2024-07-24
Để chọn được loại cảm biến lực phù hợp nhất cho hệ thống cân của bạn, bạn phải lưu ý đến nhiều yếu tố: từ loại ứng dụng (đặc điểm của cấu trúc cần cân, hoạt động của nó, mục đích và đối tượng cần cân) cho đến các điều kiện môi trường nơi hệ thống sẽ hoạt động.
Sau khi xác định được mẫu cảm biến lực phù hợp nhất, điều quan trọng là phải hiểu bảng dữ liệu của nó, trong đó mô tả tất cả các tính năng và cung cấp toàn bộ dữ liệu để đưa ra quyết định.
Nhưng những tính năng chính của cảm biến lực là gì và chúng cho chúng ta biết điều gì về hiệu suất của cảm biến lực?
Các vật liệu thường được sử dụng để chế tạo cảm biến lực là:
▷THÉP KHÔNG GỈ 17-4 PH
Trong số các vật liệu khác nhau được sử dụng cho cảm biến lực, đây là loại "có giá trị" nhất, trên thực tế là loại đắt nhất và tốt nhất chochống ăn mòn.
Tên chính thức của nó là AISI 630, nhưng thường được gọi là 17-4 PH theo định nghĩa "kỹ thuật" của nó. Trên thực tế, nó bao gồm17 phần nikenVà4 phần crom, trong khi PH là viết tắt của Precipitation Hardening, đó là quá trìnhsự kết tủađược sử dụng để làm cứng vật liệu.
▷AISI-420 THÉP KHÔNG GỈ
Mặc dù khả năng chống ăn mòn của nó thấp hơn thép không gỉ 17-4 PH nhưng nó có khả năng chống ăn mòn lớn hơnsức mạnh cơ họcvà tiết kiệm hơn.
▷HỢP KIM NHÔM
Loại AVIONAL là loại thường được sử dụng để chế tạo máy bay và các bộ phận hàng không.
Nó rất hữu ích trongcảm biến lực điểm đơnvì nó có khả năng chống chịu tốt với các tác nhân môi trường. Nó cũngánh sángVàdễ dàng làm việc, thậm chí ở khâu hoàn thiện cuối cùng cần thiết cho loại tế bào này.
▷THÉP MẠ NIKEN ĐẶC BIỆT (AISI 4140 hoặc AISI 4340)
AISI 4140 và AISI 4340 là hai loại vật liệu rất giống nhau và thực sự có thể thay thế cho nhau.
Chúng được gọi là "thép đặc biệt" vì chúng có những đặc tính đặc biệt. Trên thực tế, chúng làpha trộnvới các chất như, ví dụ,crom,niken,molypdenVàmangancải thiện chất lượng của chúng so với sắt đơn thuần và chúng luôn được mạ niken, nếu không chúng sẽ bị oxy hóa ngay lập tức.
Tham số này phân loạimức độ kháng cựVàsự chặt chẽcủavỏ điệnchống lại sự xâm nhập của các vật thể, bụi và nước. Được định nghĩa theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 60529 và tương ứng với tiêu chuẩn Châu Âu EN 60529.
Điều cần thiết là phải chọn mức bảo vệ theo môi trường mà cảm biến lực sẽ phải hoạt động. Trên thực tế, các yêu cầu bảo vệ khác nhau tùy thuộc vàođịa điểm(trong nhà hoặc ngoài trời) vàđiều kiện môi trường xung quanhnơi hệ thống được cài đặt, thường xuyên hoặc thỉnh thoảngrửacảm biến lực sẽ phải chịu vàphương phápđược sử dụng, cũng như liệu nó có phải được ngâm hay không, ở độ sâu nào và trong bao lâu.
Nó được chỉ ra bởiviết tắt IP(Bảo vệ chống xâm nhập) theo sau là2 chữ sốvà có thể bằng chữ cáiK.
Nếu các chữ số được thay thế bằng chữ cáiX, điều này có nghĩa là không có đủ dữ liệu để xác định mức độ bảo vệ.
▷ Cácchữ số đầu tiêntrong mã cho biết mức độ bảo vệ của thiết bị chống lại sự xâm nhập củavật rắnvà khả năng cho mọi người cóliên lạc có chủ đíchcó các bộ phận nguy hiểm, ví dụ như dây dẫn điện.
Giá trị có thể dao động từ 0 đến 6, trong đó 6 biểu thị một vỏ bọc hoàn toàn kín chống bụi và khói, đồng thời có khả năng bảo vệ hoàn toàn chống tiếp xúc.
▷ Cácchữ số thứ haithay vào đó chỉ ra mức độ bảo vệ chống lại sự xâm nhập củachất lỏngVàđộ ẩmdao động từ0 đến 9. Nếu chữ số được theo sau bởichữ K, điều đó có nghĩa là thành phần được bảo vệ chống lại sự xâm nhập của nước trong quá trìnháp suất caomáy bay phản lực nướclàm sạch.
Còn được gọi là "tải trọng danh nghĩa", công suất làTrọng lượng tối đamà cảm biến lực có thể chịu được.
Mỗi loại cảm biến được sinh ra với phạm vi công suất cụ thể của nó. Công suất là mộtsự hạn chế về bản chất cơ họcđược xác định trước trên bản vẽ kỹ thuật của mỗi cảm biến lực.
→Đọc thêmCảm biến lực được tạo ra như thế nào?
▷Công suất thấpCảm biến lực có trọng lượng từ vài gam đến tối đa 100 kg.
Chúng hoàn hảo khi cần độ chính xác cao, chẳng hạn như cân phòng thí nghiệm hoặc cân đếm số lượng.
▷Công suất trung bìnhCảm biến lực có thể đo từ 100 kg đến khoảng 10 tấn.
Chúng đặc biệt đáng tin cậy và được sử dụng để sản xuất bệ cân công nghiệp và cân băng tải, băng tải con lăn, phễu, silo và bồn chứa có kích thước vừa và nhỏ.
▷Công suất caothay vào đó, các cảm biến lực có thể đạt tới mức hơn 1000 tấn.
Chúng được sử dụng để xây dựng cầu cân, cho ngành công nghiệp nặng và thường dùng trong các loại cân có tải trọng lớn, chẳng hạn như silo chứa hàng có sức chứa lớn.
Cho tất cả các khả năng, thậm chíkhông theo tiêu chuẩnnhững người, có thể yêu cầucảm biến lực tùy chỉnh, theo thiết kế và thông số kỹ thuật của riêng bạn.
Các lớp độ chính xác (hoặc các lớp độ chính xác) làphân loại nhómđược xác định bởi Tổ chức Đo lường Pháp lý Quốc tế (OIML).
Họ mô tảđặc điểm đo lườngcủa cảm biến lực và đóng vai trò cơ bản trong việc xác định mức độ chất lượng của kết quả đo lường.
Đối với mỗi loại cảm biến lực có một phân loại OIML khác nhau được chỉ định bởithưxác định của họmức độ chính xác(A, B, C, D) và bởi mộtcon sốchỉ định có bao nhiêucác bộ phận pháp lýCảm biến lực có thể đo bằng đơn vị hàng nghìn:
Các cơ quan cấp phép (Cơ quan cấp phép OIML) và các tổ chức được Liên minh Châu Âu thông báo được phép đánh giá các cảm biến lực và chỉ định cấp độ chính xác liên quan.
Giấy chứng nhậndo các cơ quan cấp phép cấp có giá trị trên toàn thế giới, trong khi các cơ quan được thông báo chỉ có giá trị trong Liên minh Châu Âu.
Đánh giá được thực hiện thông qua mộtBài kiểm trađo lường3 biếnđồng thời: tính tuyến tính, độ trễ và tác động của nhiệt độ, kiểm chứng lỗi kết hợp của cảm biến lực.
Cái nàykiểm tra tính cân xứngđể tăng giá trị tải trong cảm biến lực.
Các thử nghiệm tải trọng cho các điểm tăng dần tạo ra đường thẳng nốiđiểm khôngvàđiểm toàn diện.
Sau đó, điều này được xác minh bằng cách xem giá trị thực tế mà cảm biến lực đọc được khác biệt như thế nào so với đường này.
Cáckhoảng cáchlà lỗi tuyến tính.
Đây là đánh giá củasự khác biệt giữatế bào tảiphản hồitrong một chu kỳ tải và một chu kỳ dỡ tải tiếp theo.
Tỷ lệ phần trăm chênh lệch được tính toán giữa các điểm giống nhau được cảm biến lực đọc trong hai chu kỳ, từ đó đưa ra lỗi trễ.
Cảm biến tải được đặt trong mộtbuồng khí hậu. Sau khi ổn định nhiệt độ, trong phạm vi tiêu chuẩn được OIML xác định từ -10°C đến +40°C,3 chu kỳ tải/dỡđược chạy cho mỗi nhiệt độ.
Sau khi kết thúc thử nghiệm, có thể thấy được mức độ chênh lệch giữa giá trị trung bình được đo khi nhiệt độ thay đổi so với sai số tối đa cho phép.
Cáclớp độ chính xác thích hợpnên được lựa chọn bằng cách xem xét nhiều khía cạnh của hệ thống cân, chẳng hạn nhưloại cây, cácmục đíchVàloại hàng hóađể cân nhắc, và thường có sự thỏa hiệp giữa chúng.
Cácdung tíchcủa hệ thống cân cũng đóng vai trò cơ bản.
Trên thực tế, cần phải đánh giá sự phù hợp giữa độ chính xác mong muốn và khả năng của hệ thống.
→ Đọc thêmLàm thế nào để chọn một cảm biến lực? Các yếu tố cần đánh giá.
Đây làtổng của 3 lỗi(tính tuyến tính, độ trễ và tác động của nhiệt độ) từ thử nghiệm OIML được mô tả ở phần trước.
Con số này, được biểu thị dưới dạng phần trăm của thang đo đầy đủ, thể hiện sai số tối đa có thể xảy ra ở một cảm biến lực.
Ví dụ, từ một cảm biến lực có thang đo đầy đủ là 10000 kg và sai số kết hợp bằng 0,05%, người ta sẽ mong đợi sai số tối đa là 5 kg trên toàn bộ thang đo của nó.
Nếu trọng lượng đo được là 2500 kg, thì "giá trị thực" sẽ nằm trong khoảng từ 2495 đến 2505 kg.
Đây là khoảng thời gian tối thiểu mà tải trọngphạm vi đo lường(sức chứa của nó) có thể được chia.
Nó được lấy từ tỷ lệ giữacông suất tối đacủa tế bào tải vàgiá trị Y(hoặc V min tương đối) được thiết lập bởi các thử nghiệm OIML.
Trên thực tế, nó mô tả độ phân giải của cảm biến lực, tức là mức tăng trọng lượng tối thiểu mà cảm biến lực có thể đo được.
Giá trị này rất cần thiết khi cảm biến lực phải được sử dụng trong hệ thống cân được chấp thuận cho mục đích thương mại hợp pháp.
Công suất định mức, được thể hiện bằng mV/V, làgiá trị sản phẩm đầu ratheo mV mà cảm biến lực trả về khi tải trọng tối đa được áp dụng, chia chođiện áp cung cấp điệntrong V.
Giá trị chúng ta tìm thấy trên bảng dữ liệu là giá trị quan sát được điều kiện này, trong khi giá trị phần trăm bên cạnh là giá trị không chắc chắn (giá trị đầu ra sẽ dao động bao nhiêu ± dưới dạng phần trăm) và được nhà sản xuất chỉ định trực tiếp.
Đây làlỗirằng sự tăng hoặc giảm nhiệt độ gây rađọccủa cảm biến lực, tức là giá trị không hoặc giá trị toàn thang đo có thể khác biệt bao nhiêu so với giá trị thực tế dưới dạng phần trăm của toàn thang đo cho mỗi độ C khi nhiệt độ thay đổi.
Ví dụ, nếu một cảm biến lực có thang đo đầy đủ bằng 1000 kg và tác động của nhiệt độ lên thang đo đầy đủ của nó là 0,005% FS/°C, thì với mỗi thay đổi về °C, giá trị đọc có thể thay đổi nhiều nhất là 0,05 kg.
Nếu nhiệt độ sau đó thay đổi 10°C (ví dụ thay đổi từ 20°C đến 30°C) thì số đọc sẽ thay đổi nhiều nhất là 0,05 x 10, tức là 0,5 kg.
Đây là nhiệt độphạm vitrong đó cảm biến tải có thể hoạt động quan sát các lỗi nhiệt độ được báo cáo trong "Ảnh hưởng của nhiệt độ lên thang đo bằng không và toàn thang đo".
Cảm biến lực thực tế đã được thử nghiệm vàbù nhiệtở các nhiệt độ khác nhau một cách chính xác để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất đầy đủ. Phạm vi nhiệt độ bù nhiệt tiêu chuẩn nằm trong khoảng từ -10°C đến +40°C.
Đây là phạm vi nhiệt độ mà cảm biến lực có thểcông việc không bị vỡnhưng hiệu suất nêu trên bảng dữ liệu không còn được đảm bảo nữa.
Giá trị của độ nhớt, hay "dòng chảy nhớt", là khả năng của cảm biến lực đểbù lạicácsự biến dạng tự nhiêncủa vật liệu mà nó được tạo thành. Trong thực tế, khi mộttải trọng không đổiđược áp dụng trong điều kiện môi trường ổn định, giá trị đọc được của cảm biến lực sẽ không thay đổi hoặc thay đổi rất ít.
Giá trị trạng thái trên bảng dữ liệu là có thểphần trăm thay đổi trong toàn bộ quy mô(tính bằng kg hoặc mV/V) sau 30 phút tác dụng tải trọng danh nghĩa.
Tỷ lệ phần trăm biến dạng thấp hơn chuyển thànhchất lượng đo lường tốt hơncủa cảm biến lực. Trên thực tế, giá trị "biến dạng ở tải trọng danh nghĩa" phải thấp là điều cơ bản, vì điều này góp phần vào tính ổn định của phép đo theo thời gian.
Tham số này hơn nữa ảnh hưởng đếntính chất đàn hồicủa cảm biến lực. Sau khi áp dụng trọng lượng, giá trị độ biến dạng càng thấp thì tín hiệu bằng không sẽ trở về trạng thái ban đầu càng nhanh (cảm biến lực không có tải).
Điều này chỉ ratối đaNguồn cấpgiá trịtrong V mà cảm biến lực có thể chịu được.
Các chỉ số trọng lượng và bộ truyền trọng lượng thường có giá trị nguồn điện tiêu chuẩn là5VDC hoặc 10VDC, được thiết kế đặc biệt để có thể chịu được tải trọng hoàn hảo.
Cũng có thể sử dụng các thiết bị cung cấp điện không chuẩn, nhưng điều quan trọng là phải tuân thủ điện áp cung cấp điện tối đa được ghi trên bảng dữ liệu để không làm hỏng cảm biến lực.
Cácđầu vàođiện trở là điện trở được đo bằng Ohm giữa các dây cung cấp điện của cảm biến lực.đầu raVề mặt khái niệm, điện trở giống hệt với điện trở đầu vào nhưng nó được đo giữa các dây tín hiệu đầu ra của cảm biến lực.
Giá trị của chúng phụ thuộc vào loại máy đo độ biến dạng được sử dụng, nhưng thường nằm trong khoảng từ 350 đến 400 Ohm hoặc từ 700 đến 800 Ohm.
Đây là giá trị được thể hiện dưới dạngphần trăm sản lượng định mức, được xác định bằng mức giá trị đầu ra tính bằng mV có thể lệch so với 0 khi không có tải.
Điều này xác định chất lượng cách điện giữa cácDây điệncủa tế bào tải vàthân hìnhcủa cảm biến lực và giữa cápcái khiênvà mỗidây điệncủa cảm biến lực.
Cách điện đúng cách làm cho phép đo được thực hiện bởi cảm biến lựckhông nhạy cảm với những thay đổiở điện thế hoặc điện tích trên thân cảm biến lực.
Được thể hiện dưới dạng phần trăm của toàn thang đo, đó là số lượngquá tảicảm biến lực có thể chịu được mà không bị hư hỏng, đó là "sức chịu lực".
Nếu giá trị quá tải vẫn nằm dưới tỷ lệ phần trăm được khuyến nghị, thường là từ 120% đến 150% của toàn thang đo, cảm biến lực sẽ giữ nguyênđộ đàn hồi(khả năng biến dạng và trở về 0). Nếu vượt quá giá trị phần trăm khuyến nghị, cảm biến lực sẽ biến dạng vĩnh viễn và sau đó bị vỡ hoặc hư hỏng.
Được biểu thị bằng phần trăm của toàn thang đo, đây là tải trọng tối đa mà cảm biến lực có thể chịu được mà không bị vỡ.
Giá trị này phụ thuộc vàohình học, cácvật liệuvàkiểucủa cảm biến lực và về mặt lý thuyết không bao giờ có thể đạt được, nhưng trong mọi trường hợp, điều quan trọng là phải biết nó, đặc biệt là khi phải tính toán trênhệ số an toàncủa cây.
Ví dụ, trong các hệ thống nâng và giới hạn tải trọng, đòi hỏi hệ số an toàn cao, cần đảm bảo rằng cảm biến lực được sử dụng có tải trọng phá vỡ lớn hơn tải trọng tiêu chuẩn, thường nằm trong khoảng từ 250% đến 300% của toàn thang đo.
→ Đọc thêmCác loại cảm biến lực chính: đặc điểm và ứng dụng.
→ Đọc thêmHệ thống cân và giới hạn tải cho cầu trục.
Điều này cho biết tải trọng của tế bào là bao nhiêubiến dạngở quy mô đầy đủ, đó là mức độ tải trọng giảm xuống khi tác dụng lên cảm biến lực.
Giá trị này khác nhau đối với mỗi cảm biến lực đơn lẻ, nhưng luôn nằm trong phạm vigiữa 0,2 mm và 1 mm.
Ví dụ về độ lệch ở tải trọng danh nghĩa 0,5 mm trong cảm biến lực AZL
Phần này của bảng dữ liệu đề cập hoàn toàn đến cảm biến lựccáp đầu ra.
Bên cạnh các chi tiết như chiều dài và đường kính, nó còn nêu rõ số lượng sợi tạo nên dây và kích thước mặt cắt ngang tính bằng mm2.
Các tế bào tải thường có4hoặc6 dây. Sự khác biệt nằm ở chỗ có 2 dây được gọi là "dây tham chiếu" (Sense + và Sense-), được sử dụng để cải thiện độ chính xác của phép đo.
Nhờ các dây tham chiếu trong cáp 6 lõi, các cảm biến lực có thể bù trừ bất kỳthay đổi điện áp làm rơitrên cáp do, ví dụ, thay đổi nhiệt độ hoặc chiều dài cáp, mà không ảnh hưởng đến phép đo trọng lượng.
Mặt khác, các cảm biến lực 4 dây làđược hiệu chuẩn và bù nhiệtliên quan đến chiều dài của cáp được cung cấp theo tiêu chuẩn, đó là lý do tại sao chiều dài cáp không nên thay đổi.
