Pregleda: 0 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 2026-11-05 Izvor: stranica
Senzor sile kroz otvor, koji se također naziva prstenasta mjerna ćelija ili opterećujuća pločica, prstenasti je pretvarač sile sa središnjim otvorom za vijak, šipku ili osovinu. Mjeri aksijalnu silu, najčešće kompresiju, u sklopovima gdje bi čvrsta mjerna ćelija blokirala mehanizam. Sam otvor ne određuje kako se senzor mora opteretiti: navedene površine za utovar i potporu definiraju putanju mjerenja.
Za OEM opremu i istraživačke uređaje, počnite s tri pitanja: koja se sila mora izmjeriti, kamo ta sila putuje i kako će je obuhvatiti cijeli lanac mjerenja? Ovaj vodič uspoređuje dizajn mjerača naprezanja i piezoelektrika, zatim pokriva dimenzioniranje provrta i kapaciteta, instalaciju, PLC ili DAQ vezu i instaliranu kalibraciju. Da biste vidjeli tipične formate, pregledajte FIBOS raspon senzora sile krafne.
Prolazna rupa opisuje otvor koji prolazi kroz senzor. Krafna opisuje svoj prstenasti oblik. Podloška za opterećenje obično naglašava ugradnju oko spojnice ili unutar stisnute hrpe. Dobavljači koriste ove nazive s određenim preklapanjem, stoga usporedite crteže i upute za instalaciju umjesto da nazive tretirate kao međusobno zamjenjive specifikacije. FUTEK-a Kategorija mjerne ćelije kroz rupu ilustrira ovu terminologiju.
Ovo su senzori sile, a ne senzori tlaka tekućine. Sila se izražava u njutnima ili kilonjutnima. Kontaktni pritisak također ovisi o efektivnoj kontaktnoj površini i njegovoj raspodjeli; očitavanje sile ne osigurava automatski tu raspodjelu.
Tipični prstenasti senzor s jednom osi mjeri komponentu aksijalne sile koja se prenosi kroz predviđenu senzorsku strukturu. U vijčanom spoju, senzor može biti stisnut ispod matice dok je vijak zategnut. U sklopu prirubnice, opterećenje može ući kroz unutarnji prstenasti element i izaći kroz vanjsku prirubnicu. Ovi aranžmani zahtijevaju različite alate.
Središnja rupa ne čini senzor momentom, radijalnom silom ili višeosnim pretvaračem. Niti to znači da rotirajuća osovina može dodirivati provrt. Potvrdite nazivni smjer mjerenja i osigurajte prostor za pokretne dijelove.
U dizajnu mjerača naprezanja, sila lagano deformira elastični element. Vezani mjerači mijenjaju otpor, a premosni krug tu promjenu pretvara u mali električni signal. Uz stabilnu pobudu i prikladno kondicioniranje signala, ovaj pristup podržava trajna opterećenja kao i promjenjiva opterećenja. Dinamička izvedba i dalje ovisi o montiranoj strukturi i elektronici.
Za most nazivne vrijednosti 2 mV/V s pobudom od 5 V, nazivni izlaz pune skale je 10 mV. Ovo je ilustrativni izračun, a ne specifikacija modela FIBOS . Takav signal općenito treba premosni ulaz ili instrumentacijsko pojačalo prije nego što ga konvencionalni PLC analogni ulaz može pouzdano očitati.
Podloška s piezoelektričnom silom stvara električni naboj kada je njezin senzorski materijal mehanički opterećen. Pojačalo naboja pretvara ovaj signal u koristan napon. Pristup je koristan za brze promjene sile, dok dovoljno sporo slabljenje signala i kontrolirani pomak također mogu omogućiti mjerenja u definiranom kvazistatičkom intervalu. Ne treba pretpostaviti da će neograničeno dugo držati stabilno apsolutno očitanje.
Kistler to objašnjava kvazistatičko mjerenje ovisi o izolaciji i niskofrekventnom ponašanju pojačala naboja. Za test dugog držanja, usporedite prihvatljivi drift i trajanje mjerenja s kompletnom specifikacijom sustava prije odabira piezoelektričnog senzora.
FIBOS FE011 kataloška slika proizvoda. Senzor izlaznog punjenja zahtijeva kompatibilne instrumente punjenja.
Podloška tereta stane unutar komprimirane putanje tereta, često oko zatvarača. Njegova ugradnja može zahtijevati određene podloške za uvođenje opterećenja, završnu obradu površine ili mehaničko prednaprezanje. Provjerite kontaktnu površinu ležaja, a ne samo nazivnu veličinu vijka. Sučelje opisuje svoje LW podloška za opterećenje kao proizvod kroz rupe za mjerenje napetosti spojnica; taj opis primjene ne utvrđuje kompatibilnost sa svakim spojem.
Unutar raspona FIBOS , FA1339 mjerna ćelija za podlošku vijka navedena je sa kompresijom kao smjerom opterećenja i nazivnim izlazom 1–2 mV/V , što ga svrstava u lanac mjerenja izlaza mosta. Provjerite njegov crtež za provrt, područje ležaja i potreban potporni alat prije nego što ga uskladite s određenim spojem.
Neki prstenasti senzori odvajaju priključak za punjenje od montažne prirubnice. Središnji otvor prima šipku ili osovinu, dok strojno obrađene prstenaste značajke i uzorci vijaka određuju kako sila prolazi između stroja i elastičnog elementa. FUTEK-a Opis LTH500 , na primjer, razlikuje značajke unutarnjeg utovara i vanjske potpore. Nemojte prenositi tu instalacijsku geometriju na drugi model bez provjere njegovog crteža.
Katalog FIBOS FA128 prikazuje središnji prolaz osovine, prstenasti kraj za utovar i pričvršćenje prirubnice na fiksno sjedište. To je koristan primjer kada se procjenjuje raspored stroja koji treba središnji otvor. Počnite s FA128 stranica proizvoda , zatim potvrdite trenutni crtež i raspored montaže za odabranu verziju. Katalog identificira kompresiju kao svoj smjer učitavanja; rupa ne znači sposobnost zatezanja.
FIBOS FA128 kataloška slika proizvoda i dijagram smjera kompresije. Potvrdite crtež modela za sučelja za utovar i podršku.
Geometrija montaže i senzorska tehnologija odvojeni su izbori. Senzor u obliku podloška može koristiti mjerače naprezanja ili piezoelektrični materijal. Katalog FIBOS FE011, na primjer, prikazuje kvarcni senzor u obliku prstena namijenjen za rad s instrumentima za punjenje. Ovo je drugačiji električni mjerni lanac od izlaza mosta FA128.
U tablici u nastavku sažeto je prikazano kako se dvije senzorske tehnologije razlikuju nakon što su ugrađene u format s otvorom. Koristite ga za izbor tehnologije u uži izbor, zatim potvrdite vlastite specifikacije odabranog modela.
| Točka usporedbe | Mjerač naprezanja Senzor kroz rupu | Piezoelektrična sila |
|---|---|---|
| Izlaz signala | mV/V signal mosta | Električni naboj (pC) |
| Potrebna elektronika | Pobuda plus premosno pojačalo ili premosni DAQ ulaz | Pojačalo za punjenje i specificirani tihi kabel |
| Statička ili zadržana opterećenja | Prikladno za kontinuirana čitanja | Ograničen pomakom i vremenskom konstantom; kvazistatičan samo u određenom intervalu |
| Brze prijelazne pojave | Ograničeno montiranom strukturom i propusnošću za kondicioniranje | Tipično prikladno za brze promjene sile |
| Izravna PLC veza | Samo preko premosnog modula ili pojačala | Nikad izravno; prvo upotrijebite pojačivač naboja |
| Tipične namjene | Sila stezanja, praćenje pritiska, držanje predopterećenja | Udar, rezanje i visokodinamički ispitni događaji |
Senzor ispod glave matice ili vijka može pomoći u mjerenju tlačne reakcije povezane s predopterećenjem vijka, pod uvjetom da predviđena kontaktna sila prolazi kroz njega. Ovo podržava testove razvoja spojeva, postavljanje stezanja i usporedbu metoda zatezanja. Sam moment pritezanja nije ista veličina kao napetost vijka: trenje i stanje spojeva utječu na njihov odnos.
Navedite je li cilj početno predopterećenje, njegova promjena tijekom rada ili vanjska sila primijenjena na sklop. Nakon zatezanja, promjena opterećenja podloške ne mora biti jednaka cjelokupnoj vanjskoj sili jer spoj i pričvršćivač dijele opterećenje prema svojoj krutosti i kontaktnom stanju.
Središnji otvor može sačuvati prolaz alata ili aktuatora dok senzor mjeri aksijalnu reakcijsku silu. U preši to može podržati praćenje sile u odnosu na vrijeme ili sile u odnosu na položaj. Odlučite gdje se senzor nalazi u odnosu na vodilice, ležajeve i alat: trenje ili drugi potporni put između senzora i obratka može uzrokovati razliku između izmjerene reakcije i stvarne procesne sile.
Glava za utovar i podesivo donje učvršćenje u opremi za prešu.
Za sveučilišne i razvojne laboratorije, prstenasti senzor može ostaviti mjesta za šipku za uzorke, vijak za podešavanje ili koaksijalno učvršćenje. Definirajte najmanji prirast korisne sile, očekivano predopterećenje, trajanje ispitivanja i potrebnu sinkronizaciju s pomakom ili drugim kanalima. Mali otvor ili tijelo niskog profila sami po sebi ne jamče korisnu rezoluciju male sile.
Provjerite najveći prolazni promjer, uključujući vrhove navoja, tolerancije, odstupanje i pristup sklopu. Zatim provjerite vanjski promjer, dimenzije prstena za utovar, rupe za montažu, izlaz kabela, pristup konektoru i prostor potreban za podloške ili adaptere. Instalirana visina uključuje sve potrebne dijelove za uvođenje opterećenja, ne samo tijelo senzora.
Pitajte ostaje li zglob dovoljno krut i ostaje li pokretni dio slobodan tijekom cijelog hoda. Za zamjenski senzor, usporedite kompletnu geometriju snopa i prijenosa opterećenja s izvornom instalacijom. Odgovarajući provrt samo je jedna provjera kompatibilnosti.
Geometrija odabira, samo shematski: zajedno provjerite otvor, vanjsku omotnicu, ukupnu visinu hrpe i razmak kabela ili konektora.
Dimenzionirajte senzor za najveće mehaničko opterećenje koje ga stvarno dopire. Ako predopterećenje od 2 kN i procesni inkrement od 3 kN djeluju u istom smjeru kompresije, senzor može nositi 5 kN čak i nakon što je zaslon postavljen na nulu. Ovaj primjer pretpostavlja izravni aditivni put opterećenja; predopterećeni spoj s paralelnim elastičnim stazama treba vlastitu analizu raspodjele opterećenja.
Uključite ubrzanje, udar, abnormalne cikluse i opterećenja instalacije. Posavjetujte se s ograničenjima kombiniranog opterećenja i preopterećenja proizvođača gdje je to relevantno. Dopušteno preopterećenje je granica preživljavanja pod navedenim uvjetima, a ne dodatno kalibrirano radno područje. Za ponovljenu vožnju biciklom, zatražite informacije o umoru primjenjive na stvarni spektar opterećenja.
Ilustrativno dodatno opterećenje: 2 kN predopterećenja plus procesni inkrement od 3 kN daje mehaničko opterećenje od 5 kN . Nuliranje ne uklanja predopterećenje.
Pročitajte osnovu svake specifikacije pogreške: postotak pune ljestvice, postotak očitanja ili druga definicija. Ilustrativna komponenta pogreške pune skale od 0,2% na senzoru od 10 kN odgovara 20 N. Pri očitanju od 200 N, sama ta komponenta iznosi 10% očitanja. To nije potpuna nesigurnost, koja također uključuje druge učinke senzora, montaže i elektronike.
Za male promjene sile na velikom predopterećenju, usporedite buku, pomak, histerezu, puzanje i ponovljivost tijekom stvarnog ciklusa. Prikazne znamenke i ADC broj bitova ne uspostavljaju najmanji pouzdani prirast sile. Zatražite dokaze o potrebnim radnim opterećenjima i propusnosti.
Prirodna frekvencija nije korisna mjerna širina pojasa. Dodana masa, krutost montaže, filtri pojačala i postavke akvizicije utječu na instalirani odziv. Odaberite uzorkovanje i anti-alias filtriranje za najbržu bitnu značajku i provjerite može li to sačuvati PLC skeniranje ili ažuriranje komunikacije.
Razlikujte radnu temperaturu od kompenziranog temperaturnog raspona. Razmotrite toplinske gradijente od alata ili motora, rashladne tekućine, savijanja kabela i brtvljenja konektora. IP ocjena odnosi se na specificirane uvjete ulaza; ne utvrđuje kemijsku kompatibilnost niti uklanja pogrešku toplinskog mjerenja.
Prije nego što zatražite ponudu ili uzorak, prođite dolje navedene provjere. Svaki red uparuje parametar za potvrdu s pogreškom koja najčešće uzrokuje nepodudaranje podatkovne tablice i instaliranog rezultata.
| Parametar | Što potvrditi | Uobičajena pogreška |
|---|---|---|
| Promjer provrta | Najveći prolazni dio, tolerancije i odstupanje | Odgovara samo nazivnoj veličini vijka |
| Visina omotnice i hrpe | Vanjski promjer, adapteri, izlaz kabela i pristup konektoru | Ignoriranje dijelova za uvođenje opterećenja |
| Kapacitet | Predopterećenje plus radna sila plus vrhovi na senzoru | Dimenzioniranje sile nakon nuliranja |
| Smjer utovara | Nazivna kompresija, napetost ili oboje | Pod pretpostavkom da rupa dopušta napetost |
| Osnova točnosti | Pogreška na stvarno izmjerenim razinama sile | Očitavanje % F.S. kao % očitanja |
| Signalni lanac | mV/V ili izlaz punjenja i ulaz regulatora | Spajanje sirovog signala na standardni PLC analogni ulaz |
| okoliš | Kompenzirani temperaturni raspon, ulaz i usmjeravanje kabela | Tretiranje IP ocjene kao otpornosti na kemikalije |
| Instalirana kalibracija | Referentna sila primijenjena kroz pravi put opterećenja | Oslanjajući se samo na kalibraciju šanta |
Pratiti silu od pokretne komponente, kroz predviđenu površinu za opterećenje i elastični element, do potpore stroja. Označite svaki kontakt na montažnom crtežu. Kontakt sa zaštićenom dijafragmom, kabelskom uvodnicom ili površinom koja ne opterećuje može uzrokovati pogrešku ili oštećenje. Nemojte stezati cijelu površinu senzora osim ako to ne dopušta instalacijski crtež proizvođača.
Držite osovine i vijke dalje od provrta gdje je to potrebno, uključujući i pod otklonom. Kontakt s provrtom može dovesti do bočnog opterećenja ili nenamjernog puta sile. Usmjerite i osigurajte kabel tako da kretanje stroja ne povlači senzor ili trlja izolaciju.
Koristite navedene otvrdnute podloške ili strojno obrađene kontaktne dijelove, s čistim, ravnim, paralelnim ležajnim površinama. Nagnuta matica, oštrica, mekana ploča ili neravna prirubnica mogu koncentrirati kontakt i saviti senzor. Zategnite pričvrsne elemente navedenim redoslijedom i na navedene vrijednosti. Ne postoji univerzalni moment zatezanja za sve senzore prstena.
Poravnajte os sile s predviđenom senzorskom osi i provjerite pomake alata. Otpornost na ekscentrično opterećenje ovisi o modelu. Senzor koji preživi opterećenje izvan osi može proizvesti neprihvatljivu pogrešku mjerenja pod tim opterećenjem.
Mehaničko predopterećenje može uspostaviti kontakt i zadržati element osjetljiv na kompresiju. Slijedite zahtjeve predopterećenja odabranog modela. Električno nuliranje mijenja referentno očitanje; ne uklanja predopterećenje, ne vraća mehanički kapacitet niti dokazuje da se sklop slegnuo.
Shunt sile je paralelni elastični put koji nosi dio inkrementa opterećenja oko osjetnog elementa. U pojednostavljenom linearnom sklopu s istim inkrementalnim pomakom, senzor nosi ΔFs = ks/(ks + kb) × ΔF, gdje je ks krutost osjetnog puta, a kb krutost obilaznog puta. Ovaj model ilustrira raspodjelu opterećenja; to nije univerzalna jednadžba za svaki vijčani spoj.
Pojednostavljeni model linearne paralelne staze sa zajedničkim pomakom kraja. Stvarna raspodjela zajedničkog opterećenja mora se ocijeniti za stvarne granične i kontaktne uvjete.
Rasprava HBK o mjerenje šanta sile objašnjava zašto se instalirana osjetljivost može razlikovati od samostalne osjetljivosti senzora. Uspostavite sklopljeni odnos s poznatom referentnom silom. Ako se oslonci, predopterećenje ili uvjeti kontakta promijene, ponovno procijenite taj odnos umjesto da automatski ponovno koristite stari faktor korekcije.
Za izlazni osjetnik mosta potvrdite napon pobude, otpor mosta, nazivni izlaz, polaritet signala i stvarni raspored pinova. Nemojte zaključivati o ožičenju samo na temelju boje kabela. Premosni DAQ modul može dati pobudu i očitati diferencijalni signal; inače upotrijebite kompatibilno pojačalo za proizvodnju napona, struje ili digitalnog sučelja koje zahtijeva kontroler. FIBOS popisi pojačala mjernih ćelija za ovaj korak kondicioniranja; uskladiti njihov ulazni raspon i izlaznu vrstu sa senzorom i regulatorom.
Provjerite ulazni raspon pojačala prije tare, skaliranja izlaza, zahtjeva napajanja, uzemljenja i završetka oklopa. Ožičenje niske razine signala držite dalje od motornih pogona i prekidačkih energetskih kabela. Potvrdite ponašanje pri preopterećenju, odspajanju senzora i uključivanju tako da regulator ne zamijeni signal greške s važećom vrijednošću sile.
Ožičenje senzora i digitalni indikator na radnoj stanici za testiranje FIBOS .
Senzor izlaznog punjenja treba kompatibilno pojačalo punjenja i navedeni kabel niske razine šuma. Konektore održavajte čistima, suhima i mehanički osiguranima. Osjetnom elementu senzora možda nije potrebna pobuda mosta, ali njegovo pojačalo i dalje treba napajanje. Ne spajajte izlaz punjenja izravno na standardni PLC analogni ulaz.
Odaberite raspon punjenja i postavke osjetljivosti za instalirani senzor, zatim odaberite vremensku konstantu koja odgovara trajanju događaja i prihvatljivom opadanju. Resetirajte pojačalo naboja pri definiranom ciklusu i dokumentirajte što ta referenca znači. Kistlerov tehnološki vodič za pojačalo naboja pokazuje kako različite postavke vremenske konstante mijenjaju izmjereni valni oblik.
Dva mjerna lanca: premosni izlazni senzori trebaju odgovarajuću pobudu i premosno kondicioniranje; senzori izlaznog punjenja trebaju kompatibilno pojačalo punjenja.
Zabilježite senzor, elektroniku, konfiguraciju montaže, stanje predopterećenja, temperaturu i postavke filtra. Nakon zagrijavanja i mehaničkog taloženja, provjerite nulu na definiranom referentnom stanju. Primijenite poznate sile na nekoliko relevantnih točaka u radnom rasponu, uključujući utovar i istovar gdje je to praktično, i ponovite ciklus kako biste otkrili histerezu ili loše sjedište.
Otpornik za kalibraciju shunta na mostu mjerača naprezanja provjerava električni odziv. Ne primjenjuje mehaničku silu i ne može provjeriti prijenos opterećenja, kvalitetu kontakta ili krutost sklopa. Isto tako, stabilna nula je korisna, ali ne dokazuje da je osjetljivost ispravna.
Tamo gdje montaža stvara raspodjelu opterećenja, kalibrirajte sklopljeni sustav u odnosu na odgovarajući referentni pretvarač na predviđenom putu sile. HBK-a Postupak CFW kalibracije razlikuje određivanje osjetljivosti nakon montaže, podešavanja pojačala i verifikacije. Koristite vlastite zahtjeve odabranog senzora za planiranje postupka.
Zatim provjerite stvarni zadatak mjerenja: test zadržavanja za puzanje ili pomicanje, ponovljene strojne cikluse za ponovljivost i reprezentativno prijelazno opterećenje za vršne vrijednosti i vrijeme. Sama provjera statičke reference ne uspostavlja dinamički odgovor. Definirajte granice prihvatljivosti iz procesa ili eksperimenta i ponovno provjerite nakon ponovnog montiranja, preopterećenja ili značajne promjene u putu sile.
Do zatražite FIBOS pregled odabira , navedite skicu sklopa, promjer prolaznog dijela, raspoloživi prostor, površine za utovar i potporu, ciklus predopterećenja i sile, trajanje mjerenja, okolinu i unos kontrolera. Ako mijenjate postojeću jedinicu, uključite njezin puni model, crtež i informacije o kalibraciji. Ako nijedan standardni provrt ili omotnica ne odgovaraju, ovi detalji također podržavaju raspravu o a nestandardni prilagođeni senzor prije nego što se posveti uzorku.
Da, u prikladnom sklopu može zaključiti o napetosti vijka iz tlačne reakcije koja se prenosi kroz senzor ispod matice ili glave. Sam senzor može ostati samo kompresijski. Provjerite postoje li alternativni kontaktni putovi i razlikujete početno prednaprezanje vijka od promjena uzrokovanih vanjskim opterećenjem; ukočenost zgloba određuje kako se te promjene dijele.
Samo ako nazivni smjer utovara i priključci podržavaju oboje. Neki modeli mjere samo kompresiju. Prethodno učitani senzor kompresije može mjeriti smanjenje kompresije, ali to nije dopuštenje da se njegov osjetni element povuče u napetost. Provjerite minimalnu preostalu kompresiju i maksimalno opterećenje tijekom ciklusa.
Ne. Nuliranje mijenja prikazanu ili snimljenu referencu. Senzor nastavlja nositi predopterećenje, koje se i dalje računa prema mehaničkom kapacitetu. Vodite evidenciju o fizičkom predopterećenju i provjerite ima li ulaz pojačala odgovarajući raspon čak i kada je njegov izlaz tariran.
Nemojte tako pretpostavljati. Debljina senzora, kontaktna površina, krutost, potrebni dijelovi za uvođenje opterećenja i zahvat pričvršćivača mogu promijeniti spoj. Ocijenite zadržavanje prednaprezanja, raspoloživi razmak i revidirani put opterećenja, zatim provjerite sklop mehanički i mjeriteljski prije nego što ga tretirate kao ekvivalent.
Te dvije utakmice su nedovoljne. Usporedite površine za utovar, rupe za montažu, visinu, krutost, ocjene smjera, ograničenja preopterećenja, izlaz, pobudu, ožičenje, ograničenja okoline i kalibraciju. Tretirajte novi model kao zamjenski kandidat dok testovi ugradnje i mjerenja ne potvrde prikladnost za vašu primjenu.
