Τι είναι ένας αισθητήρας ζύγισης με πρόβολο;

Βασική Δομική Ανάλυση

Ένα φορτίου καντιλέβερ είναι ουσιαστικά μια ελαστική μεταλλική δοκός που είναι στερεωμένη στο ένα άκρο της και ελεύθερη στο άλλο. Αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα συστατικά:

1. Ελαστικό Σώμα (Ευαίσθητη Δοκός)

● Υλικό: Χρησιμοποιεί συνήθως κράμα χάλυβα 40CrNiMoA ή ανοξείδωτο χάλυβα 17-4PH, προσφέροντας εξαιρετική ελαστικότητα και αντοχή στην κόπωση.

● Σχήμα: Ορθογώνιος κύβος ή δοκός με βαθμιδωτό σχήμα και μεταβλητή διατομή, με συνηθισμένο μήκος από 50 έως 300 mm.

● Βασικός Σχεδιασμός: Το μεσαίο τμήμα της δοκού διαθέτει συνήθως μια λεπτότερη περιοχή (ζώνη παραμόρφωσης) για να εντοπίσει την παραμόρφωση, βελτιώνοντας έτσι την ευαισθησία.

● Ακλόνητο Άκρο: Στερεώνεται ακλόνητα στη βάση με 2 έως 4 βίδες.

● Άκρο Φόρτισης: Διαθέτει στην κορυφή κεφαλή φόρτισης (χάλυβα σφαίρα ή κεφαλή πίεσης), μέσω της οποίας εφαρμόζεται κατακόρυφα το φορτίο στο άκρο της δοκού.

2. Αντιστατικοί Μετατροπείς Παραμόρφωσης

Συνήθως, χρησιμοποιούνται 4 τενσόμετρα για να σχηματίσουν μια πλήρη γέφυρα Wheatstone.

Θέσεις τοποθέτησης:

● 2 τενσόμετρα τοποθετημένα στην επάνω επιφάνεια της δοκού (ζώνη εφελκυσμού).

● 2 τενσόμετρα τοποθετημένα στην κάτω επιφάνεια της δοκού (ζώνη θλίψης).

● Εναλλακτικά, μπορούν να τοποθετηθούν κοντά στον ουδέτερο άξονα στην πλευρά της δοκού (λειτουργία διάτμησης), η οποία προσφέρει μεγαλύτερη αντίσταση σε εκκεντρικά φορτία.

● Η ονομαστική αντίσταση είναι συνήθως 350 Ω, αν και είναι επίσης διαθέσιμες προδιαγραφές 120 Ω και 700 Ω.

● Το μήκος του πλέγματος κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 1 mm και 6 mm, επιλεγόμενο βάσει των διαστάσεων της δοκού.

3. Αντιστάθμιση και σφράγισμα

Περιέχει εσωτερικούς αντιστάτες αντιστάθμισης θερμοκρασίας (για αντιστάθμιση μηδενικού σημείου και αντιστάθμιση ευαισθησίας).

Χρησιμοποιεί σφράγισμα με συγκόλληση ή σφράγισμα με κόλλα, επιτυγχάνοντας βαθμούς προστασίας IP67 ή IP68.

Επιλογές καλωδίων: Καλώδιο ή συνδετήρας με άμεση έξοδο (π.χ. αεροπορική υποδοχή M12).

Κύριοι τεχνικοί παράμετροι

Οδηγίες εγκατάστασης και χρήσης

Σωστές μέθοδοι εγκατάστασης

Το σταθερό άκρο πρέπει να είναι ακλόνητα στερεωμένο, με την επίπεδη επιφάνεια στήριξης να μην υπερβαίνει τα 0.05 mm.

Πρέπει να διατηρείται επαφή σε σημείο ή γραμμή μεταξύ της κεφαλής φόρτισης και του αντικειμένου που ζυγίζεται, για να αποφευχθούν πλευρικές δυνάμεις.

Τα καλώδια πρέπει να είναι κατάλληλα στερεωμένα και να διατρέχουν με τρόπο που να μην προκαλούν παρεμβολές στο σήμα λόγω κίνησης.

Όταν χρησιμοποιούνται πολλοί αισθητήρες παράλληλα (π.χ. σε ζυγό πλατφόρμας με 4 γωνίες), είναι απαραίτητο να διασφαλίζεται ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου σε όλους τους αισθητήρες.

Συνηθισμένες Πηγές Σφάλματος

● Σφάλμα Εκκεντρότητας Φόρτισης: Τα φορτία που αποκλίνουν από το σημείο φόρτισης δημιουργούν επιπλέον ροπές κάμψης, προκαλώντας αποκλίσεις στις ενδείξεις.

● Πλευρική δύναμη / Στρέψη: Οι πρόβολοι δοκοί είναι ευαίσθητοι σε πλευρικές δυνάμεις· η ακατάλληλη εγκατάσταση μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση του μηδενός.

● Επιδράσεις της θερμοκρασίας: Οι αλλαγές της θερμοκρασίας περιβάλλοντος οδηγούν σε μετατόπιση του μηδενός και της ευαισθησίας.

● Πλαστική παραμόρφωση (creep): Αργές αλλαγές της εξόδου υπό συνθήκες μακρόχρονης πλήρους φόρτισης.

● Μηχανική δόνηση: Απαιτούνται αποσβεστήρες κραδασμών ή ψηφιακή φιλτράρισμα σε δυναμικά περιβάλλοντα.

Σύγκριση με άλλα κελιά φόρτισης

Πρακτικό παράδειγμα εφαρμογής: Μικρή κλίμακα πλατφόρμας

Μια κλίμακα πλατφόρμας 1 τόνου χρησιμοποιεί συνήθως 4 αισθητήρες φορτίου τύπου cantilever beam τοποθετημένους στις τέσσερις γωνίες:

Χωρητικότητα ανά αισθητήρα: 500 κιλά το καθένα (4 × 500 κιλά = 2 τόνοι συνολικά, αφήνοντας περιθώριο ασφαλείας 50%).

● Οι 4 αισθητήρες είναι συνδεδεμένοι παράλληλα, με τα σήματα να συγκεντρώνονται σε ένα κουτί διακλάδωσης.

● Ρυθμιζόμενοι ποτενσιόμετροι εντός του κουτιού διακλάδωσης χρησιμοποιούνται για διόρθωση σφαλμάτων στις γωνίες.

● Η έξοδος τροφοδοτεί έναν δείκτη ζύγισης, ο οποίος εμφανίζει το βάρος μετά τη μετατροπή αναλογικού/ψηφιακού (A/D) και τη βαθμονόμηση.

Διαδικασία Βαθμονόμησης: Ρύθμιση μηδενικού χωρίς φορτίο → Εφαρμογή προκαθορισμένων δοκιμαστικών βαρών → Εισαγωγή της τιμής βάρους → Ο δείκτης υπολογίζει αυτόματα τον συντελεστή βαθμονόμησης.