Ogledi: 0 Avtor: Urednik mesta Čas objave: 2026-11-05 Izvor: Spletno mesto
Senzor sile skozi luknjo, imenovan tudi merilna celica v obliki krofa ali bremenska podložka, je obročasti pretvornik sile z osrednjo odprtino za sornik, palico ali gred. Meri aksialno silo, najpogosteje kompresijo, v sklopih, kjer bi trdna tehtalna celica blokirala mehanizem. Sama odprtina ne določa, kako mora biti senzor obremenjen: določene nakladalne in podporne površine določajo merilno pot.
Za OEM opremo in raziskovalne napeljave začnite s tremi vprašanji: katero silo je treba izmeriti, kam ta sila potuje in kako jo bo zajela celotna merilna veriga? Ta priročnik primerja zasnove merilnika napetosti in piezoelektrike, nato pa zajema dimenzioniranje izvrtine in zmogljivosti, namestitev, povezavo PLC ali DAQ in nameščeno kalibracijo. Če si želite ogledati tipične formate, prebrskajte FIBOS območje senzorja sile krofa.
Skoznja luknja opisuje odprtino, ki gre skozi senzor. Krof opisuje svojo obročasto obliko. Podložka običajno poudarja namestitev okoli pritrdilnega elementa ali znotraj stisnjenega sklada. Dobavitelji ta imena uporabljajo z določenim prekrivanjem, zato raje primerjajte risbe in navodila za namestitev, kot da imena obravnavate kot zamenljive specifikacije. FUTEK's kategorija tehtalne celice skozi luknjo ponazarja to terminologijo.
To so senzorji sile, ne senzorji tlaka tekočine. Sila je izražena v newtonih ali kilonewtonih. Kontaktni tlak je odvisen tudi od efektivne kontaktne površine in njene porazdelitve; odčitek sile ne zagotovi te porazdelitve samodejno.
Tipičen enoosni obročasti senzor meri komponento aksialne sile, ki se prenaša skozi predvideno senzorsko strukturo. V vijačnem spoju je lahko senzor stisnjen pod matico, medtem ko je vijak napet. V sklopu prirobnice lahko obremenitev vstopi skozi notranjo obročasto funkcijo in izstopi skozi zunanjo pritrdilno prirobnico. Te ureditve zahtevajo drugačno orodje.
Sredinska luknja ne pomeni, da je senzor pretvornik navora, radialne sile ali večosni pretvornik. Prav tako ne pomeni, da se vrteča gred lahko dotakne izvrtine. Potrdite nazivno smer merjenja in zagotovite prostor za gibljive dele.
Pri zasnovi merilnika napetosti sila rahlo deformira elastični element. Vezani merilniki spreminjajo upor, mostno vezje pa to spremembo pretvori v majhen električni signal. S stabilnim vzbujanjem in ustreznim kondicioniranjem signala ta pristop podpira trajne in spreminjajoče se obremenitve. Dinamična zmogljivost je še vedno odvisna od vgrajene konstrukcije in elektronike.
Za most, ocenjen na 2 mV/V s 5 V vzbujanjem, je nazivni izhod v polnem obsegu 10 mV. To je ilustrativen izračun, ne specifikacija modela FIBOS . Takšen signal na splošno potrebuje premostitveni vhod ali instrumentacijski ojačevalnik, preden ga lahko običajni analogni vhod PLC zanesljivo prebere.
Podložka s piezoelektrično silo ustvari električni naboj, ko je njen senzorski material mehansko obremenjen. Ojačevalnik naboja pretvori ta signal v uporabno napetost. Pristop je uporaben za hitre spremembe sile, medtem ko lahko dovolj počasen upad signala in nadzorovan odmik omogočita tudi meritve v določenem kvazistatičnem intervalu. Ne bi smeli domnevati, da je absolutni odčitek stabilen za nedoločen čas.
To pojasnjuje Kistler kvazistatična meritev je odvisna od izolacije in nizkofrekvenčnega obnašanja ojačevalnika naboja. Za preskus dolgega zadrževanja primerjajte sprejemljivo premikanje in trajanje meritve s celotno specifikacijo sistema, preden izberete piezoelektrični senzor.
FIBOS Slika izdelka v katalogu FE011. Senzor izhodnega polnjenja zahteva združljive instrumente za polnjenje.
Tovorna podložka se prilega stisnjeni obremenitveni poti, pogosto okoli pritrdilnega elementa. Njegova namestitev lahko zahteva določene podložke za uvajanje obremenitve, površinsko obdelavo ali mehansko prednapetost. Preverite kontaktno površino ležaja, ne le nazivne velikosti vijaka. Vmesnik opisuje svoj LW obremenitvena podložka kot izdelek skozi luknjo za merjenje napetosti sponk; ta opis uporabe ne določa združljivosti z vsakim spojem.
Znotraj območja FIBOS je Tehtalna celica podložke sornika FA1339 je navedena s kompresijo kot smerjo obremenitve in nazivno močjo 1–2 mV/V , kar jo uvršča v merilno verigo izhoda mostu. Preverite njegovo risbo za izvrtino, območje ležaja in zahtevano podporno orodje, preden ga povežete z določenim spojem.
Nekateri obročasti senzorji ločujejo nakladalni priključek od montažne prirobnice. Osrednja odprtina sprejme palico ali gred, medtem ko obdelane obročaste značilnosti in vzorci vijakov določajo, kako sila prehaja med strojem in elastičnim elementom. FUTEK's Opis LTH500 , na primer, razlikuje notranjo obremenitev in zunanjo podporo. Te namestitvene geometrije ne prenašajte na drug model, ne da bi preverili njegovo risbo.
Katalog FIBOS FA128 prikazuje osrednji prehod gredi, obročasti nakladalni konec in prirobnico, ki je pritrjena na fiksni sedež. Je uporaben primer pri ocenjevanju postavitve stroja, ki potrebuje sredinsko odprtino. Začnite z stran izdelka FA128 , nato potrdite trenutno risbo in namestitev za izbrano različico. Katalog določa stiskanje kot smer nalaganja; luknja ne pomeni zmožnosti napetosti.
FIBOS Slika izdelka v katalogu FA128 in diagram smeri stiskanja. Potrdite risbo modela za nakladalni in podporni vmesnik.
Montažna geometrija in tehnologija zaznavanja sta ločeni izbiri. Senzor v obliki podložke lahko uporablja merilnike napetosti ali piezoelektrični material. Katalog FIBOS FE011 na primer prikazuje kvarčni senzor v obliki obroča, namenjen delu z instrumenti za polnjenje. To je drugačna električna merilna veriga od mostnega izhoda FA128.
Spodnja tabela povzema, kako se tehnologiji zaznavanja razlikujeta, ko sta vgrajeni v format skozi luknjo. Uporabite ga za ožji izbor tehnologije, nato potrdite lastne specifikacije izbranega modela.
| Primerjalna točka | Merilnik napetosti Senzor skozi luknjo | Piezoelektrična podložka |
|---|---|---|
| Izhodni signal | mV/V mostni signal | Električni naboj (pC) |
| Zahtevana elektronika | Vzbujanje plus mostični ojačevalnik ali mostični DAQ vhod | Ojačevalnik polnjenja in določen nizkošumni kabel |
| Statične ali zadržane obremenitve | Primerno za dolgotrajna branja | Omejeno z odmikom in časovno konstanto; kvazistatičen samo v določenem intervalu |
| Hitri prehodi | Omejeno z nameščeno strukturo in pasovno širino za kondicioniranje | Običajno primeren za hitre spremembe sile |
| Neposredna povezava PLC | Samo prek premostitvenega modula ali ojačevalnika | Nikoli direktno; najprej uporabite ojačevalnik polnjenja |
| Tipične uporabe | Vpenjalna sila, nadzor stiskanja, držanje prednapetosti | Udarni, rezalni in visokodinamični testni dogodki |
Senzor pod matico ali glavo vijaka lahko pomaga pri merjenju tlačne reakcije, povezane s prednapetostjo vijaka, pod pogojem, da predvidena kontaktna sila prehaja skozi njega. To podpira preskuse razvoja spojev, nastavitev sponk in primerjavo metod zategovanja. Sam navor pri zategovanju ni enaka količini kot napetost vijaka: trenje in stanje spoja vplivata na njuno razmerje.
Navedite, ali je cilj začetna prednapetost, njena sprememba med delovanjem ali zunanja sila, ki deluje na sklop. Po zategovanju ni nujno, da je sprememba obremenitve podložke enaka celotni zunanji sili, ker si spoj in pritrdilni element delita obremenitev glede na njuno togost in kontaktno stanje.
Osrednja odprtina lahko ohrani prehod orodja ali aktuatorja, medtem ko senzor meri aksialno reakcijsko silo. V stiskalnici lahko to podpira spremljanje sile v odvisnosti od časa ali sile v primerjavi s položajem. Odločite se, kje senzor leži glede na vodila, ležaje in orodje: zaradi trenja ali druge podporne poti med senzorjem in obdelovancem se lahko izmerjena reakcija razlikuje od dejanske procesne sile.
Nakladalna glava in nastavljivo spodnje vpenjalo v stiskalni opremi.
Za univerzitetne in razvojne laboratorije lahko obročni senzor pusti prostor za palico vzorca, nastavitveni vijak ali koaksialno vpenjalo. Določite najmanjši prirastek uporabne sile, pričakovano prednapetost, trajanje preskusa in zahtevano sinhronizacijo s premikom ali drugimi kanali. Majhna odprtina ali telo z nizkim profilom samo po sebi ne zagotavlja uporabne ločljivosti z majhno silo.
Preverite največji prehodni premer, vključno z vrhovi navojev, tolerancami, odmikom in dostopom do sklopa. Nato preverite zunanji premer, mere nakladalnega obroča, montažne luknje, izhod kabla, dostop do priključka in prostor, potreben za podložke ali adapterje. Vgrajena višina vključuje vse zahtevane dele za vnos obremenitve, ne le telo senzorja.
Vprašajte, ali ostaja sklep dovolj trd in ali gibljivi del ves čas giba ne premika. Za nadomestni senzor primerjajte celotno geometrijo sklada in prenosa obremenitve z originalno namestitvijo. Ustrezna izvrtina je le eno preverjanje združljivosti.
Geometrija izbire, samo shematično: skupaj preverite odprtino, zunanjo ovojnico, skupno višino sklada in zračnost kabla ali konektorja.
Dimenzionirajte senzor za največjo mehansko obremenitev, ki ga dejansko doseže. Če prednapetost 2 kN in procesni inkrement 3 kN delujeta v isti kompresijski smeri, lahko senzor prenese 5 kN tudi potem, ko je bil prikaz nastavljen na ničlo. Ta primer predvideva neposredno aditivno pot obremenitve; predobremenjeni sklep z vzporednimi elastičnimi potmi potrebuje lastno analizo porazdelitve obremenitve.
Vključite pospeševanje, udarce, nenormalne cikle in obremenitve namestitve. Po potrebi si oglejte proizvajalčeve omejitve kombinirane obremenitve in preobremenitve. Dovoljena preobremenitev je meja preživetja pod navedenimi pogoji in ne dodatno kalibrirano delovno območje. Za ponavljajoče se kolesarjenje zahtevajte podatke o utrujenosti, ki veljajo za dejanski spekter obremenitev.
Ilustrativna aditivna obremenitev: 2 kN prednapetosti plus 3 kN procesni prirastek daje 5 kN mehanske obremenitve. Nastavitev na ničlo ne odstrani prednapetosti.
Preberite osnovo vsake specifikacije napake: odstotek celotnega obsega, odstotek odčitka ali druga definicija. Ilustrativna 0,2-odstotna komponenta napake polnega obsega na senzorju 10 kN ustreza 20 N. Pri odčitku 200 N je samo ta komponenta enaka 10 % odčitka. Ne gre za popolno negotovost, ki vključuje tudi druge senzorje, montažo in učinke elektronike.
Za majhne spremembe sile pri veliki prednapetosti primerjajte hrup, odnašanje, histerezo, lezenje in ponovljivost v dejanskem ciklu. Številke zaslona in število bitov ADC ne določajo najmanjšega zaupanja vrednega prirastka sile. Zahtevajte dokazila o zahtevanih delovnih obremenitvah in pasovni širini.
Naravna frekvenca ni uporabna pasovna širina meritev. Dodana masa, togost namestitve, filtri ojačevalnika in nastavitve pridobivanja vplivajo na nameščen odziv. Izberite vzorčenje in filtriranje proti vzdevkom za najhitrejšo funkcijo, ki je pomembna, in preverite, ali lahko skeniranje PLC-ja ali posodobitev komunikacije to ohranita.
Delovno temperaturo ločite od kompenziranega temperaturnega območja. Upoštevajte toplotne gradiente zaradi orodij ali motorjev, hladilne tekočine, upogibanja kablov in tesnjenja konektorjev. Ocena IP naslavlja določene vstopne pogoje; ne ugotavlja kemijske združljivosti ali odpravlja napake termične meritve.
Preden zahtevate ponudbo ali vzorec, preglejte spodnja preverjanja. Vsaka vrstica združi parameter za potrditev z napako, ki najpogosteje povzroči neujemanje med podatkovnim listom in nameščenim rezultatom.
| Parameter | Kaj potrditi | Pogosta napaka |
|---|---|---|
| Premer izvrtine | Največji prehodni del, tolerance in odmik | Ujemanje samo z nazivno velikostjo vijaka |
| Višina ovojnice in svežnja | Zunanji premer, adapterji, izhod kabla in dostop do priključka | Ignoriranje delov za uvajanje obremenitve |
| Zmogljivost | Prednapetost plus delovna sila plus vrhovi na senzorju | Dimenzioniranje sile po nastavitvi na ničlo |
| Smer nalaganja | Nazivna kompresija, napetost ali oboje | Ob predpostavki, da luknja dopušča napetost |
| Osnova natančnosti | Napaka pri dejansko izmerjenih ravneh sile | Branje % F.S. kot % branja |
| Signalna veriga | mV/V ali izhod polnjenja in vhod krmilnika | Priključitev neobdelanega signala na standardni analogni vhod PLC |
| okolje | Kompenzirano temperaturno območje, vstop in napeljava kabla | Obravnavanje ocene IP kot kemične odpornosti |
| Nameščena kalibracija | Referenčna sila, ki deluje skozi dejansko pot obremenitve | Zanašanje samo na kalibracijo šanta |
Sledite sili od gibljive komponente, preko predvidene obremenitvene površine in elastičnega elementa, do podpore stroja. Vsak kontakt označite na sestavni risbi. Stik z zaščiteno membrano, kabelsko uvodnico ali površino brez obremenitve lahko povzroči napako ali poškodbo. Ne vpnite celotne ploskve senzorja, razen če to dovoljuje namestitvena risba proizvajalca.
Držite gredi in vijake proč od izvrtine, kjer je to potrebno, tudi pod deformacijo. Stik z izvrtino lahko povzroči stranske obremenitve ali nenamerno pot sile. Napeljite in zavarujte kabel tako, da gibanje stroja ne potegne senzorja ali drgne izolacije.
Uporabite navedene kaljene podložke ali strojno obdelane kontaktne dele s čistimi, ravnimi, vzporednimi naležnimi površinami. Nagnjena matica, rez, mehka plošča ali neravna prirobnica lahko koncentrirajo kontakt in upognejo senzor. Zategnite pritrdilne elemente v določenem zaporedju in na navedene vrednosti. Ni univerzalnega zateznega momenta za vse senzorje krofov.
Poravnajte os sile s predvideno osjo zaznavanja in preverite odmike orodja. Odpornost na ekscentrično obremenitev je odvisna od modela. Senzor, ki preživi obremenitev zunaj osi, lahko še vedno povzroči nesprejemljivo merilno napako pod to obremenitvijo.
Mehanska prednapetost lahko vzpostavi stik in zadrži na stiskanje občutljiv element. Upoštevajte zahteve prednapetosti izbranega modela. Električna nastavitev na ničlo spremeni referenčni odčitek; ne odstrani prednapetosti, ne obnovi mehanske zmogljivosti ali dokaže, da se je sklop usedel.
Shunt sile je vzporedna elastična pot, ki prenaša del prirastka obremenitve okoli senzorskega elementa. V poenostavljenem linearnem sklopu z enakim inkrementalnim premikom ima senzor ΔFs = ks/(ks + kb) × ΔF, kjer je ks togost poti zaznavanja in kb togost obvodne poti. Ta model ponazarja porazdelitev obremenitve; to ni univerzalna enačba za vsak vijačni spoj.
Poenostavljen model linearne vzporedne poti s skupnim pomikom konca. Dejansko delitev skupne obremenitve je treba ovrednotiti glede na njene dejanske robne in kontaktne pogoje.
Razprava HBK o merjenje s šantom sile pojasnjuje, zakaj se lahko nameščena občutljivost razlikuje od samostojne občutljivosti senzorja. Vzpostavite sestavljeno razmerje z znano referenčno silo. Če se podpore, prednapetost ali kontaktni pogoji spremenijo, znova ocenite to razmerje, namesto da samodejno znova uporabite stari korekcijski faktor.
Za izhodni senzor na mostu potrdite napetost vzbujanja, upor mostu, nazivni izhod, polariteto signala in dejansko dodelitev nožic. Ne sklepajte o ožičenju samo po barvi kabla. Mostni DAQ modul lahko zagotavlja vzbujanje in bere diferencialni signal; sicer uporabite združljiv ojačevalnik za proizvodnjo napetosti, toka ali digitalnega vmesnika, ki ga zahteva krmilnik. FIBOS seznamov ojačevalniki merilnih celic za ta korak kondicioniranja; uskladiti njihov vhodni obseg in vrsto izhoda s senzorjem in krmilnikom.
Preverite vhodno območje ojačevalnika pred taro, skaliranjem izhoda, zahtevami za napajanje, ozemljitvijo in zaključkom oklopa. Nizkotonsko signalno ožičenje hranite stran od motornih pogonov in preklopnih napajalnih kablov. Potrdite obnašanje pri preobremenitvi, odklopu senzorja in vklopu, da krmilnik ne zamenja signala napake za veljavno vrednost sile.
Ožičenje senzorja in digitalni indikator na testni delovni postaji FIBOS .
Senzor izhodnega polnjenja potrebuje združljiv ojačevalnik polnjenja in določen nizkošumni kabel. Konektorji naj bodo čisti, suhi in mehansko varni. Tipalni element senzorja morda ne potrebuje vzbujanja mostu, vendar njegov ojačevalnik še vedno potrebuje napajanje. Izhoda za polnjenje ne priključujte neposredno na standardni analogni vhod PLC.
Izberite obseg napolnjenosti in nastavitve občutljivosti za nameščeni senzor, nato pa izberite časovno konstanto, ki ustreza trajanju dogodka in sprejemljivemu upadu. Ponastavite ojačevalnik polnjenja pri definiranem stanju cikla in dokumentirajte, kaj ta referenca pomeni. Kistlerjeva Tehnološki vodnik za ojačevalnik polnjenja prikazuje, kako različne nastavitve časovne konstante spreminjajo izmerjeno valovno obliko.
Dve merilni verigi: premostitveni izhodni senzorji potrebujejo ustrezno vzbujanje in premostitveno kondicioniranje; senzorji izhodnega polnjenja potrebujejo združljiv ojačevalnik polnjenja.
Zabeležite senzor, elektroniko, konfiguracijo namestitve, stanje prednapetosti, temperaturo in nastavitve filtra. Po segrevanju in mehanskem uravnavanju preverite ničlo pri definiranem referenčnem stanju. Uporabite znane sile na več pomembnih točkah v delovnem območju, vključno z obremenitvijo in razbremenitvijo, kjer je to praktično, in ponovite cikel, da razkrijete histerezo ali slabo nasedanje.
Kalibracijski upor shunt na mostu merilnika napetosti preverja električni odziv. Ne uporablja mehanske sile in ne more preveriti prenosa obremenitve, kakovosti kontakta ali togosti sestavljanja. Podobno je stabilna ničla uporabna, vendar ne dokazuje, da je občutljivost pravilna.
Če namestitev povzroči porazdelitev obremenitve, umerite sestavljeni sistem glede na ustrezen referenčni pretvornik na predvideni poti sile. HBK Postopek kalibracije CFW razlikuje določanje občutljivosti po montaži, nastavitvi ojačevalnika in preverjanju. Za načrtovanje postopka uporabite lastne zahteve izbranega senzorja.
Nato preverite dejansko merilno nalogo: preskus zadrževanja za lezenje ali zanašanje, ponavljajoče se strojne cikle za ponovljivost in reprezentativno prehodno obremenitev za konice in čas. Statično referenčno preverjanje samo po sebi ne vzpostavi dinamičnega odziva. Določite meje sprejemljivosti iz procesa ali poskusa in ponovno preverite po ponovni namestitvi, preobremenitvi ali pomembni spremembi poti sile.
Za zahtevajte pregled izbire FIBOS , predložite skico sklopa, premer prehodnega dela, razpoložljiv prostor, nakladalne in podporne površine, prednapetost in cikel sile, trajanje meritve, okolje in vnos krmilnika. Če zamenjate obstoječo enoto, vključite njen celoten model, risbo in informacije o kalibraciji. Če nobena standardna izvrtina ali ovojnica ne ustreza, te podrobnosti podpirajo tudi razpravo o a nestandardno prilagojen senzor, preden se zavežete k vzorcu.
Da, v ustreznem sklopu lahko sklepa o napetosti vijaka iz tlačne reakcije, ki se prenaša skozi senzor pod matico ali glavo. Sam senzor lahko ostane samo kompresijski. Preverite alternativne kontaktne poti in ločite začetno prednapetost vijaka od sprememb, ki jih povzroči zunanja obremenitev; togost sklepa določa, kako se te spremembe delijo.
Samo, če nazivne smeri nakladanja in priključki podpirajo oboje. Nekateri modeli merijo samo kompresijo. Prednapet senzor kompresije lahko meri zmanjšanje kompresije, vendar to ni dovoljenje za vlečenje njegovega senzorskega elementa v napetost. Preverite najmanjšo preostalo kompresijo in največjo obremenitev v celotnem ciklu.
Ne. Nastavljanje na ničlo spremeni prikazano ali zabeleženo referenco. Senzor še naprej prenaša prednapetost, ki še vedno šteje k mehanski zmogljivosti. Zabeležite fizično prednapetost in preverite, ali ima vhod ojačevalnika ustrezen obseg, tudi če je bil njegov izhod tariran.
Ne domnevajte tega. Debelina senzorja, kontaktna površina, togost, zahtevani deli za vnos obremenitve in vpetje pritrdilnih elementov lahko spremenijo spoj. Ocenite zadrževanje prednapetosti, razpoložljivo razdaljo in revidirano pot obremenitve, nato mehansko in meroslovno preverite sklop, preden ga obravnavate kot enakovrednega.
Ti dve tekmi sta premalo. Primerjajte nakladalne površine, pritrdilne luknje, višino, togost, ocene smeri, meje preobremenitve, izhod, vzbujanje, ožičenje, okoljske omejitve in kalibracijo. Novi model obravnavajte kot nadomestnega kandidata, dokler namestitveni in merilni preskusi ne potrdijo primernosti za vašo aplikacijo.
