См. также каталог аксессуаров для датчиков силы от производителя KYOWA на английском языке (pdf)
Определение веса резервуаров:Применимые датчики: LCN-A, LC-V, LCV-A, LUB При определении веса нескольких резервуаров, а так же вес содержимого каждого из резервуаров, возможно достижение автоматизации и экономии рабочей силы, например, при дозировании и смешивании химических материалов. Как правило, каждый резервуар оборудован 3-4 датчиками силы, и их соответствующие выходы объединены в коммутационной коробке. При использовании инструментальных усилителей типа WGA можно получать результаты измерений и контролировать процесс. Эта конфигурация позволяет использовать сигналы управления для контроля наполнения резервуаров. |
Определение веса транспортных средств:Применимые датчики: LCN-A, LC-V, LCV-A Когда транспортное средство помещается на платформу, выходной сигнал от каждого из датчиков силы (обычно, 4 -х) суммируется в распределительной коробке, и в итоге определяется общий вес. При операции тарировки вычитается вес самой платформы, ввиду чего определяется вес нетто транспортного средства. При использовании функции определения пиковых значений возможно предупредить перегрузку транспортных средств и обеспечить безопасность. |
Детектор перегрузки для мостового крана:Применимые датчики: LCN-A, LCF-A, LC-V Этот детектор перегрузки используется, чтобы измерить вес груза при подъеме мостовыми кранами. Нагрузка, воздействующая на барабан лебедки, измеряется датчиком силы (1-м или 2-мя) и выводиться на индикатор. С использованием индикатора, снабженного релейным выходами, возможно управление лебедкой, например, предотвращать перегрузки при подъеме. |
Измерение коэффициента трения:Применимые датчики: LVS, LTS, LM
Датчики силы могут использоваться для определения коэффициента трения. Например, возможно измерение трения покоя. |
Регулирование нагрузки для стендов при испытаниях конструкций:Применимые датчики: LCN-A, LMR, LC-V, LCF-A Датчики силы могут устанавливаться последовательно с гидравлическими цилиндрами, как элемент обратной связи при испытании на прочность всех видов конструкций, включая автомобили, самолеты и суда. Совместная работа датчиков силы с тензометрической аппаратурой, нагружающее усилие может быть измерено и отображено в цифровой форме. При использовании внешнего цифрового индикатора возможен контроль и управление в реальном времени. Кроме того, когда используется датчик перемещений большого диапазона, чтобы измерить кинетическое смещение станины, возможно определить корреляцию между весом и смещением станины. |
Устройство измерения усилий запрессовки:Применимые датчики: LM, LMR, LUR-A У производителей автомобилей, и не только, существует классическая задача по контролю процесса запрессовки. Эта задача решается путем установки датчиков силы последовательно и датчиков перемещения параллельно изделию. Применение тензометрических приборов с функциональными выходами. Устройство контроля запрессовки на базе продукции KYOWA может использоваться не только в автомобилестроении, но также и производителями различных агрегатов и режущего инструмента. |
Контроль натяжения пленки, проволоки, и т.д.:Применимые датчики: LM-A, LMR, LCN-A Это устройство применяется для поддержания однородного натяжение рулонных материалов, чтобы управлять процессом натяжения. Суммарное натяжение определяется путем установки датчиков силы на двух концах оси барабана. Возможно также измерение усилий по каждой стороне отдельно. |
Измерение веса животных:Применимые датчики: LCN-A, LUB, LC-V Это - устройство, которое позволяет измерить вес животных, не пугая животное. Четыре датчика силы используются для определения веса груза, размещенного на платформе. Вес отображается на индикаторе WGA-710A. Данные взвешивания могут также быть сохранены и распечатаны, с использованием добавочного принтера. Весовая платформа располагается на уровне поверхности. |
где Ks: К-фактор тензорезистора
E: напряжение питания моста
если датчик откалиброван с К-фактором Ks=2.00,
и если Е = 1В, 2е = ε.
тогда выход по деформации и по напряжению соотносятся как 2:1 например, 2000 х 10-6 = 1500 μВ/В = 1,5 мВ/В
Перевод измеренной деформации и выходного напряжения в физические величины силы и веса
При измерении силы и веса посредством датчика силы перевод деформации в физические единицы (технические) делается следующим образом:
Протокол калибровки прилагается к каждому датчику силы KYOWA.
Существует 2 типа калибровочных факторов:
А: Калибровочный фактор показывает эквивалент силы на 1х 10-6 деформации
В: Калибровочный фактор показывает эквивалент силы на 1 μВ выходного напряжения при питании моста напряжением 1В
Если применяется тензоусилитель перевод информации следующий: деформация (х10-6) х А = физическая величина
Если используется иной, чем тензоусилитель, тип прибора, перевод выходного напряжения осуществляется по формуле:
Соединение моста внутри датчика и разъема показано на рис. 1
Сопротивление между контактами приведено в табл. 1
Рис. 1 Соединение измерительного моста с разъемом
Табл. 1 Сопротивление между контактами (проводами)
Между контактами | Вход (А-С) | Вход (B-D) | A-B | A-D | B-C | C-D | |
Между проводами | RD-BK | WT-GR | RD-WT | RD-GR | WT-BK | BK-GR | |
Сопротивление моста | 350 Ω | 350 Ω | 350 Ω | 262.5 Ω | 262.5 Ω | 262.5 Ω | 262.5 Ω |
120 Ω | 120 Ω | 120 Ω | 90 Ω | 90 Ω | 90 Ω | 90 Ω |
Возможны два метода установки: стандартный и упрощенный. При стандартном методе вес груза передается только на датчики силы. При упрощенном методе применяются датчики силы, макеты датчиков силы, центрирующие устройства, распорки в различных комбинациях. Типы бункеров и резервуаров; число требуемых устройств для каждого метода установки приведены в табл. 2.
Преимущества стандартного метод:
Достоинства и недостатки упрощенного метод:
Табл.2 Типы бункеров и резервуаров и число требуемых устройств
Тип | Горизонтальный | Вертикальный цилиндр | Квадратной формы | Специальный | |
Форма | |||||
Стандартный метод | датчиков силы | 4 | 3 | 4 | 4 |
датчиков контроля | 6 to 8 | 6 | 4 to 8 | 8 | |
Упрощенный метод | датчиков силы | 2 | 1 | 2 |
Как правило, упрощенный метод не подходит для специальных типов |
опор | 2 | 2 | 2 | ||
точек контроля | 4 | 4 | 4 |
Тип подвешивания | в 1-й точке | в 2-х точках | в 3-х точках | |
Форма | ||||
стандартный метод | датчиков силы | 1 | 2 | 3 |
точек контроля | 4 to 6 | 4 to 8 | 6 | |
упрощенный метод | датчиков силы | - | - | - |
опор | ||||
точек контроля |
Примечение: стандартный метод подходит для взвешивания твердых, порошковых и жидких материалов. Упрощенный метод - тольок для жидких.
Чтобы добиться правильности измерений, присоединяйте специальные аксессуары к датчикам силы, следуя инструкциям данной страницы Датчики силы сжатия (рис. 3 и 4)
Рис. 3. Узел настройки с седлом и монтажным основанием
Рис. 4. Специальные аксессуары для датчиков силы сжатия
Седло (серия СА).
Седло крепится к объекту измерения для обеспечения точной передачи нагрузки на датчик силы. |
Монтажное основание (серия CF). Монтажное основание применяется в случаях нестабильных поверхностей объектов, а также при невозможности непосредственного крепления датчика. |
Подвижное седло (серия ER). Подвижное седло может свободно перемещаться, что позволяет исключить горизонтальную составляющую нагрузки. |
Вкладыш CIA-2. Вкладыш защищает поверхность седла от износа, вызываемого ударными нагрузками. Применяется c датчиками силы типа LC-N. |
Датчики силы растяжения (рис. 5 и 6)
Табл. 3 Величина момента затяжки крепежных болтов
Диапазон | 500 to 2kN | 5k to 20kN | 50kN | 100kN | 200kN |
Резьба | M6 | M8 | M10 | M16 | M20 |
Момент | 10N-m (1kgf-m) | 30N-m (30kgf-m) | 70N-m (7kgf-m) | 270N-m (27kgf-m) | 560N-m (56kgf-m) |
Рис. 5 Седловое соединение с основой крепления
Рис. 6 Специальные аксессуары для датчиков силы растяжения
Поворотные соединения (серия RJ) Поворотное устройство позволяет исключить влияние торсионного момента на измерения |
Проушины (серия TR) Проушины используются при измерении натяжения тросов, канатов и пр. |
Крюки (серия TH) Используются при измерении натяжения тросов, канатов и пр. |
Шаровые проушины (серия TU) Представляют собой самоустанавливающиеся элементы |
Рис. 2 Примеры правильной и неправильной установки
Правильно:
Неправильно:
Для определения точности электронной весовой системы на базе датчиков силы, качества установки датчиков и погрешностей от вибрации и др. необходимо учесть собственные погрешности датчиков силы, усилителей и влияние от изменения температуры.
Здесь, в простой форме, приведено объяснение методик расчета точности системы в случае, когда статические погрешности датчиков силы и усилителей являются основными факторами, влияющими на точность системы.
Первоначально, определяемся с точностью системы, включая точность датчиков и усилителей. Затем вычисляем точность системы по формуле:
Где
Er: точность детектирующей части
El: точность усилителя
В общем случае, точность детектирующей части вычисляется по формуле:
Где
E1: нелинейность
E2: гистерезис
E3: повторяемость
E4: температурный дрейф ноля (/град.C)
E5: температурный дрейф на выходе (/град.C)
изменение температуры
При использовании n датчиков силы:
В общем случае, точность усилителя вычисляется по формуле:
Где
E11: нелинейность
E12: температурный дрейф ноля (/град.C)
E13: температурный дрейф чувствительности (/град.C)
E14: дрейф ноля от наработки
E15: температурный дрейф чувствительности от наработки
Подбор номинального диапазона для датчика силы
Если содержимое представляет собой жидкость с низкой вязкостью, горизонтальные смещения содержимого относительно тары малы и нет ударных нагрузок можно применять следующую формулу:
Где
H: весовая нагрузка
F: вес тары
n: число датчиков силы
Если присутствует вибрация, то следует применять коэффициент 1.5 вместо 1.1 согласно уровню ускорения.
Если взвешиваемый объект - порошок или вязкая жидкость следует применять коэффициент 1.3. Если присутствует вибрация, то следует применять коэффициент 1.5.
Если горизонтальные смещения содержимого относительно тары малы, но присутствуют значительные ударные нагрузки, следует применять следующую формулу:
Где
S: максимальная ударная нагрузка
Если горизонтальные смещения содержимого достаточно велики, и присутствуют значительные ударные нагрузки, следует применять следующую формулу:
При часто повторяющихся ударных нагрузках следует применять коэффициент 1.7
Вышеупомянутые соотношения справедливы в случаях, когда нагрузка равномерно распределена по датчикам силы.
При использовании опор в системе, рекомендуется выбирать диапазон в 2 раза превышающий расчетный по приведенным выше формулам для безопасности работы.
Коррекция понижения чувствительности
При достаточно большой длине кабеля между датчиком и усилителем, сопротивление кабеля добавляется к сопротивлению мостовой схемы и может снизить чувствительность. Корректировка измеренных значений может производиться по следующей формуле:
где εi: Измеренное значение
Rg: Сопротивление моста
rl: Полное сопротивление кабеля (расчетное сопротивление см. Табл.4)
Табл. 4
Сечение, мм 2 | Число жил / диаметр жил | Расчетное сопротивление Ом/10м | Примечания |
0.08 | 7/0.12 | 4.4 | L-6,7 |
0.11 | 10/0.12 | 3.2 | L-9,10 |
0.3 | 12/0.18 | 1.17 | |
0.5 | 20/0.18 | 0.7 | |
0.75 | 30/0.18 | 0.47 | L-5, для датчиков |
1.25 | 50/0.18 | 0.28 | для датчиков |
При подключении датчиков одного типа параллельно, среднее значение выходного сигнала "е" можно определить по формуле, с учетом того, что сопротивление всех датчиков одинаково (рис. 7)
среднее значение выходного сигнала
где е1, е2.....en - выходной сигнал каждого датчика
Рис. 7
При измерениях высокоточными датчиками, подключенными посредством длинного измерительного кабеля, сопротивление кабеля и изменение температуры окружающей среды могут вносить погрешности. Функция контроля и стабилизации питания датчика на удалении позволяют минимизировать данные погрешности. (рис.8)
Рис. 8
Например, кабель с сечением 0.5 мм2 и длинной 100 м имеет сопротивление порядка 4 Ом. Если сопротивление кабеля "r" на рис. 9 равно 4 Ома, то приведенное сопротивление входных цепей будет равно 8 Ом. Входное и выходное сопротивление датчика равно 350 Ом, следовательно, напряжение на обоих плечах моста будет равно:
Где Е: напряжение питания (V)
С учетом соотношения чувствительность датчика снижается примерно на 2.2%.
Кроме того, при изменении температуры окружающей среды в процессе измерений на 10 °С, напряжение в плечах моста измениться примерно на 0.1% и точность датчика ухудшится на 0.02% от номинального выходного сигнала. При применении метода отслеживания питания датчика на удалении (дополнительная 2-х проводная линия) позволяет отследить изменения напряжения питания датчика. Этот сигнал поступает на контрольный усилитель. Затем сигнал сравнивается с образцовым и разница между ними усиливается контрольным усилителем с большим коэффициентом усиления и высокоомным входом. Контрольный усилитель дает команду блоку управления на изменение питания мостовой схемы датчика. Таким образом, питание датчика поддерживается на постоянном уровне, независимо от сопротивления кабеля. Это позволяет проводить стабильные и точные измерения. Схема метода и маркировка линий приведена на рис. 9.
Рис. 9