Sobre a seleção de sensores de medição de peso e força
O sensor de pesagem é conhecido como o coração das balanças eletrônicas, e seu desempenho determina em grande parte a precisão e a estabilidade das balanças eletrônicas. Ao projetar balanças eletrônicas, é frequentemente necessário encontrar o problema de como selecionar sensores.
1、 Como escolher sensores
Um sensor de pesagem é, na verdade, um dispositivo que converte um sinal de massa em uma saída de sinal elétrico mensurável. Ao usar sensores, é importante considerar o ambiente de trabalho real em que o sensor está localizado, o que é crucial para selecionar o sensor corretamente. Está relacionado a se o sensor pode funcionar corretamente, sua segurança e vida útil, e até mesmo a confiabilidade e segurança de todo o aparelho de pesagem.
O impacto do ambiente nos sensores inclui principalmente os seguintes aspectos:
1. O ambiente de alta temperatura causa problemas como derretimento de materiais de revestimento, rachaduras nas juntas de solda e mudanças estruturais no estresse dentro do elastômero para sensores. Sensores resistentes a altas temperaturas são frequentemente usados para sensores que trabalham em ambientes de alta temperatura; Além disso, dispositivos de isolamento, resfriamento a água ou resfriamento a ar devem ser adicionados.
2. Poeira e umidade podem causar curtos-circuitos nos sensores. Nessas condições ambientais, sensores com alta estanqueidade devem ser selecionados. Diferentes sensores têm diferentes métodos de vedação, e existem diferenças significativas em suas propriedades de vedação.
Vedações comuns incluem preenchimento ou revestimento com selante; Vedação mecânica com almofada de borracha; Soldagem (soldagem por arco de argônio, soldagem por feixe de plasma) e vedação a vácuo com nitrogênio.
Do ponto de vista do efeito de vedação, a vedação por soldagem é a melhor, enquanto o preenchimento e a aplicação de selante são a diferença na quantidade. Para sensores que trabalham em ambientes internos limpos e secos, sensores selados com adesivo podem ser selecionados, enquanto para sensores que trabalham em ambientes úmidos e empoeirados, vedação por manga quente de membrana ou vedação por soldagem de membrana, preenchimento a vácuo e sensores de preenchimento com nitrogênio devem ser selecionados.
3. Em ambientes altamente corrosivos, como umidade e acidez, que podem causar danos ao corpo elástico ou curtos-circuitos nos sensores, sensores com boa resistência à corrosão e boas propriedades de vedação devem ser selecionados por meio de pulverização ou capas de aço inoxidável na superfície externa.
4. A influência do campo eletromagnético no sinal de desordem de saída dos sensores. Nesse caso, a blindagem do sensor deve ser rigorosamente verificada para ver se possui boa resistência eletromagnética.
5. Materiais inflamáveis e explosivos não apenas causam danos completos aos sensores, mas também representam uma grande ameaça a outros equipamentos e à segurança pessoal. Portanto, os sensores que trabalham em ambientes inflamáveis e explosivos têm requisitos mais altos para desempenho à prova de explosão: sensores à prova de explosão devem ser selecionados em ambientes inflamáveis e explosivos, e a tampa de vedação de tais sensores deve não apenas considerar sua estanqueidade, mas também sua resistência à prova de explosão, bem como as propriedades à prova d'água, à prova de umidade e à prova de explosão das saídas de cabos.
2、 Seleção do número e faixa de sensores.
A seleção do número de sensores é baseada no propósito da balança eletrônica e no número de pontos que o corpo da balança precisa suportar (o número de pontos de suporte deve ser determinado de acordo com o princípio de fazer o centro de gravidade geométrico do corpo da balança coincidir com o centro de gravidade real). De modo geral, vários sensores são selecionados com base no número de pontos de suporte no corpo da balança. No entanto, para algumas balanças especiais, como balanças de gancho eletrônicas, apenas um sensor pode ser usado. Para algumas balanças eletromecânicas combinadas, o número de sensores selecionados deve ser determinado de acordo com a situação real.
A seleção da faixa do sensor pode ser determinada com base em uma avaliação abrangente de fatores como o grande valor de pesagem da balança, o número de sensores selecionados, o peso do corpo da balança, possíveis grandes cargas de polarização e cargas dinâmicas. De modo geral, quanto mais próxima a faixa de um sensor estiver da carga atribuída a cada sensor, maior será a precisão de sua pesagem. No entanto, no uso prático, devido à presença de cargas no sensor, além do objeto a ser pesado, também existem cargas como o peso do corpo da balança, peso da tara, carga de deslocamento e impacto de vibração. Portanto, ao selecionar a faixa do sensor, vários fatores devem ser considerados para garantir a segurança e a vida útil do sensor.
A fórmula de cálculo para a faixa do sensor é determinada por meio de experimentos extensivos após considerar totalmente vários fatores que afetam o corpo da balança.
A fórmula é a seguinte:
C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N
C - faixa nominal de um único sensor; W - peso próprio do corpo da balança; Wmax - o peso líquido máximo do objeto a ser referido; N - o número de pontos de suporte usados para o corpo da balança; K-0- Coeficiente de seguro, geralmente variando de 1,2 a 1,3; K-1- Coeficiente de impacto; K-2- Coeficiente de deslocamento do centro de gravidade do corpo da balança; K-3- Coeficiente de pressão do vento.
Por exemplo, uma balança rodoviária eletrônica de 30t com uma grande capacidade de pesagem de 30t e um peso próprio de 1,9t é equipada com quatro sensores. Com base na situação real naquele momento, o coeficiente de seguro K-0=1,25, o coeficiente de impacto K-1=1,18, o coeficiente de deslocamento do centro de gravidade K-2-=1,03 e o coeficiente de pressão do vento K-3=1,02 são selecionados para determinar a tonelagem dos sensores.
Solução: De acordo com a fórmula de cálculo da faixa do sensor:
C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N
Sabe-se que:
C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（30＋1.9）/4＝12.36t
Portanto, sensores com uma faixa de 15t podem ser selecionados (a tonelagem dos sensores geralmente é apenas 10T, 15T, 20t, 25t, 30t, 40t, 50t, etc., a menos que sejam especialmente personalizados).
Com base na experiência, os sensores geralmente devem operar entre 30% e 70% de sua faixa. No entanto, para alguns instrumentos de pesagem que têm forças de impacto significativas durante o uso, como balanças de trilho dinâmicas, balanças de caminhão dinâmicas, balanças de aço, etc., ao selecionar sensores, sua faixa geralmente deve ser expandida para operar entre 20% e 30% de sua faixa, aumentando a reserva de pesagem do sensor para garantir sua segurança e vida útil.
3、 Considere a faixa aplicável de vários tipos de sensores
A seleção dos tipos de sensores depende principalmente do tipo de pesagem e do espaço de instalação, garantindo a instalação adequada e a pesagem segura e confiável; Por outro lado, precisamos considerar as sugestões do fabricante. Os fabricantes geralmente especificam o escopo de aplicação dos sensores com base em suas condições de estresse, indicadores de desempenho, formas de instalação, tipos estruturais e o material do corpo elástico. Por exemplo, sensores de viga cantilever de alumínio são adequados para balanças de preços, balanças de plataforma, balanças de corte, etc.; Sensores de viga cantilever de aço são adequados para balanças de funil, balanças eletrônicas de correia, balanças de classificação, etc.; Sensores de ponte de aço são adequados para balanças ferroviárias, balanças rodoviárias, balanças de pontes rolantes, etc.; Sensores de coluna são adequados para balanças rodoviárias, balanças de trilho dinâmicas, balanças de funil de grande tonelagem, etc.
4、 Também precisamos escolher o nível de precisão do sensor
O nível de precisão dos sensores inclui indicadores técnicos como não linearidade, fluência, recuperação de fluência, histerese, repetibilidade, sensibilidade, etc. Ao selecionar sensores, não persiga simplesmente sensores de alta qualidade, mas considere atender aos requisitos de precisão das balanças eletrônicas e seus custos.
A seleção do nível do sensor deve atender às seguintes duas condições:
1. Atender aos requisitos de entrada do instrumento. O instrumento de exibição de pesagem exibe o resultado da pesagem após amplificar e converter A/D o sinal de saída do sensor. Portanto, o sinal de saída do sensor deve ser maior ou igual ao tamanho do sinal de entrada exigido pelo instrumento, ou seja, a sensibilidade de saída do sensor deve ser representada pela fórmula de correspondência entre o sensor e o instrumento, e o resultado calculado deve ser maior ou igual à sensibilidade de entrada exigida pelo instrumento.
Fórmula de correspondência para sensores e instrumentos:
Sensibilidade de saída do sensor x tensão de alimentação de excitação x grande escala da balança/número de divisão da balança x número de sensores x faixa do sensor
Por exemplo, uma balança de embalagem quantitativa que pesa 25 kg com uma divisão máxima de 1000 divisões; O corpo da balança adota três sensores L-BE-25 com uma faixa de 25 kg, uma sensibilidade de 2,0 ± 0,008mV/V e uma pressão elétrica de ponte de arco de 12V. A balança adota o instrumento EVT-800A. Os sensores usados podem ser combinados com o instrumento.
Solução: Após consulta, a sensibilidade de entrada do instrumento EVT-800A é de 0,6 μ V/d. Portanto, de acordo com a fórmula de correspondência entre o sensor e o instrumento, o sinal de entrada real do instrumento pode ser obtido como:
2×12×25/1000×3×25＝8μV/d＞0.6μv/d
Portanto, os sensores usados atendem aos requisitos de sensibilidade de entrada do instrumento e podem ser combinados com o instrumento selecionado.
2. Atender aos requisitos de precisão de toda a balança eletrônica. Uma balança eletrônica é composta principalmente por três partes: o corpo da balança, sensores e instrumentos. Ao selecionar a precisão dos sensores, a precisão dos sensores deve ser ligeiramente maior que o valor de cálculo teórico, porque a teoria é frequentemente limitada por condições objetivas, como a diferença de resistência do corpo da balança, o desempenho ruim dos instrumentos e o ambiente de trabalho hostil da balança, que afetam diretamente os requisitos de precisão da balança. Portanto, é necessário melhorar os requisitos de todos os aspectos e considerar os benefícios econômicos para garantir a realização do objetivo.
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