Elektronik Weighing'te Transducers'e Giriş

Elektronik ağırlık sistemleri tarım, lojistik, üretim ve laboratuvar analizi ile ilgili operasyonlar için merkezidir. Bu alanlarda, hatanın marjı daraltır. Birkaç gram farmasötik bir formülasyonda veya hafif bir diskreplik içinde bir kamyon yükü, bu sistemlerin doğruluğu önemli bir elektrik sinyaline yol açan bileşenlerdir; Bu makalede, farklı ölçümler noktasında başlar - sensörler arasında, transdüserler arasında temel bir rol oynarlar.

Weighing Systems'de Transducers Nedir?

En katı teknik anlamda, transducer, bir tür enerjiyi başka bir şeye dönüştürmek için bir cihazdır. Elektronik olarak tartma, bu dönüşüm neredeyse her zaman elektrik gerilimi veya mevcut.Bir nesne bir ölçek üzerine yerleştirilirken, ağırlık transducer içinde bir algılama elemanına bir güç verir.Bu element deforms veya değişiklikler.

Bu dönüşüm kalitesi doğrudan son okumanın doğruluğunu belirler. En sofistike dijital işlemci bile gürültülü veya doğrusal olmayan transdüser için telafi edemez. Bu nedenle, doğru transducer seçmek ve güvenilir ölçümlere ulaşmak için doğru kritiktir.

Elektronik Weighing'te Transducers Ortak Türleri

Birçok transdüser teknolojileri var olsa da, üç birincil tür ağırlık endüstrisine hükmedmektedir: su hatları, pastazoelektrik transdüserleri ve kapasitif transdüsers. Her biri farklı işletim ilkeleri, avantajları ve ideal kullanım vakaları vardır.

Strain Gauge Yük Hücreleri

Strain ölçüm yükü hücreleri, endüstriyel ve ticari ağırlıkta en yaygın transdüser tarafından yönetilir.Onlar pastazivitenin prensibine odaklanırlar - iletkenin genişletildiği veya sıkıştırıldığı zaman, bir yük hücresi bir metal yapısına bağlanır (genellikle çelik veya alüminyum).

Strain ölçüm yükü hücreleri mükemmel doğrusallık, tekrarlanabilirlik ve uzun vadeli istikrar sunar. Birkaç gramdan birkaç yüz tonlara kadar kapasitede kullanılabilirler.Doğru tasarım ve tazminatla,% 0.02'lik bir ölçek elde edebilir.Bu nedenlerle, platform ölçeklerinde kullanılırlar, tartbridges, tezgah ölçekleri ve dolum sistemleri.

Piezoelektrik Transducers

Piezoelektrik transdüserleri, doğrudan mekanik strese yanıt vermek için bir elektrik yükü oluşturur, algılayıcı element için dış bir güç kaynağı gerektirmez. Bazı kristal malzemeler, örneğin kurtz veya seramik gibi, doğrulanmış bir yük üretir.Bu gerilim, özellikle dinamik veya dalgalanma yükleri için faydalıdır - ağırlık değişikliklerine veya hangi kuvvetlerin dahil olduğu durumlarda.

Ortak kullanımlar kontrolleri, şok yükü izleme ve yüksek hızlı dolum makineleri içerir. Ancak, pastazoelektrik sensörleri statik ağırlık için ideal değildir, çünkü şarj zamanla sızdırılabilir, sürüklenmelere ve dikkatli bir şekilde gürültüden kaçınmak için yüksek performanslı koruyucu gerektirir.

Capacitive Transducers

Capacitive transducers, bir diyafram veya plakanın uygulanmasının neden olduğu kapasitede değişiklikleri ölçür. Kilometreler ölçeklere yerleştirilirken, iki sabit plaka değişiklikleri arasındaki mesafe, kapasitance'ı değiştirebilir ve tam olarak ölçebilir ve ağırlık okumasına dönüştürülür.

Ağır endüstriyel kullanım için deformasyon ölçüm hücrelerinden daha az yaygındır, ancak düşük güç tüketimi, basit inşaat ve aşırı yüklemeye karşı direnç sunar. ana dezavantajları nem ve dielektrik kirliliğine karşı duyarlıdır, bu da kapasitance okumasını etkileyebilir.

Transducers Ölçülmeyi Nasıl Geliştirir

Elektronik bir ağırlık sisteminin doğruluğu, transducer'in tutarlı, lineer ve düşük boyutlu sinyal üretme yeteneğine bağlıdır. Yüksek kaliteli transdüsers birkaç temel şekilde doğruluk geliştirir.

Linearity

Linearity, çıktı sinyalinin tüm ölçüm aralığında düz bir çizgiyi nasıl takip ettiğini ifade eder. Mükemmel lineer transducer, tam olarak uygulanan güçlere göre orantılı olarak olan bir sinyal üretecektir. Lineer olmayanlar, kalibrasyon yoluyla düzeltilebilecek hataları sunar, ancak daha lineer transser'i tasarımla daha basit ve daha güvenilir bir şekilde düzeltir.Modern sulu yük hücreleri doğrulanmış geometriler% 0.02'den daha az lineer hataları elde eder.

Hysteresis ve Tekrarlanabilir

Hysteresis, yükün yukarıdan veya aşağıdan yaklaştığına bağlı olarak farklı olduğu ortaya çıkar (örneğin, yük yük yüklenmemesine karşı yükleme) Tekrarlanabilirlik, aynı yükün aynı koşullarda çok fazla kez uygulanabildiği zaman aynı şekilde üretebilme yeteneğidir.

Sıcaklık Açıklama

Çevre sıcaklık değişiklikleri, transdüserin sıfır dengesini ve duyarlılığını etkileyebilir. Yüksek kaliteli transdüserler sıcaklık tazminatı dahil - yerleşik depolarda veya ölçekler yoluyla - bu etkileri en aza indirmek için. uygun tazminat ile, sıcaklık hızları nedeniyle ölçüm hataları, derece düşük seviyelere göre% 0.001 azaltılabilir.

Creep ve Zaman Zamanını Belirledi

Creep, transducer'in zamanında sürekli yük altında değiştirilmesidir. Metal ve bağ malzemelerinin viskopik özelliklerini de beraberinde getirir. İyi transducer tasarımı, bu okumaların hızlı ve doğru bir şekilde optimize edilmesi için en iyi zaman alır - uygulamadan sonra stabilize etmek için zaman alır - aynı zamanda dikkatli mekanik tasarım sayesinde hızlı bir şekilde büyür.

Transducer Performansını Etkileyen Faktörler

En iyi transducer bile yükleme ortamı veya bakım uygulamaları yetersizse kötü performans gösteren faktörleri anlamak, operatörlerin uzun vadede doğruluğu sürdürmelerine yardımcı olur.

Çevre Koşulları

  • [FONT:0]Temperature aşırılar:[Dönder:[Dönder: 1) Rehind aralığının ötesinde, en iyi transdüser bile sürüklenecektir.Veri tablo özellikleri sınırlarına yakın olarak çalıştırılabilir veya hatayı iki katına çıkarabilir.
  • [FONT:0)Humidity ve nemse:[DÜT:1) Moisture, köprü dengesini değiştiren sızıntı yollarına veya köprüyü değiştiren sızıntı yollarına neden olabilir. Hermetically mühürlenmiş yük hücreleri ıslak veya yıkanmış ortamlar için önerilir.
  • [FONT=0]Vibration ve şok: [Dönder: Sürekli vibrasyon gürültüyü artırabilir ve mekanik yorgunluklara neden olabilir. Şok Yükler (örneğin, ağır bir nesneyi bırakın) transdüser yapısını kalıcı olarak zarar verebilir.
  • [FONT:0)Chemical maruziyet:[DÜDÜT:1) Saldırganlık kimyasalları transdüser konutuna saldırabilir ve sustuğunu düşürür ve uygun kaplamalar koruma sağlar.

Mekanik Giysi ve Fatigue

Tekrar yükleme ve yüklenme, özellikle yüksek seviyelerde, sonunda transducer'in esnek elementinde mekanik aşınmaya neden olur. Yorgunluk çatlakları geliştirmek, kullanılamaz okumalara veya doğru başarısızlıklara yol açabilir. Düzenli denetim ve recalibrasyon, üreticinin programına göre erken bir aşınma belirtileri yakalayabilir.

Kalibrasyon ve Drift

Zamanla, tüm transdüserler bazı sürükleniyor - aynı koşullarda, bileşenleri yaşlanmak, bağda değişiklikler veya çevresel maruz kalma nedeniyle yavaş bir değişim. Düzenli kalibrasyon (hem sıfır hem de katlibrasyon) yüksek ücretli uygulamalar için altın standarttır.

Elektrik Gürültü ve Interference

Bir transducer'ten düşük seviyeli analog sinyal, motorlardan elektrik gürültüye duyarlıdır, fluorescent ışıklar, radyo vericileri ve yakın güç hatlarıdır. Shielding, uygun zeminleme, bükülmeli kablolama ve ayırıcı yükselteçlerin kullanımı gürültüyü hafifletebilir. Sert elektrik ortamlarda, dijital transdüserler (kendi analog-dijital dönüşümle) bazen gürültüye karşı bağışıklık sağlayan bir dijital sinyal iletileri iletmektedir.

Düzenli Kalibrasyonun Önemi

Kalibrasyon, transducer'in bilinen bir standarda aktarılması ve hataları ortadan kaldırmak için sistemi ayarlayabilme sürecidir. Transducer mükemmel değildir; her birim küçük üretim varyasyonları vardır ve zamanla kaybolacaktır. Düzenli kalibrasyonu isteğe bağlı değildir - ticaret, güvenlik veya kalite kontrolü için kullanılan herhangi bir ağırlık sistemi temel bir gerekliliktir.

Kalibrasyon genellikle iki adım içerir: sıfır kalibrasyon ( ölçek üzerinde yük olmadan) ve yay kalibrasyonu (bililen bir referans ağırlığı ile). Bazı sistemler aynı zamanda aralıkta birden fazla ağırlık kullanarak lineerlik kalibrasyonunu gerçekleştirir. Modern dijital göstergeler kalibrasyon parametrelerini depolayabilir ve hatta doğrusal olmayanlıkları telafi etmek için çok yönlü düzeltme eğrileri uygulayabilir.

Kritik uygulamalar için, ISO/IEC 17025 veya NIST Handbook 44 gibi birçok endüstri standartlarını takip eder ve denetimler için belge sağlar.

Transducer teknolojisi daha yüksek doğruluk, daha iyi güvenilirlik ve toplam mülk maliyeti için taleplerle gelişmeye devam ediyor. Birkaç ortaya çıkan trend, alanı yeniden şekillendiriyor.

Dijital Yük Hücreleri

Geleneksel analog yük hücreleri, aktarma sırasında gürültüye dayanıklı ve dönüştürülmelidir bir sinyal çıktı. Dijital yük hücreleri analog-enerji dönüştürücüleri doğrudan sensöre entegre eder.Bu yaklaşım birkaç avantaja sahiptir: sinyal, gelişmiş güvenilirlik ve bakım sırasında dijital yük hücreleri kullanır.

Mikroelectromechanical Systems (MEMS) Transducers

MEMS teknolojisi, zaten başarılı bir ölçüm ve baskı sensörlerinde yaygındır, kuvvet ve ağırlık ölçüm için uyarılır. Bu küçük silikon tabanlı transdüserler düşük maliyette ve kompakt cihazlara entegre edilebilir.Mevcut MEMS yük hücreleri daha düşük kapasitelerle sınırlıyken, akıllı paketleme, giyilebilir sağlık monitörleri gibi yüksek hacimli ve düşük maliyetli uygulamalar için potansiyel sunar ve IoT tabanlı transdüserler hızla gelişiyor.

Kablosuz ve Battery-Powered Transducers

Kablosuz yük hücreleri kablolara ihtiyacı ortadan kaldırır, yükleme maliyetini azaltır ve uzaktan veya hareketli uygulamalarda kullanım sağlar. Genellikle Bluetooth Low Energy veya endüstriyel ISM-band vericileri gibi düşük güç radyo protokolleri kullanır. Battery life, ağırlıklar arasında yıllarca zaman geçirebilir.Bu sistemler özellikle tank ağırlıkları için yararlıdır, tarla operasyonlarında kullanılan söndürücüler ve taşınabilir ölçekler için kullanışlıdır.

Bütünleşik Teşhis ve Tahmin Edici Bakım

Gelişmiş transdüserler şimdi sıcaklık, nem ve suşik için sensörler içerir, sağlık izlemek için gemi işleme ile birlikte.Onlar, dinamik yorgunluk tasarım hayatına yaklaştığında veya çevresel koşullar doğru zaman transducer verilerinin planlanmamış olduğu tahmin edilebilir bakım aralıkları azaltır.

Transducers'i seçmek için pratik değerlendirmeler

Belirli bir ağırlık uygulama için doğru transducer seçmek, doğruluk, kapasite, çevresel toleransı dengelemeyi ve maliyeti içerir. İşte önemli kurallar.

  • [FONT:0)Kapşehir ve güvenlik faktörü:) Bir transdüser olarak en az% 20 ila% 50'yi aşırı hasardan kaçınmak ve yorgunluk hayatını sağlamak için beklenen yükün üzerinde seçin.
  • [FONT=0) Adaylık sınıfı:[Dönetici için geçerli olan uygulama için, OIML veya NTEP'nin gerekli yük hücreleri onayladığı (örneğin, sınıf III, sınıf IIIL) minimum yük hücre performansını belirtir.
  • [FONT:0)Environmental koruma:) İngresyon koruma puanı (örneğin, IP67, IP68) işletim ortamına kadar paslanmaz çelik yük hücreleri seçin.
  • [FONT:0) Donanımı: [Dönetici:[Dönetici:0)) Proper montaj, transdüserin kendisi kadar önemlidir. Rocker pins, kendi kendine bağlı tepeler ve genişleme toplantıları termal genişleme ve yan kuvvetler için telafi eder.
  • [FONT:0]Signal tipi:[Dönetici:[Dönetici: 0,0) Analog (mV/V) veya dijital? Analog kısa kablo kullanımı ve kontrollü ortamlar için iyidir; dijital uzun kullanım veya gürültülü alanlarda daha iyidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Transducers, elektronik ağırlık sistemlerinin rakip kahramanlarıdır. Mekanik kuvvetin bir ölçek satın alma işleminin gün sonra güvenilir okumalar sun olup olmadığını doğru bir elektrik sinyaline dönüştürme yeteneği vardır. ubiquitous correct load cell to uzmanlık pastazoelektrik ve kapasitive tasarımları, her transducer tipi, yüksek menzilli bir birim satın alma meselesi değildir - uygun seçim, yükleme, çevresel koruma ve düzenli kalibrasyona bağlıdır.

Teknoloji ilerledikçe, dijital yük hücreleri, MEMS cihazları, kablosuz araçlama ve yerleşik teşhisler, ürün kalitesi, yasal uygunluk ve operasyonel verimlilik konusunda ağırlık verenlerin sınırlarını zorlamaya devam edecektir.