαρμογές δοκιμών, ζύγισης και ελέγχου διεργασιών. Μετατρέπουν μηχανικές ποσότητες (δύναμη, βάρος, πίεση) σε μετρήσιμα ηλεκτρικά σήματα (mV/V, V, mA, ψηφιακά) χρησιμοποιώντας μετατροπείς που βασίζονται σε διάφορες φυσικές αρχές. Η διαθεσιμότητα στοιχείων φορτίου σε διάφορες γεωμετρίες, χωρητικότητες και κλάσεις ακρίβειας επιτρέπει τη δημιουργία προσαρμοσμένων λύσεων για προσαρμοσμένους πάγκους δοκιμών, ενσωμάτωση σε βιομηχανικά μηχανήματα, συστήματα παρακολούθησης κατασκευών και βιομηχανική ζύγιση.
Θέλετε βοήθεια στην επιλογή του προϊόντος;
Τεχνολογίες μεταγωγής
Η πιο συνηθισμένη τεχνολογία είναι το κύτταρο φορτίου μετρητή τάσης, στο οποίο οι μετρητές τάσης από σύρμα ή λεπτή μεμβράνη είναι συνδεδεμένοι σε ένα ελαστικό στοιχείο μεταγωγής (σχήμα S, κουμπί, τηγανίτα, πείρο, δοκό ή γεωμετρία δοχείου). Η ελαστική παραμόρφωση υπό φορτίο αλλάζει την αντίσταση των μετρητών τάσης, δημιουργώντας ένα σήμα ανισορροπίας γέφυρας Wheatstone. Τα πιεζοηλεκτρικά κύτταρα χρησιμοποιούν κρυστάλλους χαλαζία ή πιεζοηλεκτρικά κεραμικά που παράγουν ηλεκτρικό φορτίο κατά την παραμόρφωση: είναι ιδανικά για δυναμικές δυνάμεις υψηλής συχνότητας, αλλά όχι για παρατεταμένες στατικές μετρήσεις. Τα χωρητικά κύτταρα μετρούν τις αλλαγές στην χωρητικότητα ενός κινητού ηλεκτρικού μετατροπέα και χρησιμοποιούνται για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας και χαμηλής δύναμης.
Τύποι κυψελών μετρητή τάσης
Οι πιο συνηθισμένες γεωμετρίες δυναμοκυψελών είναι: σχήματος S (για εφελκυσμό και συμπίεση έως μερικά kN, εφαρμογές σε δοκιμαστικό πάγκο), τηγανητό (χαμηλού προφίλ, υψηλή ικανότητα φορτίου, έως εκατοντάδες kN), κουμπί (μικρό, για ενσωμάτωση σε μηχανήματα, έως kN), δοκός κάμψης (για βιομηχανική ζύγιση, έως μερικούς τόνους), δοκός διάτμησης (για εφαρμογές μεσαίας-υψηλής χωρητικότητας), δοχείο (για δεξαμενές ζύγισης, σιλό και γεφυροπλάστιγγες, έως εκατοντάδες τόνους) και πείρος (για μέτρηση εφελκυσμού σε σχοινιά και ράβδους σύνδεσης). Κάθε γεωμετρία βελτιστοποιείται για μια συγκεκριμένη κατεύθυνση φορτίου.
Ενισχυτές και δείκτες
Τα στοιχεία μετρητή τάσης παράγουν σήματα εξόδου χαμηλού επιπέδου (συνήθως 2 mV/V πλήρους κλίμακας) που απαιτούν ενίσχυση και προετοιμασία πριν από την ανάγνωση. Οι ειδικοί ενισχυτές παρέχουν σταθεροποιημένη ισχύ στη γέφυρα Wheatstone, ενίσχυση σήματος με βαθμονόμηση μετατόπισης και διακλάδωσης και μετατροπή σε αναλογική (4-20 mA, 0-10 V) ή ψηφιακή (RS-485, Modbus RTU, CAN, Profibus, Profinet) έξοδο. Οι βιομηχανικοί δείκτες ενσωματώνουν τον ενισχυτή με ψηφιακή οθόνη, λειτουργίες βαθμονόμησης, όρια συναγερμού και έξοδο δεδομένων. Αποτελούν το τυπικό "front end" των συστημάτων ζύγισης και δοκιμών.
Εφαρμογές
Τα δυναμοκυψέλες και οι αισθητήρες δύναμης χρησιμοποιούνται σε: μηχανήματα δοκιμής υλικών γενικής χρήσης (UTM)· προσαρμοσμένους πάγκους δοκιμών (δοκιμές εφελκυσμού, συμπίεσης και κόπωσης, σε σειρά με το προϊόν)· βιομηχανική ζύγιση (ζυγαριές πάγκου, ζυγαριές δαπέδου, γέφυρες ζύγισης, σιλό και κλειστά δοχεία)· δυναμικά συστήματα ζύγισης (γεμιστικά, δοσομετρητές και ζυγαριές ελέγχου σε σειρά)· δομική συντήρηση (παρακολούθηση δύναμης σε πυλώνες, ράβδους σύνδεσης και δικτυώματα)· συστήματα ασφαλείας (πόρτες με αισθητήρα δύναμης και συστήματα ανίχνευσης εισβολών)· ρομποτική (έλεγχος δύναμης πρόσφυσης και πίεσης λειτουργίας)· και εφαρμογές αθλητικής μηχανικής και βιομηχανικής.
Χαρακτηριστικά και πρότυπα
Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός δυναμοκυψελοειδούς στοιχείου είναι: ονομαστική χωρητικότητα, κλάση ακρίβειας (C3, C4, C6 για νόμιμη ζύγιση για εμπορική χρήση· 0,02 / 0,05 / 0,1 / 0,5% κλάσεις FS για βιομηχανικές εφαρμογές), γραμμικό σφάλμα, υστέρηση, επαναληψιμότητα, θερμική μετατόπιση (επίδραση της θερμοκρασίας στην έξοδο), ονομαστική ευαισθησία (mV/V), αντίσταση γέφυρας (Ω), μέγιστη τάση τροφοδοσίας και υπερφόρτωση ασφαλείας. Τα πρότυπα αναφοράς είναι το OIML R60 (δυναμοκυψέλες για όργανα ζύγισης) και το ISO 376 (βαθμονόμηση δυναμοκυψελών για μηχανές δοκιμών). Απαιτείται βαθμονόμηση ISO 17025 για εφαρμογές πιστοποιημένης ακρίβειας.