稱(chēng)重傳感器
1. 什么是稱(chēng)重傳感器?
稱(chēng)重傳感器是用來(lái)將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。
2. 稱(chēng)重傳感器的測(cè)量原理是什么?
稱(chēng)重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量橋路,利用金屬電阻絲在張力作用下伸長(zhǎng)變細(xì),電阻增加的原理,即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的(應(yīng)變,就是尺寸的變化)。
3. 稱(chēng)重傳感器的構(gòu)造原理?
金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的性質(zhì),即具有電阻(Ω),其阻值依金屬的種類(lèi)而異。同一種金屬絲,一般來(lái)講,越是細(xì)長(zhǎng),其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時(shí),其電阻值就會(huì)在某一范圍內(nèi)增減。因此,將金屬絲(或膜)緊貼在被測(cè)物體上,而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄,粘貼又十分完善,那么,當(dāng)被測(cè)物體受外力而伸縮時(shí),金屬電阻絲(膜)也會(huì)按比例伸縮,其阻值也會(huì)相應(yīng)變化。地磅秤稱(chēng)重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在金屬稱(chēng)重梁上進(jìn)行測(cè)量重量信號(hào)的。
4. 稱(chēng)重傳感器的外形構(gòu)造與測(cè)重形式?
稱(chēng)重傳感器的外形構(gòu)造隨被測(cè)對(duì)象的不同,其外形構(gòu)造也會(huì)不同。
A.比較常見(jiàn)的稱(chēng)重傳感器的外形構(gòu)造:
柱式;S型;輪輻式;環(huán)式;碟式;箱形等。
B.測(cè)重形式:
正應(yīng)力測(cè)量(柱型、單點(diǎn)式等),剪應(yīng)力測(cè)量(雙剪切梁式、部分S型、輪輻式等)
又可分為壓式(柱式、碟式等)、拉式(部分S型傳感器、環(huán)式傳感器)、拉壓兩用(部分柱式、輪輻式、S型等)
C.彈性元件內(nèi)部應(yīng)變梁的結(jié)構(gòu)形式:
平行梁、剪切梁等
D.不同結(jié)構(gòu)形式的傳感器的應(yīng)用對(duì)象:
柱式——大噸位汽車(chē)衡、輪道衡、料斗秤、料罐秤,試驗(yàn)機(jī),力值監(jiān)控與測(cè)量等;
S型——用于料斗秤、料罐秤、包裝機(jī),材料試驗(yàn)機(jī)等;
雙剪切梁式——汽車(chē)衡、軌道衡等;
單點(diǎn)式——天平、計(jì)價(jià)秤、計(jì)數(shù)秤、平臺(tái)秤,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)重量控制及測(cè)量;
5. 稱(chēng)重傳感器的電路組成?
稱(chēng)重傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí),我們需要知道的是應(yīng)變計(jì)受到載荷時(shí)的電阻變化。通常采用應(yīng)變計(jì)組成橋式電路(惠斯登電橋),將應(yīng)變計(jì)引起的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。
設(shè):電橋的輸入激勵(lì)電壓為Ei,則電橋的輸出電壓△E0為:△E0=Ei×[(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]
令電橋的初始條件為 R1=R2=R3=R4,則△E0=0。
設(shè)電阻值R1的應(yīng)變計(jì)受應(yīng)變作用后的電阻變化為R+△R,則電橋的輸出電壓△E0為:△E0=Ei[△R/(4R+2△R)]≌(△R/4R)Ei (R>>△R)
由于△R=R×K0×ε,所以△E0=(Ei×K0×ε)/4
例如,設(shè)K0=2,ε=1000×0.000001, Ei=1V
則: △E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV
式中 K0=系數(shù)(一般為2)
ε=應(yīng)變系數(shù)(一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當(dāng)于10~40Kgf/mm2。)
Ei=輸入的激勵(lì)電壓
為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設(shè)計(jì)成4枚應(yīng)變計(jì)都受力作用的形式(4個(gè)工作片)。
此時(shí) △E0=0.5mV×4=2 mV
6.傳感器的輸出靈敏度的表示方法?
傳感器響應(yīng)(輸出)的變化對(duì)相應(yīng)的激勵(lì)(施加的載荷)變化的比。傳感器的輸出靈敏度采用額定載荷狀態(tài)電橋的輸出電壓與輸入激勵(lì)電壓之比值(mV/V)來(lái)表示。通常稱(chēng)傳感器的輸出靈敏度。
7. 為什么傳感器內(nèi)部要加補(bǔ)償電路?
稱(chēng)重傳感器在制造過(guò)程中,為了改善它的性能,特別是改善溫度特性,一般要在應(yīng)變計(jì)電路中附加對(duì)零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變計(jì)外,其中還增加了各種補(bǔ)償電阻。
零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)哪康氖潜M量減小電橋零點(diǎn)隨溫度的變化,因此,除應(yīng)變計(jì)本身的溫度自補(bǔ)償外,又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變計(jì)的溫度系數(shù)不同的電阻元件(如銅電阻或鎳電阻等),以加強(qiáng)補(bǔ)償作用。
靈敏度補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小輸出電壓隨溫度的變化,即補(bǔ)償彈性體的彈性系數(shù)和應(yīng)變計(jì)的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此,對(duì)電橋中串接了兩個(gè)與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時(shí)電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡,額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。
8. 稱(chēng)重傳感器的參數(shù)指標(biāo)(中英文對(duì)照)
Model: STC-100Kg (型號(hào)規(guī)格)
Cap: 100Kg (量程范圍)
Date: 2007-05-28 (生產(chǎn)日期)
S/N: 123456 (出廠編號(hào))
FSO: 2.9981 mV/V (靈敏度)
Recommended Excitation: 10V AC/DC (推薦激勵(lì)電壓)
Maximum Excitation: 15V AC/DC (激勵(lì)電壓)
Output at Rated Load: 2.9981 mV/V (額定負(fù)荷輸出)
Non Linearity: <0.020% (非線性)
Hysteresis: <0.020% (滯后)
Creep(30 minutes): 0.029% (30分鐘蠕變)
Non Repeatability: <0.01% (重復(fù)性)
Zero Retum (30 minutes): 0.030% (30分鐘零點(diǎn)漂移)
Temp. Effect/℃ on Span: <0.015% (溫度變化1℃對(duì)量程的影響)
Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% (溫度變化1℃對(duì)零點(diǎn)的影響)
Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ (溫度補(bǔ)償范圍)
Operating Temp. Range: -20 to 60℃ (工作溫度范圍)
Zero Balanc : ±1% (零點(diǎn)平衡)
Input Resistance: 380±5Ω (輸入阻抗)
Output Resistance: 350±3Ω (輸出阻抗)
Insulation Resistance(50VDC): >5000MΩ (絕緣電阻)
Safe Overload: 150% (安全過(guò)載)
Ultimate Overload: 300% (極限過(guò)載)
9. 稱(chēng)重傳感器引線功能的具體判斷方法
由于不同生產(chǎn)廠家的傳感器引線的顏色不同,所以不能以具體顏色來(lái)判斷引線功能。
使用萬(wàn)用表的電阻檔可以具體判斷引線功能:
(見(jiàn)前圖)
①——② 激勵(lì)電壓輸入端(簡(jiǎn)稱(chēng)輸入端)
③——④ 重量毫伏信號(hào)輸出端(簡(jiǎn)稱(chēng)輸出端)
測(cè)量引線 測(cè)量數(shù)據(jù) 功能確認(rèn)
①——② 380±5Ω 輸入端
③——④ 350±3Ω 輸出端
①——③ ①——④ 300±3Ω 數(shù)值相等電橋平衡
②——③ ②——④ 300±3Ω 數(shù)值相等電橋平衡
注:若出現(xiàn)不相等的數(shù)據(jù)時(shí),則表明汽車(chē)地磅傳感器已經(jīng)損壞,應(yīng)更換。
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