Преглеждания: 0 Автор: Редактор на сайта Време на публикуване: 2026-10-26 Произход: сайт
Станцията за пресоване трябва да потвърди, че малка част е поставена правилно. Тестът на конектора трябва да улови силите на вкарване и изваждане. Тестът на бутона трябва да измери контактната сила вътре в приспособление с малко свободно място. Във всеки случай сензорът трябва да пасне на наличното пространство, докато измерва силата, която има значение.
Миниатюрен сензор за сила може да осигури това измерване, но неговият размер е само отправната точка. Посоката на натоварването, монтажът, пиковата сила, качеството на измерване и електрическият интерфейс определят дали ще работи в оборудването. Това ръководство се фокусира върху миниатюрни тензометрични сензори за сила, използвани в промишлени измервания и автоматизация.
Миниатюрен сензор за сила е компактен преобразувател, който преобразува приложената механична сила в електрически сигнал. Може също да се нарече миниатюрна динамометрична клетка или преобразувател на малка сила. В зависимост от дизайна си, той измерва компресията, напрежението или и двете. Устройството за монтиране трябва да насочва предвидената сила през неговата сензорна структура.
Миниатюрата описва физическата обвивка, а не универсален диапазон на измерване. Сензори с подобни външни размери може да имат различен капацитет, твърдост и граници на претоварване. Дизайнът с нисък профил може да спести височина, но изисква повече странично пространство, докато тесният цилиндричен дизайн може да се нуждае от допълнително пространство за резби, кабели или накрайник за зареждане.
Например продуктовият каталог на FIBOS изброява FA101 с диаметър на тялото 8 mm и обща височина 6 mm, докато FA107A има диаметър на тялото 20 mm и обща височина 5 mm. И двата са с компресионен дизайн, но техните монтажни детайли се различават. Тези размери описват тези каталожни модели; те не са стандарт за размер на миниатюрни сензори.
Фигура 1. Размери на тялото на FA101 и FA107A от каталога.
Сензорът за сила измерва приложен товар, обикновено изразен в нютони. Сензорът за налягане на течността измерва налягането в газ или течност, обикновено изразено в паскали, барове или psi. Въпреки че налягането и силата са свързани чрез площта, измерването на контактната сила не осигурява автоматично разпределение на контактното налягане. Методът на отчитане и необходимото количество трябва да съвпадат.
Фигура 2. Контактната сила и налягането на течността са различни измерени величини.
В тензометричния сензор товарът предизвиква малка еластична деформация в метален чувствителен елемент. Свързаните тензодатчици променят електрическото съпротивление, когато елементът се деформира. Мостова верига преобразува тази промяна на съпротивлението в малко диференциално напрежение. В рамките на определените условия, калибрирането установява връзката между този сигнал и приложената сила.
Фигура 3. Приложената сила става използваемо отчитане чрез усещане, кондициониране и калибриране.
Сензор в стил бутон измерва силата на натискане, приложена чрез определена функция за натоварване. Може да бъде полезно под тестова глава или в компактно приспособление за компресия. Предвидената контактна повърхност, опорната зона и луфтът на кабела трябва да останат правилни след монтажа. Миниатюрните сензори за сила на бутоните трябва да се сравняват както по техния механичен чертеж, така и по техните спецификации за измерване.
За тест за натискане и издърпване изберете сензор, изрично посочен и за двете посоки. Резбованите вградени конструкции могат да се свързват между две приспособления, докато са компактни Конструкциите тип S осигуряват друго разположение за опън и компресия. Не всеки сензор в двете категории е миниатюрен и не може да се приеме, че бутонен сензор само за компресия измерва напрежението просто чрез обръщане на знака на дисплея.
Фигура 4. Подобно изглеждащите сензори може да се нуждаят от различни монтажни механизми.
Проверете кои повърхности поддържат сензора, къде влиза силата и кои зони трябва да останат свободни. Каталожният чертеж на FIBOS FA101 показва вграден монтаж, докато чертежът FA107A показва закрепване с винтове. FA201 използва резбови връзки за напрежение и компресия. Тези примери илюстрират защо инструкциите за монтаж принадлежат към модела, а не към всеки сензор с подобен външен вид.
Сензор в пътя на натоварване при натискане може да проследи как се променя силата при сглобяването на компонент. Оценяването на силата заедно с изместването може да помогне да се разграничи очакван модел на сглобяване от неправилно подравнена част, препятствие или непълно поставяне. Границите на приемане трябва да бъдат разработени за действителните части и процес; самото измерване на силата не доказва качеството на сглобяването.
Тестовете на съединители и компоненти може да изискват измервания на силата в двете посоки. Приспособленията трябва да захващат тестовия елемент, без да добавят нежелани сили на огъване или триене. Съответната спецификация може да бъде пикова сила, сила върху определен ход или повторяемост в циклите. Скоростта и подравняването на теста трябва да се контролират, така че резултатите да могат да се сравняват смислено.
Компактен сензор може да измерва силата, необходима за задействане на бутон или за контакт с малка част. Формата на върха, позицията на зареждане и скоростта на движение влияят върху теста. Ако е необходима крива сила спрямо движение, съчетайте измерване на сила с подходящо измерване на изместване и синхронизирано придобиване. Самият сензор за сила не измерва хода.
Фигура 5. Определете задачата и условията на приспособлението, преди да изберете сензора.
Фигура 6. Втори изглед на инсталация на сензор за сила, предоставен от клиента.
Започнете със скица на цялостния монтаж. Маркирайте планираната сила, опорните точки и всеки контакт, който може да носи натоварване около сензора. Решете дали имате нужда от компресия, напрежение или и двете. Ако силите или моментите в няколко посоки са част от необходимото измерване, оценете многоосно решение, вместо да очаквате едноосов сензор да ги докладва отделно.
Избройте нормалното работно натоварване, предварително натоварване или натоварване на приспособлението, очаквани пикове и необичайни събития като задръстване или удар. Проверете допустимите условия на натоварване на избрания сензор, границите на претоварване и изискванията за умора, където е приложимо. Няма единичен множител на капацитета, който да отговаря на всеки механизъм. Оценката на безопасно претоварване не е разширение на калибрирания диапазон на измерване.
Също така дефинирайте най-малката работна сила или промяна на силата, която трябва да измерите. По-големият капацитет може да осигури място за пикове, но същата малка сила след това използва по-малко от изходния диапазон, когато номиналната чувствителност е сравнима. Оценете шума, разделителната способност и грешката в единиците за сила в тази работна точка. Изберете диапазон, който побира обвивката на пълния товар, като същевременно отговаря на изискването за измерване на малка сила.
Фигура 7. Разгледайте отделно нормалните натоварвания, очакваните пикове и необичайните събития.
Тези термини отговарят на различни въпроси. Точността се отнася до съгласие с препратка при посочени условия. Повторяемостта се отнася до последователността на повтарящите се измервания при едни и същи условия. Разделителната способност се отнася до най-малката промяна, която цялата измервателна система може да различи. Дисплей с повече десетични знаци не осигурява автоматично по-добра точност.
Прочетете дали дадена спецификация за грешка се основава на пълна скала или на показанието и кои компоненти на грешката включва. Като аритметичен пример, 0,5% от 100 N обхват на пълна скала се равнява на 0,5 N. Това изчисление само по себе си не е гаранция за общата грешка на инсталираната система. Температурата, монтажът, кондиционирането на сигнала и калибрирането могат да добавят допълнителна несигурност.
Фигура 8. Точност, повторяемост и разделителна способност описват различни свойства на измерване.
Запазете място за тялото, монтажния хардуер, кабелния изход, радиуса на огъване и всякакви защитни елементи. Проверете температурата, влагата, експозицията на почистване, вибрациите и действителната степен на защита на сензора и неговите връзки. Потвърдете, че е налична съвместима електрическа конфигурация за избрания модел; опция за един модел или персонализирана версия не е по подразбиране за цялото семейство.
Преди да поискате препоръка или оферта, подгответе приложението, посока на силата, минимална работна сила, нормални и пикови натоварвания, предварително натоварване, налично пространство, монтажна скица, изисквана грешка при измерване, изисквания за цикъл или отговор, работна среда, изходен интерфейс и очаквано количество. Включете всички удари или натоварвания извън осите, така че предложеният сензор да може да бъде проверен спрямо реалната инсталация.
Приложете сила през предвидената функция за натоварване и подпрете сензора, както го изисква чертежът. Заобикалящата плоча не трябва да докосва повърхност, която трябва да остане ненатоварена, а твърдото спиране не трябва да заобикаля сензора по време на нормално измерване. Формата на контакта и състоянието на повърхността са от значение. Използвайте посочения метод на монтаж и инструкции за закрепване, а не обикновена процедура за затягане на болтове.
Фигура 9. Концепция за компресиран монтаж на FA101, базирана на каталога.
Сила извън центъра може да създаде момент на огъване, както и аксиално натоварване. Страничните сили, усукването и издърпването на кабела също могат да нарушат измерването или да превишат механична граница. Проверете тези натоварвания поотделно и в комбинация, като използвате ограниченията на производителя. Защитните ограничители или съвместимите връзки трябва да бъдат проектирани така, че да защитават сензора, без да променят планирания път на измерване.
Фигура 10. Подравняването и успоредните пътища на натоварване могат да променят това, което сензорът измерва.
Приспособление, пружина или затягащо устройство може да натовари предварително сензора преди началото на теста. Включете това физическо натоварване, когато проверявате допустимия диапазон на натоварване. Тарирането или нулирането може да премахне своя принос от показаните показания, но не премахва силата от сензора или не възстановява капацитета, вече използван от това предварително натоварване. Проучете неочакваните монтажни отмествания, преди да ги третирате като нормална тара.
Много сензори, базирани на мост, осигуряват необработен изход, определен в mV/V. Това описва изхода спрямо възбуждащото напрежение, а не готово за използване PLC напрежение. Подходяща електроника доставя възбуждане, усилва и филтрира сигнала и го преобразува в отчитане на сила или съвместим изход. Някои версии на сензора включват електроника; други изискват външен усилвател на тензометрична клетка или измервателен модул с мостов вход.
Съпоставете възбуждането и изхода на сензора към усилвателя, мостовия модул, PLC или входа за събиране на данни (DAQ). Потвърдете действителната конфигурация на модела и назначенията на щифтовете, преди да го свържете. Входът на напрежение или ток сам по себе си не прави PLC съвместим с необработен мостов сигнал.
Насочвайте сигналите на сензорите с ниско ниво далеч от захранващи кабели и източници на силни смущения, където е възможно. Следвайте инструкциите на сензора и усилвателя за екраниране и заземяване и осигурете облекчаване на напрежението, така че движението на кабела да не дърпа сензора. Потвърдете назначенията на щифтовете от действителния чертеж; цветовете на кабелите не са универсален стандарт за производители или модели.
Фигура 11. Сравнете необработения или кондиционирания изход с приемащото оборудване.
Проверете сглобената измервателна верига, а не само сензора. След монтажа и загряването, както е указано, установете подходящото референтно състояние и проверете нулевото отчитане. Приложете подходящи известни референтни сили в съответните точки и сравнете измерените стойности с изискванията за приемане. Проверете и двете посоки на зареждане, когато приложението ги изисква.
Нулирането премахва отместване; той не установява чувствителността на сензора или доказва точността в обхвата. Калибрирането характеризира отношението към еталон, докато настройката променя реакцията на измерване. Съхранявайте записи за оборудването, монтажа, условията, резултатите и всякакви настройки. Задайте интервали за повторна проверка според риска, употребата, стабилността и приложимите изисквания за качество, вместо да приемате един интервал за всяка инсталация.
Фигура 12. Проверете инсталираната система, като използвате съответните референтни сили и документирани критерии.
Да, ако конкретният модел е проектиран, монтиран и калибриран за двете посоки. Потвърдете определения диапазон и метод на зареждане за всяка посока. Проект само за компресия не трябва да се използва за тест за издърпване без изрично одобрено устройство.
Претоварването може да причини изместена нула, променена чувствителност, постоянна деформация или повреда. Ако дадено натоварване може да е надхвърлило разрешената граница, спрете да разчитате на показанията, докато сензорът и инсталацията не бъдат оценени. Връщането на дисплея до нула не показва, че сензорът остава в рамките на спецификацията.
Зависи от изхода на сензора и входа на PLC. Суровият mV/V мост обикновено се нуждае от съвместим мостов входен хардуер или усилвател. Кондиционирана аналогова или цифрова версия може да се свърже към съответстващ вход или комуникационен интерфейс, при условие че електрическите и протоколните изисквания са съгласни.
Сензорите за измерване на напрежението могат да измерват променящите се сили, когато сензорът, монтажът и електрониката отговарят на необходимата динамична реакция. Проверете честотната лента на цялата система и настройките за придобиване. Естествената честота, честотата на дискретизация и използваемата честотна лента за измерване са различни спецификации и не трябва да се заместват една с друга.
Включете чертеж за монтаж и изискванията, изброени в контролния списък за избор по-горе. Обяснете кои размери, случаи на натоварване, изходни връзки или условия на околната среда не може да поеме стандартният модел. Това помага да се определи дали е подходящ различен стандартен дизайн или персонализирана конфигурация.
