A hatodik folytatásban leírjuk a mérleg súlyának és felépítésének meghatározásának alapelveit.
A mérlegek legalább három alapvető részből állnak:
- teherhordók (mérleghíd, mérlegplatform stb.),
- terhelő cella,
- kijelző egység (súlyjelző/sorkapocs, átalakító stb.).
Teherhordó
A teherhordó mechanikai tulajdonságai nagyban befolyásolják a mérleg és a mérleg minőségét. A mérleg felépítésénél rendkívül fontos a szerkezet merevsége. Elvileg minél merevebb a felépítés, annál tartósabb a súly és annál jobb a terhelés átadása az érzékelőnek. Ugyanakkor előfeltétele a mérlegre vonatkozó metrológiai követelmények teljesítésének.
A teherhordót mechanikusan úgy tervezték, hogy a kiértékelő egységhez csatlakoztatott teherérzékelőt (vagy érzékelőket) mechanikusan a legmegfelelőbb helyre lehessen felszerelni. Ezután egy átalakító és egy program segítségével a mért mennyiséget (feszültség vagy áram) súlyegységekké (g, kg, t) alakítja át. Ha kijelzővel van felszerelve, akkor a mért adatokat megjeleníti vagy elküldi a csatlakoztatott perifériáknak.
A súly tulajdonság, ill. az összes tárgy tulajdonságainak mértéke, amely abban nyilvánul meg, hogy ellenáll a mozgási állapotuk (azaz tehetetlenségük) változásainak és más testekkel való kölcsönhatásnak (azaz a gravitációnak). Méréskor összehasonlítjuk az ismert tömegű (standard súlyú) test által kiváltott erőt az ismeretlen súlyú test által kiváltott erővel. A tömeg az SI egyik alapvető fizikai mennyisége.
Mérési módszerek
A mechanikus egyenlő szárú tömeg az egyik alapvető módszer, amellyel a súlyt korábban meghatározták. Egy mérlegelt tárgyat tettek a mérleg egyik oldalára, a másikra pedig súlyokat (szabványokat), amelyek kiegyenlítették az ismeretlen súlyú terhelést, amíg egyensúly nem volt a két tál között.
Az idők során egy ilyen mechanikus mérleg kialakítása kissé módosult (pl. Rugós skála, 23. ábra), bár az elv ugyanaz maradt.
Mérőcellák
Jelenleg a terhelés mérésére cellákat használnak. A terhelés súlyának hatásához kapcsolódó mért mennyiség szerint feszültségmérőkre (a kimeneti feszültséget mérjük) és elektromágneses kompenzációval rendelkező szenzorokra osztjuk, ún. EMC érzékelők (megmérjük az egyensúlyi helyzet eléréséhez szükséges áramot). A mérés legáltalánosabb módszere a nyúlásmérőkkel történő mérés. Az EMC technológiával rendelkező érzékelőkhöz képest a feszültségmérők gyártási költségei lényegesen alacsonyabbak. További előny, hogy a teherhordó felépítése egyszerűbb.
A feszültségmérő szenzor működési elve
A mérőcella három alapvető részből áll: az érzékelő testéből, a nyúlásmérőből és a Wheatstone hídból. Az érzékelő testének feladata a mechanikai igénybevétel (mért erő) átalakítása az érzékelő testének anyagának pontosan meghatározott alakváltozásává. A nyúlásmérő egy vékony, általában poliamid filmre ragasztott huzal. Ha ezt a támasztó anyagot megnyújtják, akkor a feszültségmérő vezetője is meghúzódik, azaz megnöveli a hosszát és egyúttal csökkenti az átmérőjét, ami ellenállás növekedést eredményez. Ezzel szemben a tömörítés során a nyúlásmérő ellenállása csökken. Az ellenállás változása azonban nagyon kicsi. Ezért az érzékelők csatlakoznak az ún Wheatstone híd az ellenállás változásának könnyebb értékelése érdekében.
Egy vagy több mérőcellát használnak a mérlegben, a kiviteltől, alkalmazástól, mérési módszertől vagy a felső mérési határtól függően. Ha számuk nagyobb, mint egy, akkor csatlakoznak egy elosztódobozhoz, ahol az egyes szenzorok jeleit egyesítik, és egy kombinált jel csatlakozó kábelen keresztül jut a mérleg termináljához, amelyet ezután kiértékelnek.
A nyúlásmérők alakja, kapacitása és anyagkialakítása eltérő. Alaktól függően lehetnek hajlító, nyomó, húzó stb. Anyaguktól függően acélból, rozsdamentes acélból, alumíniumból stb. Az érzékelők kapacitása néhány grammtól több száz tonnáig terjed. Hogy ötletet adjon, íme néhány példa a terheléscellákra.
Maga a mérőblokk minősége (megmérjük a deformációt, amely egyenértékű az alkalmazott tömeggel) befolyásolja az érzékelő élettartamát. A mérőtömb legtöbbször tartós anyagból készül (pl. Rozsdamentes acél). Olcsóbb változatokban a rozsdamentes acélt alumíniumötvözet váltja fel. A gyártók nagy hangsúlyt fektetnek a burkolat anyagának megválasztására. Az érzékelő gyakran ki van téve a környezetnek (tisztítási módszer, savas/lúgos környezet stb.), Ezért fontos az anyag kialakításának megválasztása az alkalmazástól függően.
Egyes gyártók magukhoz az A/D (analóg-digitális) átalakítót adják hozzá a terheléscellához. Ez a kimeneti feszültségszint mérése helyett digitális tömeginformációkat továbbít a mérlegterminálra. Ennek eredményeként csökken a környezeti interferencia kockázata.
A digitális típusú érzékelő előnye, hogy hiba esetén az erről szóló információt továbbítják a mérleg termináljára, és ott meghatározható, hogy melyik érzékelőnek van hibája és melyik hibája van. Ugyanakkor a szolgáltató szervezet diagnosztikai eszközökkel is felismerheti az okot.
A hajlító szenzorok felhasználási területe széles. A leggyakoribb alkalmazások a peronmérlegek, a garatok, az övmérlegek stb. Az érzékelőre kifejtett terhelés hatására a gerenda meghajlik. Mint az ábrán látható, itt a nyomaték hatását alkalmazzuk, amely deformálja az érzékelő testét, és a deformációt egy híd áramkör segítségével méri.
Ez az érzékelőtípus két alkategóriára oszlik, nevezetesen nyomásérzékelőkre és huzatérzékelőkre (a 27. ábra egy nyomásérzékelő). Használatuk leggyakrabban tölcsérekben történik, függesztett mérlegekben lévő tolóérzékelők vagy függesztett garatok esetében. A feszültségmérőket széles körben használják, és milliókat gyártanak. Vannak azonban határaik. A legfontosabb az alkalmazásukban elérhető pontosság. Ezért dolgozták ki az alkalmazott erő mérésének egy másik elvét, állandó mágnes, tekercs és optocsatoló segítségével. Ezen elemek felhasználásával nagyobb pontossággal és sebességgel tudjuk mérni a súlyt.
Eredetileg az EMC érzékelő felépítése több elemből és különböző anyagokból állt. A tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy a különböző anyagok használata eltérő hőtágulást eredményezett, és ez okozta a metrológiai paraméterek felszabadulását és elvesztését. Ezért ma az EMC szenzorok egyetlen anyagból készülnek (pl. Alumíniumötvözet).
Hogyan működik a mérőrendszer elektromágneses kompenzációval?
A lemért minta tömegét a tekercs mágneses ereje kompenzálja, amelyen keresztül az áram áramlik. Az optikai helyzetérzékelő érzékeli, hogy a kar elmozdult az egyensúlyból. A kar egy tekercshez van csatlakoztatva, amelyen keresztül áram folyik. Ez a tekercs egy állandó mágnes területén helyezkedik el. A tekercs úgy van beállítva, hogy a kar visszatérjen az egyensúlyi terhelési helyzetbe. A tekercsen átáramló áram jelként kerül továbbításra, amelyet súlyleolvasásként értékelünk (29. ábra).
A feszültségmérőktől eltérően az EMC technológiával ellátott mérlegek választhatnak egy belső kalibrációs súlyt. Ez a funkció lehetővé teszi az egyensúly beállítását (beállítását) külső referencia súly használata nélkül. Ennek a technológiának egy előnyös tulajdonsága a túlterhelés-ellenállás és egyúttal a nagy pontosság elérése. Az EMC-elv lehetővé teszi a mérést legfeljebb 0,0001 mg pontossággal.
Súlyjelző (terminál)
Mint az elején megírtuk, a mérlegelési rendszer legalább három fő részből áll. Végül, de nem utolsósorban a súlyjelzőt terminálnak is nevezik. Elsősorban a mért mennyiség digitális formába konvertálására és a mérés megjelenítésére vagy feldolgozására szolgál.
A gyakorlatban leggyakrabban kijelzővel ellátott indikátorral ellátott mérlegeket használnak. A felhasználó közvetlenül a kijelzőről olvashatja el a mérési eredményt. A terminálok általában különféle szoftverekhez vannak felszerelve, például darabszámláláshoz, határméréshez, leszereléshez, adagoláshoz. Az indikátor adatai átvihetők más eszközökre, számítógépre vagy nyomtatóra. A mérlegterminálok külsõ házának kialakítása eltérõ. A kiválasztás során figyelembe kell venni a mérleg felhasználásának környezetét, a tisztítás módját, ki fogja használni és milyen anyagot mérlegelnek rajta.
A súly, mint a súly mérésének alapvető eszköze, amely befolyásolja a vállalatok gazdaságát és minőségét, rendszeres gondozást igényel. A mérleg helyes működéséhez rendszeres karbantartás és a helyes mérés ellenőrzése szükséges.