Wie Sensoren arbeiten - Wägezellen
LOAD / FORCE CELLS
Proving Ringe sind für die Lastmessung verwendet, unter Verwendung eines geeichten
Metallring wird die Bewegung davon mit einer Genauigkeit gemessen
Wegaufnehmer.
In jüngerer Zeit die Messung der Scherspannung angenommen worden ist
als ein effizienteres Verfahren zur Lastbestimmung, wie es ist weniger
in denen abhängig von dem Weg und die Richtung die Kraft ausgeübt wird,
an der Wägezelle.
Die ‚S‘ oder ‚Z‘ Beam-Wägezelle
Die Wheatstone'sche Brückenschaltung
E = Speisespannung (typischerweise 10 V DC.)
O / P = Ausgangssignal
Der Biegebalken Wägezelle
Die Scherstab-Wägezelle
Verwendet für mittlere bis große Kapazitäten, hat die Wägezelle gute Linearität
und ist nicht so anfällig für Fremdbelastung, insbesondere zu
Seitenlasten.
Miniatur-Wägezellen
Spezielle Automotive / Autosport Wägezellen
Viele weitere Load Cell Designs existieren und wir werden Sie Details bringen
diese zu einem späteren Zeitpunkt.
WÄGEZELLE SPRING MEMBER Design Considerations
FIGUR 1. Biegen: Der einfache Ausleger
FIGUR 2. Einfache Cantilever-Erweiterungen
Mehrere Ausleger Strukturen erzeugen eine „mehrfache Biege“, wo
Zug- und Druckspannungsfelder existieren auf der gleichen Oberfläche
der Strahl, wie in 3a gezeigt. Der Vorteil von mehreren Biegen
Elemente realisiert werden, wenn man, dass der Punkt der Last betrachtet
Anwendung der Struktur übersetzt linear entlang der Belastungsachse,
wodurch Nichtlinearitäten oder erster Ordnung zu beseitigen. Wenn das
periphere Stützschelle ist starr und unbeweglich, Durchbiegung der Biegebalken erzeugt auch Mittelebene Zugbelastungen in dem Strahl in der nichtlinearen Ausgangssignale zur Folge hat. Wenn die Umfangsklemme starr und beweglich ist, wie in Figur 1, mittlere Ebene Zugspannungen jedoch eliminiert dargestellt sind, als die Strahlen ablenkt, reduziert der Drehmomentarm in der Länge noch eine weitere nicht-lineare Term ergibt und die Durchbiegung der Lastzelle zu verdoppeln. Beachten Sie, dass „T“ in der Figur verwendet wird, Zugspannungen zu bezeichnen, und „C“ verwendet wird Druckspannung zu bezeichnen.
Abbildung 3. Mehrere Biegen:
Abbildung 4. Dual-Beam Cantilevers Coupled:
Viele der Entwürfe gezeigt sind hier dargestellten rechtwinkligen Ecken besitzen. Um Spannungskonzentrationen zu minimieren, die bei geometrischen Diskontinuitäten auftreten, es wird dringend empfohlen, großzügige Filets mit besonderem Augenmerk auf mögliche Diskontinuitäten an Oberflächen tangential zu einem Radius Merkmal verwendet werden. Spannungsanstiege zeigen oft lokale Spannungen, die über die microyield Stärke des verwendeten Materials, die Herstellung von Null Instabilitäten und potentielle Ermüdungsbrüche.
Vor vierzig Jahren gefunden Sensor Designer, dass die Leistung fast immer erhöht, wenn der Sensor aus einem festen Materialblock und Aufmerksamkeit auf die Beseitigung von strukturellen Diskontinuitäten hergestellt wurde. Heute haben wir ein viel feineres Verständnis der Materialien und Materialverhaltens zusammen mit der Terminologie dieser verschiedene Attribute und Eigenschaften zum Ausdruck bringen.
Biegen: Ring
Der Biegering in 5 gezeigt hat eine lange Geschichte und wird populär als Morehouse erweist Ring bekannt. Der ursprüngliche Entwurf hat wurde von Russland angeeignet. Das beweist, Morehouse Ring war und in beiden Sensor-Kalibrierungssysteme und -mittel Prüfsystemen als Übertragungsstandard verwendet werden. Es ist offensichtlich, aus dem Design des Rings, die jeder Schenkel des Rings Axiallasten gleichzeitig kommunizieren müssen, während Biegen erfahren. Die Tatsache, dass sowohl axiale als auch innerhalb der Biegezone Transduktion des Sensors auftreten charakterisiert Kraftmeßdosen Ring-style.
Es sollte beachtet werden, dass die Gestaltung der Bosse Last in die Ringstruktur Kommunikation erheblich die Leistung des Rings beeinflusst. Die optimalen Verhältnisse und Abmessungen dieser Bosse werden so viel Erfahrung und durch Tests bestimmt, wie es durch strenge mechanische Konstruktion ist.
Chefs sind oft unter- oder modifiziert, um Lasten im Interesse der Ablehnung off-axis flexibler gestaltet werden Abwägen Leistung für off-axis Lastabwurf. Ebenso Transduktion Zonen sind mit Kerben versehen Stress- Konzentrierung Ausgang Eigenfrequenz zu erhöhen und die Einhaltung zu reduzieren. In einigen Fällen, zu denen das Ausmaß dieser Chef und Biege Modifikationen erstrecken, so radikal wie fast Charakterisierung als Ringbasierten Kraftmeßdose zu trotzen. Der einzige gemeinsame Faden in all diesen Konstruktionen ist die Tatsache, dass die Transduktion Zonen sowohl Biege- und Axialbelastungen kommunizieren müssen.
FIGUR 5. Biegen: Der Ring:
Im Gegensatz zu Biege in Auslegerbalkenstruktur entwickelt Spannungen,
wo Biegespannungen sind eine direkte Funktion der Augenblick, der sich
eine direkte Funktion des Hebelarms ist, Schubspannungen definitions
nur in die durch das Element getragenen Last und den Bereich des Elements, unabhängig von dem Belastungspunkt gleich ist. Durch Variation der Dicke des lasttragenden Elements, sind die Scherspannungen in direktem Verhältnis variiert. Unter Verwendung dieser Philosophie Lastbalken tragen, werden oft ausgefräst, um Scher „Stege“ besitzen eine Fläche ausreichend ist, um Scherbelastungen in den 1000 bis 1700 Mikrostrain Bereich wodurch sich DMS-Vollbrückenausgänge zwischen 2 mV / V und 3 mV / create V.
Der beliebte „Pfannkuchen“ Stil Wägezelle, wie in 6c gezeigt, ist
konfiguriert, in Scherung zu arbeiten, ein sehr niedriges Profil in ein Angebot
Design, das leicht umwelt abgedichtet und ist weitgehend unempfindlich
zu außeraxiale Belastungen. Im Allgemeinen Scherbahn Wägezellen Pfannkuchen Stil sind
in den 1000 lbf und höheren Lastbereichen.
Das Design Abschnitt dieses Artikels wurde von Herrn James Pierson geschrieben