Wat is een vrijdragende balkweegsensor?

Kernstructuurontleding

Een consolebalk-krachtsensor is in wezen een elastische metalen balk die aan één uiteinde vastzit en aan het andere uiteinde vrij is. Deze bestaat voornamelijk uit de volgende onderdelen:

1. Elastisch lichaam (gevoelige balk)

● Materiaal: Gebruikt meestal legeringsstaal 40CrNiMoA of roestvrij staal 17-4PH, wat uitstekende elasticiteit en vermoeiingsweerstand biedt.

● Vorm: Rechthoekig blok of een trapvormige balk met variabele doorsnede, over het algemeen tussen de 50 en 300 mm lang.

● Belangrijkste ontwerpkenmerk: Het midden van de balk heeft meestal een dunner gedeelte (vervormingszone) om de vervorming te concentreren en zo de gevoeligheid te verbeteren.

● Vaste zijde: Stevig bevestigd aan de basis met 2 tot 4 bouten.

● Belastingszijde: Voorzien van een belastingskop (stalen kogel of drukkop) aan de bovenzijde, waardoor de belasting verticaal op het uiteinde van de balk wordt toegepast.

2. Weerstandsrekstrookjes

Doorgaans worden 4 rekstrookjes gebruikt om een volledige Wheatstone-brug te vormen.

Montageposities:

● 2 rekstrookjes gemonteerd op het bovenoppervlak van de balk (trekzone).

● 2 rekstrookjes gemonteerd op het onderoppervlak van de balk (drukzone).

● Alternatief kunnen ze in de buurt van de neutrale as aan de zijkant van de balk worden gemonteerd (schuifmodus), wat een grotere weerstand biedt tegen excentrische belastingen.

● De nominale weerstand bedraagt doorgaans 350 Ω, hoewel ook specificaties van 120 Ω en 700 Ω beschikbaar zijn.

● De roosterafmeting ligt over het algemeen tussen 1 mm en 6 mm en wordt geselecteerd op basis van de afmetingen van de balk.

3. Compensatie en afdichting

Bevat interne temperatuurcompensatieweerstanden (voor nulcompensatie en gevoeligheidscompensatie).

Maakt gebruik van gelaste afdichting of lijmafdichting, met beschermingsgraden van IP67 of IP68.

Kabelopties: Directe-uitgangskabel of -connector (bijv. M12-luchtvaartstekker).

Belangrijke technische parameters

Installatie- en gebruiksaanwijzingen

Juiste installatiemethoden

Het vaste uiteinde moet stevig worden bevestigd; de vlakheid van het bevestigingsoppervlak mag niet meer dan 0,05 mm bedragen.

Er dient puntcontact of lijncontact te zijn tussen de belastingskop en het gewogen object om dwarskrachten te voorkomen.

Kabels moeten op juiste wijze worden vastgezet en geleid om signaalinterferentie door slingeren te voorkomen.

Bij parallel gebruik van meerdere sensoren (bijv. een vierhoekig platformweegsysteem) is het essentieel om een gelijkmatige belastingverdeling over alle sensoren te waarborgen.

Veelvoorkomende oorzaken van fouten

● Fout door excentrische belasting: Belastingen die afwijken van het belastingspunt veroorzaken extra buigmomenten, wat leidt tot afwijkingen in de meetwaarde.

● Zijdelingse kracht / torsie: Cantileverbalken zijn gevoelig voor zijdelingse krachten; onjuiste installatie kan nulafwijking veroorzaken.

● Temperatuureffecten: Wijzigingen in de omgevingstemperatuur leiden tot nul- en gevoeligheidsafwijking.

● Kruip: Langzame uitgangsveranderingen onder langdurige volbelasting.

● Mechanische trillingen: Schokdempers of digitale filtering zijn vereist in dynamische omgevingen.

Vergelijking met andere krachtsensoren

Praktisch toepassingsvoorbeeld: kleine platformweegschaal

Een platformweegschaal met een capaciteit van 1 ton gebruikt doorgaans 4 cantileverbalk-ladingscellen die op de vier hoeken zijn geplaatst:

Capaciteit per sensor: 500 kg per stuk (4 × 500 kg = 2 t totaal, waardoor een veiligheidsmarge van 50 % overblijft).

● De 4 sensoren zijn parallel aangesloten, waarbij de signalen worden samengevoegd in een verdeeldoos.

● Aanpasbare potentiometers binnen de verdeeldoos worden gebruikt voor hoekfoutcorrectie.

● De uitgang wordt naar een weegindicator geleid, die het gewicht weergeeft na A/D-omzetting en kalibratie.

Calibratieproces: Nulinstelling bij geen belasting → Standaardtestgewichten aanbrengen → Gewichtswaarde invoeren → De indicator berekent automatisch de kalibratiecoëfficiënt.