Что такое весовой датчик с консольной балкой

Основной структурный разбор

Тензометрический датчик консольной балки представляет собой упругую металлическую балку, закреплённую с одного конца и свободную с другого. Он состоит в основном из следующих компонентов:

1. Упругое тело (чувствительная балка)

● Материал: Обычно изготавливается из легированной стали 40CrNiMoA или нержавеющей стали марки 17-4PH, обладающих превосходной упругостью и устойчивостью к усталости.

● Форма: Прямоугольный блок или ступенчатая балка с переменным поперечным сечением; длина обычно составляет от 50 до 300 мм.

● Ключевой элемент конструкции: Средняя часть балки, как правило, имеет утонённый участок (зону деформации), чтобы сконцентрировать деформацию и тем самым повысить чувствительность.

● Закреплённый конец: Жёстко крепится к основанию при помощи 2–4 болтов.

● Нагружаемый конец: Имеет загрузочную головку (стальной шарик или прижимная головка) сверху, через которую нагрузка прикладывается вертикально к концу балки.

2. Тензометрические датчики сопротивления

Обычно используется 4 тензометрических датчика для формирования полного моста Уитстона.

Места установки:

● 2 датчика установлены на верхней поверхности балки (зона растяжения).

● 2 датчика установлены на нижней поверхности балки (зона сжатия).

● Альтернативно их можно устанавливать вблизи нейтральной оси на боковой поверхности балки (режим сдвига), что обеспечивает повышенную устойчивость к эксцентрично приложенным нагрузкам.

● Номинальное сопротивление обычно составляет 350 Ом, однако также доступны исполнения на 120 Ом и 700 Ом.

● Длина решётки, как правило, находится в диапазоне от 1 мм до 6 мм и выбирается в зависимости от габаритов балки.

3. Компенсация и герметизация

Содержит внутренние резисторы компенсации температуры (для компенсации нуля и чувствительности).

Использует сварное или клеевое уплотнение, обеспечивая степень защиты IP67 или IP68.

Варианты кабеля: Кабель с прямым выходом или разъём (например, авиационный разъём M12).

Ключевые технические параметры

Руководство по установке и использованию

Правильные методы установки

Фиксированный конец должен быть жёстко закреплён; плоскостность монтажной поверхности — не более 0,05 мм.

Между измерительной головкой и взвешиваемым объектом должно поддерживаться точечное или линейное контактирование для исключения боковых сил.

Кабели должны быть надёжно закреплены и проложены так, чтобы их колебания не вызывали помех сигнала.

При параллельном использовании нескольких датчиков (например, в платформенных весах с четырьмя опорными точками) необходимо обеспечить равномерное распределение нагрузки по всем датчикам.

Распространённые источники погрешностей

● Ошибка из-за смещения нагрузки: Нагрузки, отклоняющиеся от точки приложения, создают дополнительные изгибающие моменты, вызывающие погрешности показаний.

● Боковая сила / крутящий момент: Консольные балки чувствительны к боковым силам; неправильная установка может привести к дрейфу нулевого значения.

● Температурные воздействия: Изменения температуры окружающей среды вызывают дрейф нулевого значения и чувствительности.

● Ползучесть: Медленные изменения выходного сигнала при длительном воздействии полной нагрузки.

● Механические вибрации: В динамических условиях требуются амортизаторы или цифровая фильтрация.

Сравнение с другими датчиками силы

Пример практического применения: малогабаритные платформенные весы

Платформенные весы грузоподъёмностью 1 тонна обычно оснащаются четырьмя тензодатчиками консольного типа, расположенными по углам платформы:

Грузоподъёмность на один датчик: по 500 кг каждый (4 × 500 кг = 2 т общей грузоподъёмности, что обеспечивает 50%-ный запас прочности).

● Четыре датчика подключены параллельно, сигналы от них объединяются в распределительной коробке.

● Внутри распределительной коробки установлены регулируемые потенциометры для коррекции погрешностей по углам.

● Выходной сигнал подаётся на индикатор веса, который отображает массу после аналого-цифрового преобразования и калибровки.

Процесс калибровки: Установка нулевого значения при отсутствии нагрузки → Установка эталонных гирь → Ввод значения массы гирь → Индикатор автоматически вычисляет коэффициент калибровки.