În cea de-a șasea continuare, vom descrie principiile de bază pentru determinarea greutății și construcției cântarelor.
Scalele constau din cel puțin trei părți de bază:
- suporturi de încărcare (pod de cântărire, platformă de cântărire etc.),
- celula de încărcare,
- unitate de afișare (indicator de greutate/terminal, convertor etc.).
Încărcător
Proprietățile mecanice ale suportului de încărcare au o mare influență asupra calității balanței și a cântăririi în sine. Rigiditatea structurii este extrem de importantă în construcția solzilor. În principiu, cu cât construcția este mai rigidă, cu atât este mai durabilă greutatea și cu atât transferul de sarcină la senzor este mai bun. În același timp, este o condiție prealabilă pentru îndeplinirea cerințelor metrologice pentru cântare.
Suportul de sarcină este proiectat mecanic astfel încât să fie posibil să se monteze mecanic senzorul (sau senzorii) de sarcină conectat la unitatea de evaluare în locul cel mai potrivit. Apoi convertește cantitatea măsurată (tensiune sau curent) în unități de greutate (g, kg, t) folosind un convertor și un program. Dacă este echipat cu un afișaj, afișează datele măsurate sau le trimite către perifericele conectate.
Greutatea este o proprietate, resp. o măsură a proprietăților tuturor obiectelor manifestate prin plasarea rezistenței la schimbări în starea lor de mișcare (adică inerție) și interacțiunea cu alte corpuri (adică gravitația). La cântărire, comparăm forța indusă de un corp de greutate cunoscută (greutate standard) cu forța indusă de un corp de greutate necunoscută. Masa este una dintre cantitățile fizice de bază ale SI.
Metode de cântărire
Greutatea isoscelă mecanică este una dintre modalitățile de bază în care greutatea a fost determinată în trecut. Un obiect cântărit a fost plasat pe o parte a balanței și greutățile (standardele) au fost așezate pe cealaltă, ceea ce a echilibrat sarcina greutății necunoscute, până când a existat o balanță între cele două boluri.
De-a lungul timpului, proiectarea unei astfel de scări mecanice a fost ușor modificată (de exemplu, scara arcului, Fig. 23), deși principiul a rămas același.
Încărcați celulele
În prezent, celulele de încărcare sunt utilizate pentru a măsura greutatea. În funcție de cantitatea măsurată legată de efectul greutății sarcinii, le împărțim în manometre (măsurăm tensiunea de ieșire) și senzori cu compensare electromagnetică, așa-numitul Senzori EMC (măsurăm curentul necesar pentru a ajunge la poziția de echilibru). Cea mai obișnuită metodă de cântărire este cântărirea cu manometre. În comparație cu senzorii cu tehnologie EMC, costurile de producție ale manometrelor sunt semnificativ mai mici. Un alt avantaj este că construcția suportului de încărcare este mai simplă.
Principiul de funcționare a senzorului manometrului
Celula de sarcină este formată din trei părți de bază: corpul senzorului, manometrul și puntea Wheatstone. Sarcina corpului senzorului este de a converti stresul mecanic (forța măsurată) într-o deformare precis definită a materialului corpului senzorului. Manometrul este un fir lipit de o peliculă subțire, de obicei din poliamidă. Atunci când acest material de susținere este întins, conductorul manometrului este, de asemenea, întins, adică își mărește lungimea și, în același timp, își reduce diametrul, ceea ce duce la o creștere a rezistenței. În schimb, în timpul compresiei, rezistența manometrului scade. Cu toate acestea, schimbarea rezistenței este foarte mică. Prin urmare, senzorii sunt conectați la așa-numitul Podul Wheatstone pentru a face mai ușoară evaluarea schimbării rezistenței.
Una sau mai multe celule de sarcină sunt utilizate în balanță, în funcție de proiectare, aplicație, metodă de măsurare sau limita superioară de cântărire. Dacă numărul lor este mai mare decât unul, acestea sunt conectate la o cutie de joncțiune, unde semnalele de la senzorii individuali sunt combinate și un semnal combinat merge la terminalul de cântărire printr-un cablu de conectare, care este apoi evaluat.
Indicatoarele de tensiune au diferite forme, capacități și design material. În funcție de formă, acestea pot fi îndoite, compresive, întinse etc. În funcție de material, acestea sunt fabricate din oțel, oțel inoxidabil, aluminiu etc. Capacitatea senzorilor variază de la câteva grame la sute de tone. Pentru a vă face o idee, iată câteva exemple de celule de încărcare.
Calitatea blocului de măsurare în sine (măsurăm deformarea, care este echivalentă cu greutatea aplicată) afectează durata de viață a senzorului. Blocul de măsurare este cel mai adesea realizat din material durabil (de ex. Oțel inoxidabil). În variantele mai ieftine, oțelul inoxidabil este înlocuit cu aliaj de aluminiu. Producătorii pun un mare accent pe alegerea materialului de acoperire. Senzorul este adesea expus mediului (metoda de curățare, mediu acid/alcalin etc.), deci alegerea proiectării materialului în funcție de aplicație este importantă.
Unii producători adaugă un convertor A/D (analog-digital) la celula de încărcare în sine. Aceasta transmite informații despre greutatea digitală către terminalul de cântărire în loc să măsoare nivelul tensiunii de ieșire. Acest lucru duce la un risc redus de interferență din mediu.
Avantajul senzorului de tip digital este că, în cazul unei defecțiuni, informațiile despre acesta sunt transmise la terminalul de cântărire și este posibil să se determine acolo care senzor are o eroare și care eroare. În același timp, organizația de servicii poate utiliza, de asemenea, instrumente de diagnostic pentru a diagnostica cauza.
Senzorii de îndoire au o gamă largă de utilizări. Cele mai frecvente aplicații sunt la cântarul platformei, buncărele, cântarele centurii etc. Sarcina aplicată senzorului va face ca fasciculul să se îndoaie. După cum se poate vedea din figură, influența cuplului este utilizată aici, care deformează corpul senzorului și deformarea este măsurată prin intermediul unui circuit de punte.
Acest tip de senzor este împărțit în două subcategorii, și anume senzori de presiune și senzori de tiraj (Fig. 27 este un senzor de presiune). Utilizarea lor este cel mai adesea în buncărele, în cazul senzorilor de împingere în cântaruri suspendate sau buncărele suspendate. Aparatele de măsurare a tulpinilor sunt utilizate pe scară largă și sunt fabricate milioane. Cu toate acestea, au limitele lor. Principala este acuratețea care poate fi atinsă în aplicarea lor. De aceea a fost dezvoltat un alt principiu de măsurare a forței aplicate, folosind un magnet permanent, o bobină și un optocuplator. Folosind aceste elemente, putem măsura greutatea cu o precizie și viteză mai mari.
Inițial, construcția senzorului EMC era compusă din mai multe elemente și materiale diferite. Cu toate acestea, experiența a arătat că utilizarea diferitelor materiale a dus la expansiune termică diferită și acest lucru a cauzat eliberarea și pierderea parametrilor metrologici. Prin urmare, astăzi senzorii EMC sunt fabricați dintr-o singură bucată de material (de exemplu, aliaj de aluminiu).
Cum funcționează sistemul de cântărire cu compensare electromagnetică?
Greutatea probei cântărite este compensată de forța magnetică a bobinei prin care curge curentul. Senzorul optic de poziție detectează că maneta s-a deplasat în afara echilibrului. Maneta este conectată la o bobină prin care curge curent. Această bobină este situată în câmpul unui magnet permanent. Bobina este setată astfel încât maneta să revină în poziția de încărcare de echilibru. Curentul care trece prin bobină este transmis ca un semnal, care este evaluat ca o citire a greutății (Fig. 29).
Spre deosebire de tensometre, cântarele cu tehnologie EMC au opțiunea de a monta o greutate de calibrare internă. Această funcție vă permite să reglați (setați) balanța fără a utiliza o greutate de referință externă. O caracteristică avantajoasă a acestei tehnologii este rezistența la suprasarcină și, în același timp, obținerea unei precizii ridicate. Principiul EMC face posibilă măsurarea cu o precizie de până la 0,0001 mg.
Indicator de greutate (terminal)
Așa cum am scris la început, sistemul de cântărire este format din cel puțin trei părți principale. Nu în ultimul rând, indicatorul de greutate se numește și terminal. Este utilizat în principal pentru a converti cantitatea măsurată în formă digitală și pentru a afișa sau procesa această măsurare.
Cântarele echipate cu un indicator cu afișaj sunt cel mai des utilizate în practică. Utilizatorul poate citi rezultatul măsurătorii direct de pe afișaj. Terminalele sunt de obicei echipate cu software pentru diverse aplicații, cum ar fi numărarea pieselor, cântărirea limită, dezafectarea, dozarea. Datele de pe indicator pot fi transferate pe alte dispozitive, un computer sau o imprimantă. Designul carcasei externe a bornelor de cântărire este diferit. Selecția trebuie să țină cont de mediul în care va fi utilizat balanța, metoda de curățare a acestuia, cine îl va folosi și ce material va fi cântărit pe el.
Greutatea ca mijloc de bază de măsurare a greutății, care afectează economia și calitatea în companii, necesită îngrijire regulată. Pentru funcționarea corectă a balanței este necesară întreținerea și verificarea periodică a măsurătorii corecte.