Vizualizări: 217 Autor: Tina Publicare Ora: 2024-10-22 Originea: Site
Meniu de conținut
● Înțelegerea celulelor de încărcare
● Principiile de bază ale funcționării celulelor de încărcare
● Specificații ale celulelor de încărcare
>> Pasul 1: Determinați sensibilitatea celulei de încărcare
>> Pasul 2: Calculați ieșirea la scară completă
>> Pasul 3: Măsurați tensiunea de ieșire reală
>> 1. Condiționarea semnalului
>> 2. Compensarea temperaturii
>> 3. Calibrare
>> 1. Procesarea digitală a semnalului (DSP)
>> 2. Calibrarea cu mai multe puncte
>> 3. Măsurarea forței dinamice
● Depanarea problemelor comune
>> Q1: Care este diferența dintre o celulă de încărcare și un senzor de forță?
>> Q2: Cât de des ar trebui să -mi calibrez celula de încărcare?
>> Q3: Pot folosi o celulă de încărcare pentru a măsura forțele dinamice?
>> Q4: Cum aleg celula de încărcare a capacității potrivite pentru aplicația mea?
>> Q5: Care sunt unele surse comune de eroare în măsurătorile celulelor de încărcare?
Celulele de încărcare sunt componente esențiale în diferite industrii, de la fabricație la aerospațial, jucând un rol crucial în măsurarea și monitorizarea forțelor și greutăților. Una dintre cele mai frecvente întrebări care apar atunci când lucrați cu celulele de încărcare este modul de transformare a ieșirii de tensiune într -o măsurare semnificativă a forței. Acest ghid cuprinzător vă va parcurge procesul de convertire Tensiunea celulelor de încărcare la forță, care acoperă totul, de la concepte de bază la tehnici avansate.
Înainte de a vă scufunda în procesul de conversie, este esențial să înțelegeți care sunt celulele de încărcare și cum funcționează. Celulele de încărcare sunt traductoare care transformă forța mecanică într -un semnal electric. De obicei, folosesc manometre de tulpini pentru a măsura deformarea unui membru structural sub o forță aplicată. Celulele de încărcare vin în diferite tipuri, inclusiv:
1. Celulele de încărcare a gabaritului de tulpină
2. Celulele de încărcare hidraulice
3. Celule de încărcare pneumatică
4. Celule de încărcare capacitive
Printre acestea, celulele de încărcare a gabaritului de tulpini sunt cele mai frecvente datorită exactității, fiabilității și rentabilității lor.
Celulele de încărcare a gabaritului de tulpini funcționează pe principiul schimbării rezistenței electrice ca răspuns la forța aplicată. Atunci când o forță este aplicată la celula de încărcare, aceasta provoacă o ușoară deformare în membrul structural. Această deformare este măsurată prin calibre de tulpini, care sunt de obicei aranjate într -o configurație a podului Wheatstone.
Podul Wheatstone transformă micile modificări ale rezistenței într -o ieșire de tensiune măsurabilă. Această tensiune de ieșire este proporțională cu forța aplicată, formând baza procesului nostru de conversie.
Pentru a converti cu exactitate tensiunea celulelor de încărcare în forță, trebuie să înțelegeți specificațiile cheie ale celulei de încărcare:
1. Capacitate nominală: Forța maximă pe care celula de încărcare este proiectată să o măsoare.
2. Sensibilitate: de obicei exprimată în MV/V (milivolți pe volt), aceasta indică tensiunea de ieșire pe unitatea de tensiune de excitație la capacitate maximă.
3. Tensiunea de excitație: tensiunea de intrare necesară pentru alimentarea celulei de încărcare.
4. Ne-liniaritatea: abaterea maximă de la o linie dreaptă între capacitatea de sarcină și nominalizare.
5. Histerezis: diferența maximă de citiri de ieșire atunci când se aplică aceeași forță, o dată de la forță în creștere și o dată de la forța în scădere.
Înțelegerea acestor specificații este crucială pentru conversia precisă a tensiunii la forță.
Acum, să ne adaptăm în procesul pas cu pas de transformare a tensiunii celulelor de încărcare în forță:
Sensibilitatea unei celule de încărcare este de obicei furnizată de producător și este exprimată în MV/V. De exemplu, o celulă de încărcare ar putea avea o sensibilitate de 2 mV/v.
Pentru a calcula ieșirea la scară completă, înmulțiți sensibilitatea cu tensiunea de excitație. De exemplu, dacă tensiunea dvs. de excitație este de 10V și sensibilitatea este de 2 mv/v: ieșire la scară completă = 2 mv/v * 10v = 20 mV
Când o forță este aplicată la celula de încărcare, măsurați tensiunea de ieșire efectivă. Acest lucru se face de obicei folosind un voltmetru de înaltă precizie sau un sistem de achiziție de date.
Pentru a calcula forța, utilizați următoarea formulă: forță = (tensiune măsurată / ieșire la scară completă) * Capacitate nominală de exemplu, dacă tensiunea măsurată este de 10 mV, ieșirea la scară completă este de 20 mV, iar capacitatea nominală este de 1000 n: forță = (10 mV / 20 mV) * 1000 n = 500 n
În timp ce procesul de conversie de bază este simplu, există mai multe considerente practice de care trebuie să țineți cont:
Ieșirile celulelor de încărcare sunt de obicei în intervalul de milivolt, care poate fi sensibil la zgomot și interferențe. Circuitele de condiționare a semnalului, cum ar fi amplificatoarele de instrumentare, sunt adesea utilizate pentru a amplifica și filtra semnalul înainte de conversie.
Celulele de încărcare pot fi sensibile la schimbările de temperatură. Multe celule de încărcare moderne includ compensarea temperaturii încorporate, dar este esențial să luăm în considerare acest factor, în special în mediile cu fluctuații semnificative de temperatură.
Calibrarea regulată este crucială pentru menținerea exactității. Aceasta implică aplicarea forțelor cunoscute la celula de încărcare și reglarea factorilor de conversie în consecință.
În timp ce celulele de încărcare sunt concepute pentru a fi liniare, pot exista ușoare abateri, în special la extremele intervalului lor. Sistemele avansate pot încorpora algoritmi de corecție neliniarită pentru a îmbunătăți precizia pe întregul interval de măsurare.
Pentru aplicații de înaltă precizie, pot fi utilizate mai multe tehnici avansate:
Tehnicile DSP pot fi utilizate pentru a filtra zgomotul, a efectua calibrarea avansată și pentru a implementa algoritmi de compensare complexă.
În loc să se bazeze pe un singur punct de calibrare, calibrarea cu mai multe puncte implică măsurarea ieșirii celulelor de încărcare la mai multe forțe cunoscute. Aceasta permite o conversie mai precisă pe întregul interval de măsurare.
Pentru aplicațiile care implică forțe în schimbare rapidă, pot fi necesare tehnici specializate pentru a ține cont de comportamentul dinamic al celulei de încărcare.
Posibilitatea de a converti cu exactitate tensiunea celulelor de încărcare în forță are numeroase aplicații în diferite industrii:
1.. Cântarea industrială: de la solduri de laborator la scară mică până la cântare mari de camioane.
2. Testarea materialelor: măsurarea forțelor de tracțiune și compresive în materiale.
3. Aerospațial: Forțele de monitorizare a componentelor aeronavei în timpul zborului.
4. Robotică: furnizarea de feedback de forță pentru arme și principale robotizate.
5. Dispozitive medicale: asigurarea unei aplicări precise a forței în echipamente de reabilitare și protetice.
Când lucrați cu celule de încărcare, puteți întâlni mai multe probleme comune:
1. DRIFE: Schimbarea treptată a producției în timp, adesea din cauza schimbărilor de temperatură sau a relaxării mecanice.
2. Zgomot: fluctuații nedorite ale semnalului de ieșire, care pot fi de origine electrică sau mecanică.
3. Supraîncărcarea: aplicarea forțelor dincolo de capacitatea nominală, ceea ce poate duce la daune permanente sau schimbări de calibrare.
4. Creep: o creștere treptată a producției sub sarcină constantă, de obicei datorită proprietăților materiale ale celulei de încărcare.
Înțelegerea acestor probleme și cauzele lor este crucială pentru menținerea măsurătorilor exacte ale forței.
Câmpul tehnologiei celulelor de încărcare și măsurarea forței evoluează continuu. Unele tendințe emergente includ:
1. Celulele de încărcare wireless: eliminarea nevoii de cablare complexă în aplicații la scară largă.
2. Celule de încărcare inteligentă: încorporarea procesării la bord pentru calibrare avansată și diagnosticare.
3. Miniaturizare: Dezvoltarea celulelor de încărcare mai mici și mai sensibile pentru utilizare în dispozitivele compacte.
4. Integrarea cu IoT: conectarea celulelor de încărcare la Internet of Things pentru monitorizare la distanță și analiza datelor.
Conversia tensiunii celulelor de încărcare în forță este o abilitate fundamentală în multe discipline inginerești și științifice. Înțelegerea principiilor din spatele funcționării celulelor de încărcare, stăpânirea procesului de conversie și fiind conștienți de considerente practice și tehnici avansate, puteți asigura măsurători de forță precise și fiabile în aplicațiile dvs.
A1: În timp ce termenii sunt adesea folosiți în mod interschimbabil, o celulă de încărcare este un tip specific de senzor de forță. Celulele de încărcare măsoară de obicei forța prin deformarea unui element structural, în timp ce senzorii de forță pot utiliza alte alte principii, cum ar fi efectele piezoelectrice sau senzorul capacitiv.
A2: Frecvența de calibrare depinde de aplicație, mediu și precizie necesară. În general, se recomandă calibrarea celulelor de încărcare cel puțin anual, dar poate fi necesară o calibrare mai frecventă pentru aplicații de înaltă precizie sau medii dure.
A3: Da, celulele de încărcare pot măsura forțele dinamice, dar trebuie să luați în considerare factori precum frecvența naturală a celulei de încărcare și rata de eșantionare a sistemului dvs. de achiziție a datelor. Pentru măsurători dinamice de mare viteză, pot fi necesare celule de încărcare specializate și tehnici de achiziție a datelor.
A4: Selectați o celulă de încărcare cu o capacitate nominală care depășește forța maximă preconizată cu aproximativ 20-50%. Aceasta oferă o marjă de siguranță și asigură că celula de încărcare funcționează în gama cea mai precisă. Cu toate acestea, evitați supradimensionarea, deoarece acest lucru poate reduce sensibilitatea la forțele mai mici.
A5: Sursele comune de eroare includ:- Fluctuații de temperatură- montare necorespunzătoare sau aliniere- Histereză de suprasolicitare electrică și non-liniaritate-creep și pe termen lung derivă și atenuarea acestor surse de eroare este crucială pentru măsurători de forță exacte.
