Ảnh hưởng của lực va chạm lên các cảm biến cân và các chiến lược tránh
Trong các lĩnh vực như cân nặng công nghiệp, vận chuyển hậu cần và sản xuất tự động,cảm biến cân phục vụ như các thành phần đo lường cốt lõi ️ độ chính xác và sự ổn định của chúng trực tiếp quyết định chất lượng hoạt động của toàn bộ hệ thốngTuy nhiên, các lực va chạm thường gặp trong các ứng dụng thực tế thường gây ra thiệt hại không thể đảo ngược cho các cảm biến cân,ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo lường và thậm chí rút ngắn tuổi thọ của thiết bịBài viết này sẽ phân tích chi tiết các tác động cụ thể của lực va chạm có cường độ khác nhau đối với các cảm biến cân, và đề xuất các giải pháp giảm thiểu khoa học và hiệu quả.
Các thành phần cốt lõi của một cảm biến cân là cơ thể đàn hồi và thước đo độ căng. Nguyên tắc hoạt động của nó là: cơ thể đàn hồi biến dạng dưới lực, thúc đẩy thước đo độ căng để tạo ra sự thay đổi kháng cự,sau đó được chuyển đổi thành dữ liệu trọng lượng thông qua xử lý tín hiệuĐộ lớn của lực va chạm khác nhau, dẫn đến sự khác biệt đáng kể về mức độ tổn thương và biểu hiện của suy giảm cảm biến. Cụ thể, nó có thể được chia thành ba phạm vi:
Lực va chạm tầm thấp thường xuất hiện dưới dạng những cú sốc bên ngoài ngắn ngủi, nhỏ, chẳng hạn như tiếp xúc ánh sáng khi vật liệu rơi chậm hoặc rung động nhẹ trong quá trình vận hành thiết bị.loại lực tác động này sẽ không trực tiếp làm hỏng cảm biến, nhưng tác động tiềm năng của nó không thể bị bỏ qua:
- Một mặt, các tác động thường xuyên ở tầm thấp giữ cho cơ thể đàn hồi của cảm biến trong trạng thái biến dạng vi mô lặp đi lặp lại.làm cho hệ số đàn hồi của nó dần thay đổiVí dụ, một cảm biến có lỗi ban đầu ≤ ± 0,1% có thể dần dần thấy lỗi của nó tăng lên hơn ± 0,5%, không đáp ứng các yêu cầu cân chính xác cao.
- Mặt khác, các tác động tầm thấp có thể ảnh hưởng đến sự ổn định liên kết giữa bộ đo độ căng và cơ thể đàn hồi.chất kết dính sẽ dần dần lão hóa dưới các cú sốc lặp đi lặp lạiĐiều này dẫn đến sự suy giảm tính tuyến tính của tín hiệu đầu ra của cảm biến, dẫn đến "sự biến động dữ liệu".
Lực va chạm tầm trung là một "lực va chạm có hại" điển hình, thường thấy trong các kịch bản như tải vật liệu nhanh chóng, cú sốc quán tính trong quá trình khởi động / dừng thiết bị,hoặc đặt trực tiếp các mảnh nhỏ đến trung bìnhLoại lực tác động này trực tiếp làm hỏng các thành phần cốt lõi của cảm biến:
- Đối với cơ thể đàn hồi: Lực va chạm tầm trung có thể vượt quá "mức ngưỡng an toàn" của nó cho biến dạng đàn hồi, gây ra biến dạng nhựa cục bộ của cơ sở đàn hồi, ngay cả khi tải bị loại bỏ,cảm biến không thể trở lại trạng thái ban đầu của nóĐiều này dẫn đến một độ lệch điểm 0 cố định (ví dụ, hiển thị "-2kg" khi dỡ), và lỗi mở rộng theo tỷ lệ theo trọng lượng tăng trong quá trình tải.
- Đối với đồng hồ đo độ căng: Lực va chạm tầm trung có thể làm cho lưới nhạy cảm của đồng hồ đo độ căng bị nứt hoặc đồng hồ đo độ căng tách khỏi thân đàn hồi.Điều này trực tiếp dẫn đến sự gián đoạn tín hiệu hoặc đầu ra bất thường, biểu hiện như "sự thất bại thiết lập lại bằng không", "bộ hiển thị tràn ngập", hoặc thậm chí là thất bại chức năng hoàn toàn.
- Ngoài ra, lực va chạm tầm trung có thể làm hỏng cấu trúc niêm phong của cảm biến, cho phép bụi và ẩm xâm nhập vào bên trong, tăng tốc độ ăn mòn của đồng hồ đo căng và mạch,và rút ngắn thêm tuổi thọ của cảm biến.
Lực va chạm tầm xa là "lực va chạm phá hoại", chủ yếu xảy ra trong các kịch bản cực đoan như ngã vô tình của vật nặng, va chạm thiết bị hoặc va chạm quá tải (ví dụ:tháo rời đột ngột các thành phần cần cẩu, tác động trực tiếp của các mảnh lớn trên cảm biến). loại lực tác động này ngay lập tức vượt quá công suất tải tối đa của cảm biến, dẫn đến thiệt hại thảm khốc, không thể đảo ngược:
- Cơ thể đàn hồi có thể bị gãy trực tiếp, đồng hồ đo độ căng có thể bị cháy hoàn toàn, hoặc bảng mạch bên trong có thể bị nứt khiến cảm biến hoàn toàn bị phế liệu và không thể sửa chữa.
- Đồng thời, lực va chạm tầm xa có thể kích hoạt phản ứng chuỗi: ví dụ, nếu cảm biến bị gãy, nền tảng cân mất hỗ trợ, dẫn đến khuynh hướng nền tảng hoặc sụp đổ,do đó làm hỏng thiết bị xung quanh hoặc thậm chí gây thương tích cho cá nhân.
- Ngay cả khi một số cảm biến không bị gãy hoàn toàn dưới lực va chạm tầm xa, chúng sẽ bị lỗi nghiêm trọng không thể đảo ngược (ví dụ: vết nứt bên trong cơ thể đàn hồi,kiệt sức hoàn toàn của bộ đo độ căngCác lỗi ẩn này là ẩn và có thể gây ra sự cố đột ngột trong quá trình sử dụng tiếp theo, gây ra rủi ro an toàn đáng kể.
Để giải quyết tác động của lực va chạm trên các phạm vi khác nhau, chúng ta cần kết hợp các kịch bản ứng dụng và phát triển các giải pháp giảm thiểu có hệ thống từ ba chiềuphòng ngừa tác động,Đảm đệm tác động, vàlựa chọn cảm biến tối ưuĐể đảm bảo hoạt động ổn định của cảm biến.
Phòng ngừa va chạm là cốt lõi của việc giảm thiểu tác động. Nó đòi hỏi phải giảm thiểu lực va chạm bằng cách tối ưu hóa các quy trình hoạt động và thiết kế thiết bị:
- Trong sản xuất công nghiệp (các kịch bản tải vật liệu): Thay đổi tải "nhanh, trực tiếp" thành "dùng từng bước"lắp đặt các tấm đệm hoặc van điều khiển dòng chảy tại cửa ra của hopper phía trên cảm biến, vì vậy vật liệu rơi chậm, giảm lực va chạm xuống dưới phạm vi thấp.
- Trong các kịch bản đặt mảnh: Sử dụng cánh tay robot tự động với hệ thống điều khiển lực; thông qua điều khiển cơ khí linh hoạt,đặt các mảnh làm việc trên nền tảng cân bằng một cách "nhấn nhẹ" để tránh va chạm cứng.
- Trong các kịch bản vận chuyển hậu cần: Standardize cargo loading processes (prohibit "throwing cargo") and install "cargo positioning devices" on the weighing platform of transport vehicles to prevent cargo displacement (and additional impacts) caused by jolting.
- Ngoài ra, tăng cường đào tạo người vận hành, làm rõ phạm vi định lượng của thiết bị cân và cấm hoạt động quá tải về cơ bản tránh tạo ra lực va chạm tầm xa.
Đối với các lực va chạm không thể tránh khỏi, lắp đặt các thiết bị đệm để hấp thụ năng lượng và giảm lực thực tế trên cảm biến.
- Các yếu tố đệm đàn hồi: Lắp đặt đệm cao su, đệm xuân hoặc khối đệm polyme giữa cảm biến và nền tảng cân.chuyển đổi lực tác động tức thời thành lực dần dần (e.g, các bộ đệm mùa xuân trên cân xe tải làm dịu tác động tải vật liệu).
-
