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需要掌握的稱重傳感器基本知識

2016-05-28 10:49:50??????點(diǎn)擊:

1、什么是稱重傳感器?

稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉(zhuǎn)換成電量信號的轉(zhuǎn)換裝置。

2、稱重傳感器的測量原理是什么?

稱重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變片組成測量橋路,利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細(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、稱重傳感器的構(gòu)造原理?

金屬電阻具有阻礙電流流動的性質(zhì),即具有電阻(Ω),其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲,一般來講,越是細(xì)長,其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時,其電阻值就會在某一范圍內(nèi)增減。因此,將金屬絲(或膜)緊貼在被測物體上,而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄,粘貼又十分完善,那麼,當(dāng)被測物體受外力而伸縮時,金屬電阻絲(膜)也會按比例伸縮,其阻值也會相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測量重量信號的。

4、稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式?

稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測對象的不同,其外形構(gòu)造也會不同。

A、比較常見的稱重傳感器的外形構(gòu)造:

圓柱形(杯柱形);S形;長方形等。

B、測重形式:

壓縮式;伸張式。

圓柱形(杯柱形)一般均為壓縮式測重形式。

S形,長方形均為壓縮式,伸張式兩用測重形式。

C、內(nèi)部金屬稱重梁形式:

一般分為單孔或雙孔形式。

D、鶴林公司使用的稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式:

圓柱形——稱重倉(壓縮式),原料粉煤灰秤(壓縮式)。

S形——皮帶秤(壓縮式),包裝機(jī)袋重秤(伸張式)。

長方形——汽車衡(壓縮式),軌道衡(壓縮式),煤粉天平秤(伸張式),固體流量計(壓縮式)。

5、稱重傳感器的電路組成?

稱重傳感器進(jìn)行測量時,我們需要知道的是應(yīng)變片受應(yīng)變時的電阻變化。通??偸遣捎脩?yīng)變片組成橋式電路(惠斯登電橋),將應(yīng)變片引起的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化來進(jìn)行測量的。

 設(shè):電橋的輸入激勵電壓為Ei,  ①

則電橋的輸出電壓△E0為:

  R1 R2

 △E0=Ei×[(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]

  輸入激勵電壓  ③  輸出電壓

令電橋的初始條件為

R1=R2=R3=R4,  ④

則△E0=0。

設(shè)電阻值R1的應(yīng)變片受應(yīng)變作用  R3 R4

后的電阻變化為R+△R,則電橋的輸 ②

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=輸入的激勵電壓

為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設(shè)計成4枚應(yīng)變片都受力作用的形式(4個工作片)。

此時 △E0=0.5mV×4=2 mV

6、傳感器的輸出靈敏度的表示方法?

電橋的輸出電壓通常用輸入激勵電壓為1V時的輸出電壓(mV/V)來表示。通常稱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?

稱重傳感器在制造過程中,為了改善它的性能,特別是改善溫度特性,一般要在應(yīng)變片電路中附加對零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變片外,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,出應(yīng)變片本身的溫度自補(bǔ)償外,又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變片的溫度系數(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)變片的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此,對電橋中串接了兩個與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時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、稱重傳感器的參數(shù)指標(biāo)(中英文對照)

Model:  STC-100Kg (型號規(guī)格)

Cap:  100Kg  (量程范圍)

Date:  2005/01/14  (生產(chǎn)日期)

S/N:  X02274 (出廠編號)

FSO:  2.9981 mV/V  (靈敏度)

Recommended Excitation:  10V AC/DC  (推薦激勵電壓)

Maximum Excitation:  15V AC/DC  (最大激勵電壓)

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分鐘蠕動)

Non Repeatability: <0.01%  (非重復(fù)性)

Zero Retum(30 minutes):  0.030% (30分鐘零點(diǎn)漂移)

Temp. Effect/℃ on Span: <0.0015% (溫度變化1℃對量程的影響)

Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% (溫度變化1℃對零點(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 Balance: ±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)

Deflecion at Rated Load: Nil (零)  (額定負(fù)荷下的傾斜度)   

Safe Overload: 150% (允許超載)

Ultimate Overload:  300% (最終超載)

9、稱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判斷引線功能。

使用萬用表的電阻檔可以具體判斷引線功能:

(見前圖)

①——②  激勵電壓輸入端(簡稱輸入端)

③——④  重量毫伏信號輸出端(簡稱輸出端)


測量引線

測量數(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,則表明傳感器已經(jīng)損壞,應(yīng)更換。

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