在电子衡器应用中非常普遍的是称重传感器,也是称重系统及电子衡器的心脏部件。因此,已经广泛应用在各行各业,其主要作用是实现对物料既快又准的称量。
称重传感器的选用
称重传感器最大称量选择;安全系数。必须注意的是最大称量、承载器自重、过载能力、称重传感器灵敏度。
称重传感器准度的选择;对于衡器来说,当然是准度越高越好。但是考虑的是否能买得到,还有就是价格能否接受。
称重传感器的结构选择;一般是根据衡器来大致确定用什么结构称重传感器,再以传感器样本加以辅助选择。
尤其在衡器的侧向力影响下,通常有剪应力和正应力两种原理传感器来对抗侧向力,但剪应力原理传感器抗侧向力强于正应力原理传感器。
称重传感器的数量确定;根据衡器的称量大小抉择,小称量的衡器通常用1~2只传感器,大称量的衡器不低于两只传感器。
称重传感器的量程选择;实际上称重传感器的量程可以根据称重的最大称量、传感器使用个数、称体自重、最大偏载、动载因素综合考虑来抉择量程。总之,称重传感器的量程范围是大于称重系统称量范围。
称重传感器的封装形式选择;根据衡器应用环境来考虑。称重传感器常用全密封和局部密封两种方式,因此由衡器应用环境来选择传感器密封方式。
所以说,电子衡器的“心脏”是称重传感器此话不假,其正确的选用重要性不可言喻。
选用时从称重传感器的结构、量程、封装形式三大方面着手,以衡器的称量大小、使用环境、安装空间等方面作为切入点。
使用好几种品牌的称重系统,其中托利多称重传感器用的较多,觉的质量可靠、性能优越。
称重仪表都属于精密仪器仪表一类,在安装、使用、维护上都必须按说明书中的要求去做,才能确保仪表的安全、正常、准确。否则可能导致仪表损坏,或缩短其使用寿命。
称重仪表称重传感器使用维护注意事项以下几点;
1.安装:一般应选择清洁、干燥、通风、温度适宜的环境放置仪表。仪表位置应固定,不要经常移动,否则可能导致信号电缆插头内部引线脱落而产生故障。
2.电源:称重仪表大多使用220伏交流电源,电压允许变化范围一般为187伏---242伏。在变更电源线路后切记先要测量电压是否符合要求,才能给仪表通电。如果误把380伏电源通到仪表上可能会引起损坏。电源电压波动较大的场合应配备性能良好的稳压器(如CW型交流参数稳压器)来保证仪表的正常使用。不要与强干扰源(如电动机、电铃、日光灯)使用同一电源插座,以免仪表显示值不稳定。有的仪表(如HAWK表等)为交直流两用。在装入干电池使用时应注意,电池漏液会损坏仪表。长期不使用电池供电时,应取出电池。
3.接地:称重仪表应连接独立且良好的接地线(接地电阻<4欧姆,接地引线应尽量地短)。接地线有双重作用:它既具有保护操作人员人身安全,同时也具有重要的抗干扰作用,能确保仪表稳定地工作,地线连接在仪表电源插座上,若把仪表地线接在公共的强电保护地线上,这样可能会对仪表产生电源干扰,使仪表显示值波动。应定期检查地线连接点是否接触良好。因为经过较长时间后,各连接点产生氧化,锈蚀等情况会使仪表实际上不起作用。
4.防晒:应避免阳光直射在仪表黑色外壳上,否则有可能会使仪表工作环境超过额定温度范围而损坏。
5.防水:一般情况下,仪表工作环境的湿度虽可达95%,但都规定不能产生结露。特殊的具有防水功能的不锈钢外壳仪表除外。
6.防腐:腐蚀性物质不能渗进仪表内部,否则会对线路板上的器件和线路板本身产生腐蚀,时间一长,可能会使仪表报废。即使是具有防腐功能的仪表,如果封闭不严,也会有同样的结果。
7.防雷击:电子衡器属于弱电系统,容易受到雷电的袭击而损坏部件。雷电主要从两个方面进入仪表:由电源线导入和由秤台经信号缆导入。在正常天气下,操作人员只要操纵电源开关即可,但在可能发生近距离雷击的情况下,必须拔下仪表电源插头及秤台信号电缆插头。可以采取防雷击措施,例如在仪表电源回路中增加防浪涌保护器等。
8.防强电:220伏以上的电源火线意外地搭到秤台或利用秤台作地线,在秤台上进行电焊操作都有可能损坏仪表。
9.清洁:在工业环境下,仪表外壳上会有积灰或受到污染,必须在断电情况下经常用湿抹布擦干净。但要注意不能用酒精等溶剂擦拭显示窗,这样会使透光性能变坏,显示模糊不清。
10.防静电:一旦仪表损坏,就要送修。有的单位为了使来回传递的速度加快,喜欢把仪表的PCB板拆下来,用特快专递邮寄,这就产生一防静电的问题。取PCB板时要手持板的四角,切勿用手摸到有集成块引脚的地方。因为这样容易让静电击坏集成块。拆下的PCB板应立即装入屏蔽袋,在没有屏蔽袋的情况下可用普通报纸包好。如果随手把板放在高绝缘的桌面上就有可能损坏PCB板。在收到已修好的PCB板,需要重新装入仪表时,也同样要注意防静电。
11.防震动:仪表运输时,可以放在原包装箱中,或采取合适的防震动措施。
12.防爆:如果仪表使用在复合型或本安型防爆系统中,应遵循防爆的有关规定。
13.职责:电子衡器是一种比较先进的称重系统,应由经过培训的人员专门负责操作和维护。目前大部分称重仪表都通过软件上的参数设定和校正来确定衡器的功能及性能。一旦这些参数被随意更改,就可能影响称量的准确性及功能(如不打印或不通讯等)。所以,确定操作人员和维护人员各自的职责也是十分重要的
由此可见,电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。
1、电阻应变片
电阻应变片是把一根电阻丝机械地分布在一块有机材料制成的基底上。电阻应变片的一个重要参数是灵敏系数K。当其两端受F力作用时,将会伸长,也就是说产生变形。伸长时,其横截面积则缩小,截面圆半径则减少。电阻应变片的电阻变化率(电阻相对变化)和电阻丝伸长率(长度相对变化)之间成比例的关系。
需要说明的是:灵敏度系数K是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数,与应变片的形状、尺寸大小无关。不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间。其次K值是一个无因次量,没有量纲。
在材料力学中ΔL/L称作为应变,记作ε,用它来表示弹性往往显得太大,很不方便,常常把它的百万分之一作为单位,记作με。
2、弹性体
弹性体是一个有特殊形状的结构件。其功能有两个,首先承受称重传感器所受的外力,对外力产生反作用力,达到相对静平衡;其次,提供一个高品质的应变场(区),使粘贴在此区的电阻应变片比较理想地完成电信号的转换任务。
3、检测电路
检测电路的功能是把电阻应变片的阻值变化转变成为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响,可以抑制侧向力干扰,可以比较方便地解决称重传感器的补偿问题等,所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
称重传感器均采用全桥式等臂电桥,主要是因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高,各臂参数一致,各种干扰的影响容易相互抵消。