Советы по проверке датчиков веса

Материалы по установке тензометрических датчиков и устранению неполадок

Советы по тестированию тензодатчиков

МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает широкий ассортимент тензодатчиков и весовых модулей, отвечающих любым индивидуальным требованиям. Опытные инженеры компании обладают обширными знаниями в области установки тензорезисторов и устранения неполадок. Здесь вы найдете ответы на некоторые распространенные вопросы о проверке тензорезисторов, краткое описание установки тензорезисторов и примеры использования.

Как проверяют тензодатчики?

Если вы заметили, что система взвешивания перестала стабильно измерять вес, проблема, скорее всего, кроется либо в электрической, либо в механической части устройства. В этом случае может потребоваться проверка работы тензодатчика. Важно убедиться, что система тензодатчиков работает должным образом. Обычно для этого требуется мультиметр и несколько диагностических процедур.

Тензодатчики МЕТТЛЕР ТОЛЕДО проходят тщательные испытания на этапе исследований и разработок. Всего тестируется 11 критериев: метрологические характеристики, воздействие окружающей среды, коррозия, удары/вибрация и электромагнитная совместимость.

Для серийно выпускаемых тензорезисторов проверяют как минимум температурные характеристики, линейность и чувствительность. Тензодатчики с более высокими классами точности проходят дополнительные испытания.

Все это обеспечивает высокое качество и долгий срок службы весоизмерительных ячеек МЕТТЛЕР ТОЛЕДО.

Как монтируются тензометрические датчики?

Правильная установка тензорезисторов имеет решающее значение для работы весов и должна выполняться в соответствии с определенной процедурой установки. Консольные тензодатчики крепятся болтами к прочному основанию, отвечающему особым требованиям к качеству поверхности. Тензодатчик колонного типа обычно требует прочного фундамента, способного выдерживать экстремальные нагрузки.

При установке весовых модулей для бункерных весов может потребоваться подъемный инструмент. Посмотрите видео об установке подъемных инструментов MultiMount™ и PowerMount™ Sensors™.

Для каждого типа тензометрического датчика требуется свой метод монтажа. Универсального метода крепления датчиков веса МЕТТЛЕР ТОЛЕДО не существует. Поскольку это довольно сложный вопрос, мы рекомендуем проконсультироваться с местным представителем МЕТТЛЕР ТОЛЕДО перед установкой весоизмерительных датчиков. Представитель может проконсультировать по установке тензорезисторов, порекомендовать методы обеспечения точности и разработать индивидуальную программу установки тензорезисторов для конкретного применения.

Вы также можете использовать модули взвешивания, которые отличаются высокой точностью и простотой установки. Подробнее смотрите в видео Как быстро установить весовой модуль.

Как проверить тензометрический датчик с помощью мультиметра?

Проверка работы тензодатчика мультиметром допустима, но его возможности весьма ограничены. Можно проверить только сопротивление возбуждения и сигнальные линии. Правильные значения указаны в техпаспорте на конкретный продукт.

Проверить работу или изменить чувствительность обычным мультиметром невозможно, так как сигнал обычно слишком слаб для таких целей. Мультиметр не может обнаружить проблемы, вызванные проникновением загрязнений в корпус датчика. Для получения помощи в поиске и устранении неисправностей тензорезисторов рекомендуем обращаться к местному представителю МЕТТЛЕР ТОЛЕДО.

3) Проверка нулевого баланса (в ненагруженном состоянии).

Это испытание проводится для проверки состояния тензодатчика в ненагруженном состоянии, для этого тензодатчик вынимается из модуля для заливки и вся приложенная нагрузка снимается с тензодатчика. Затем необходимо подключить источник тока, рекомендованный производителем для корректной работы тензодатчика, к цепи возбуждения тензодатчика, а с выходной цепи снять сигнал в мВ и сравнить со значением, указанным в паспорте на тензодатчик датчик. Для тензодатчиков Keli Sensing рекомендуемое напряжение питания составляет 5-12 В (постоянного тока).

Пример: при чувствительности тензодатчика 2 мВ/В и напряжении питания 10 В напряжение нулевого баланса не должно превышать +-0,02 мВ.

При значительном отклонении значений выходного сигнала от проходных значений можно судить о деформации упругого элемента тензорезистора, также возможно отслоение или разрушение изолирующего слоя тензодатчиков.

Оборудование для тестирования

Для проверки тензодатчиков профессионалы используют узкоспециализированное оборудование – весовые процессоры с аналого-цифровым преобразованием и режимами диагностики. При отсутствии таких устройств используются аналоги:

· милливольтметр с пределом измерения 0,5 Ом и 0,1 мВ, с высокой точностью и режимом оценки работоспособности аналоговых и цифровых индикаторов;

· мегомметр для измерения сопротивления изоляции с точностью до 500 МОм при напряжении до 18 вольт (не более, так как повышение рабочего напряжения может привести к поломке прибора);

мультиметр – наименее предпочтительный вариант проверки тензодатчика, так как большинство моделей не обладают достаточной чувствительностью и точностью.

Подготовьте сертификат калибровки тензодатчика, в котором указаны правильные рабочие параметры прибора. Если сертификата нет, скачайте техническую документацию на сайте производителя, официального дилера оборудования. Запишите результаты измерений на бумаге или другим способом. При необходимости диагностики тензодатчика в составе грузоподъемного весового оборудования подготовьте домкрат для освобождения механизма от груза.

3) Проверка нулевого баланса (в ненагруженном состоянии).

Это испытание проводится для проверки состояния тензодатчика в ненагруженном состоянии, для этого тензодатчик вынимается из модуля для заливки и вся приложенная нагрузка снимается с тензодатчика. Затем необходимо подключить источник тока, рекомендованный производителем для корректной работы тензодатчика, к цепи возбуждения тензодатчика, а с выходной цепи снять сигнал в мВ и сравнить со значением, указанным в паспорте на тензодатчик датчик. Для тензодатчиков Keli Sensing рекомендуемое напряжение питания составляет 5-12 В (постоянного тока).

Пример: при чувствительности тензодатчика 2 мВ/В и напряжении питания 10 В напряжение нулевого баланса не должно превышать +-0,02 мВ.

При значительном отклонении значений выходного сигнала от проходных значений можно судить о деформации упругого элемента тензорезистора, также возможно отслоение или разрушение изолирующего слоя тензодатчиков.

Весы на arduino и калибровка тензодатчика с HX711

Масштабирование на ардуино с использованием модуля HX711 и тензодатчика.

Весы состоят из двух частей, тензодатчика и модуля на микросхеме HX711. HX711 представляет собой 24-битный аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для весов, к которому подключен тензодатчик.

Калибровка тензодатчика:

Принцип работы

Конструктивно прибор представляет собой тензодатчик с контактным элементом. Он закрепляется на верхней панели прибора, которая соприкасается с измеряемым телом. Принцип работы любого тензодатчика основан на воздействии на чувствительный элемент в той или иной степени. Для подключения датчика к сети используются специальные розетки, которые подключаются к чувствительной пластине.

Из-за этого в контактном элементе наблюдается постоянное напряжение. Но когда датчик работает, деталь устанавливается на специальную подложку. Его вес разрывает цепь и образуется механическая деформация, которая с помощью управляющих контактов преобразуется в электрический сигнал.

Измерительный мост тензодатчика позволяет измерять наименьшие нагрузки, что значительно расширяет возможности использования прибора. Мостовая схема подключения тензорезистора основана на законе Ома, где при равенстве всех резисторов ток, проходящий через резисторы, также будет иметь одинаковую величину. При этом воздействие извне принято называть «внешним фактором», а преобразование сигнала — «внутренним». Тогда принцип действия основан на анализе внешнего фактора с помощью внутреннего.

При домашнем использовании работу тензодатчиков наглядно демонстрируют электронные или цифровые весы. Они снабжены специальными тензометрическими датчиками, которые соединены контактами с рабочей поверхностью весов. Эти устройства питаются от батареек.

Фото – принцип работы тензометрического модуля Z-SG

Этот измерительный блок имеет чрезвычайно высокую точность анализа. Чувствительность рабочих элементов допускает погрешность не более 0,02%, что является достаточно высоким показателем. Но некоторые приборы изготавливаются с еще более высоким классом точности. Работа таких моделей основана на измерении силы удара по контактам. Электрически преобразованный сигнал прямо пропорционален силе давления.

Преимущества тензодатчиков:

1. Высокая точность измерения;
2. Подходит для измерения статических и динамических напряжений, не искажая полученные данные. Это очень удобно при использовании устройств в транспортных средствах или в экстремальных условиях работы;
3. Небольшие размеры позволяют использовать такие датчики практически во всех измерительных устройствах.

Но тензорезисторы имеют и определенные недостатки. Любой преобразователь этого типа подвержен снижению чувствительности при изменении температуры. Для наиболее точного измерения необходимо проводить опыты только при комнатной температуре и влажности не более 30 %.

1) Проверка сопротивления изоляции.

Чтобы выполнить этот тест, подключите мегомметр к кабелю тензодатчика и проверьте ток утечки между корпусом тензодатчика и частями, находящимися под напряжением. Для проверки тензометрических цепей Кели допускается мегаомметр с напряжением не более 50В постоянного тока.

Для работающего тензодатчика значение измерений не должно быть ниже 5 МОм. Если значение сопротивления изоляции меньше 1 кОм, это свидетельствует о явном коротком замыкании. Короткое замыкание может быть между корпусом тензорезистора и токоведущими частями (тензорезисторами), а также в кабеле. Если в кабеле произошло короткое замыкание, его можно заменить, если на это указывает конструкция тензодатчика.

Зачем в балке весового измерительного датчика для весов сделаны отверстия?

Если бы в балке не было отверстий, вся нагрузка распределялась бы равномерно по всей поверхности, и обнаружить деформацию было бы очень сложно. Поскольку тензорезисторы следует размещать в местах с наибольшей нагрузкой, место установки последних делают особенно тонким, чтобы в этих местах была максимально выражена нагрузка, приложенная к торцу балки. Для максимального эффекта тензорезисторы строго ориентированы на поверхности балки, строго под самой тонкой точкой.

Тензорезистор устанавливают строго по меткам на поверхности балки и в соответствии с метками на подложке.

Два отверстия, расположенные рядом, достигают эффекта — в одной плоскости один датчик работает на сжатие, а другой на растяжение.

Назначение

Тензодатчик устанавливается в различные устройства и агрегаты для контроля реакции на физическое воздействие. Сегодня сфера его применения охватывает широкий спектр отраслей и народного хозяйства, где он используется для:

• Весы — устанавливаются в электронные весы различных типов.
• Определения ускорения — используются при тестировании транспортных средств.
• Измерения давления — распространены при обработке поверхности, контроле силы, механических применениях и т д
• Управление движением — фиксируйте движение строительных элементов, фундаментов, сейсмологических блоков и т д
• Измерение крутящего момента — используется в мастерской, при техническом обслуживании и т д.

Описание

Тензорезисторы классифицируют не только по форме, но и по конструктивным особенностям. Конструкция устройства зависит от типа чувствительного элемента. Для контроля деформации используются следующие типы соединителей:

1. Фольга;
2. Фильм;
3. Проволока.

Индикатор с элементом из фольги используется в качестве клеевого тензодатчика. Это очень практичная система, представляющая собой фольгированную ленту толщиной до 12 микрон. Часть пленки имеет плотную форму, а часть имеет решетчатую форму. Эта модель отличается от остальных тем, что можно припаивать дополнительные контакты, и они нормально выдерживают низкие температуры.

Фото — конвертер фольги

Пленки аналогичны фольге, за исключением материала, из которого они сделаны. Производители изготавливают такие модели из чувствительных к нагрузке пленок со специальным напылением, повышающим чувствительность системы.

Такие измерительные устройства целесообразно использовать при необходимости измерения динамических нагрузок. Производство пленок осуществляется из таких материалов, как титан, висмут, германий.

Нить способна измерять груз от сотых долей грамма до целых тонн (например, весовая тара и др.). Они называются одноточечными, потому что, в отличие от пленочных и фольгированных моделей, измеряют в одной точке, а не площади. Эта конструкция позволяет использовать проволочные тензорезисторы для измерения деформации сжатия и растяжения.

Фото — проволочная модель

3) Проверка нулевого баланса (в ненагруженном состоянии).

Это испытание проводится для проверки состояния тензодатчика в ненагруженном состоянии, для этого тензодатчик вынимается из модуля для заливки и вся приложенная нагрузка снимается с тензодатчика. Затем необходимо подключить источник тока, рекомендованный производителем для корректной работы тензодатчика, к цепи возбуждения тензодатчика, а с выходной цепи снять сигнал в мВ и сравнить со значением, указанным в паспорте на тензодатчик датчик. Для тензодатчиков Keli Sensing рекомендуемое напряжение питания составляет 5-12 В (постоянного тока).

Пример: при чувствительности тензодатчика 2 мВ/В и напряжении питания 10 В напряжение нулевого баланса не должно превышать +-0,02 мВ.

При значительном отклонении значений выходного сигнала от проходных значений можно судить о деформации упругого элемента тензорезистора, также возможно отслоение или разрушение изолирующего слоя тензодатчиков.

Настройка тензометра

Измерения деформации корректируются с помощью компьютерной программы Tensiometer. Операционная система позволяет производить измерения с помощью тензометрических датчиков силы, крутящего момента по мостовой и полумостовой схемам в тензометрической станции ZET 017-T. С его настройкой можно получить силу, крутящий момент, вес и перемещение.

Регистратор программ ежечасно показывает фиксированные результаты. Статистика показаний отображается графически и в табличной форме.

Параметры

Набор измерений создается путем выбора необходимых свойств в поле «Параметры» интерфейса программы. Это включает:

• источник питания;
• показания;
• единица измерения;
• выравнивание;
• коррекция;
• инверсия данных.

Тензорезистор

Для его настройки используйте окно программы — «Тензористор». Для выбора процесса измерения используйте раздел «Файл калибровки». Поле «Показания» выделено. Он содержит данные датчиков.

Тензодатчик

Воспользуйтесь программным полем — «Load Gauge». Для настройки используются два параметра: это чувствительность и предел измерения.

Многоканальный

Программа поддерживает многоканальные режимы измерения. Они используются при установке группы датчиков на объект.

Как проверить тензодатчик или диагностика неисправностей в работе тензодатчиков

Указанные в статье параметры диагностики тензодатчиков относятся к продукции группы компаний VPG, выпускаемой под торговыми марками: CELTRON, REVERE TRANSDUCERS, SENSOTRONICS, TEDEA-HUNTLEIGH. При диагностике тензорезисторов других производителей следует использовать параметры испытаний, указанные в техническом паспорте проверяемого тензорезистора.

Тензодатчики предназначены для определения силы или веса в широком диапазоне неблагоприятных условий. Они не просто
самая важная часть электронной системы взвешивания, но и самая уязвимая.

 

 

 

 

 

Возможные причины выхода из строя тензодатчика:
— перегрузка
— удар молнии
— скачок напряжения
— воздействие химических веществ или влаги
— неправильная установка
— вибрации
— ударные нагрузки

Эти причины могут привести к нулевой работе, нерегулярной передаче данных или вообще к отсутствию передачи данных.
урезание длины штатного кабеля тензорезистора приводит к снижению точности показаний, так как сопротивление входит в общее сопротивление, указанное в паспорте тензорезистора.

В данной статье рассмотрены типовые проблемы при эксплуатации тензометрических датчиков и методы испытаний для выявления неисправностей комплекса весового оборудования.

Внимательно проверьте целостность системы взвешивания:
• Проверить систему на наличие коротких замыканий (могут быть вызваны загрязнением, механическими повреждениями)
• Проверьте стальные конструкции платформы на наличие повреждений, коррозии или значительного износа.
• Проверьте кабельные соединения с распределительной коробкой и весовым терминалом.
• Проверьте работу и точность показаний индикатора или весового терминала на работающем тензодатчике.

Перед началом испытаний, описанных ниже, выполните визуальный осмотр весового оборудования.

Особое внимание следует обращать на признаки коррозии (особенно в местах установки тензодатчиков), целостность
кабели (обрывы, порезы, замятия) и состояние кабельных вводов и соединений.

Для проверки тензорезисторов требуется следующее оборудование:
• Высокоточный откалиброванный цифровой вольтметр и омметр с точностью измерения ± 0,1 мВ и ± 0,5 Ом для измерения нулевого баланса и целостности моста.
• Мегаомметр с диапазоном измерения 5000 МОм с точностью 500 МОм при напряжении 50 вольт для измерения сопротивления изоляции.
Не используйте мегаомметры с рабочим напряжением более 50 вольт во избежание повреждения тензодатчика!
• Для измерения нулевого баланса необходимо подъемное устройство для снятия груза (кран, гидравлический домкрат и т.п)

Для сравнения используйте данные о параметрах тензодатчика, указанные в сертификате калибровки, прилагаемом к каждому тензодатчику. Сертификат калибровки показывает точное входное и выходное сопротивления, сопротивление изоляции, нулевой баланс, номинальную нагрузку и схему подключения.

Читайте также: Как проверить лазерный уровень на точность?

Тестовые процедуры и анализ

На приведенной ниже диаграмме показан рекомендуемый рабочий процесс для тестирования пакета взвешивания. Чтобы определить место неисправности, необходимо измерить каждый тензодатчик отдельно.

Тест №1: Баланс нуля

 

 

 

 

 

 

Баланс нулевой точки определяется на выходе тензодатчика в режиме «без нагрузки». Поэтому никакая нагрузка (в том числе вес монтажного комплекта и конструкций весового оборудования) не должна действовать на тензодатчик.

Во избежание получения неверных результатов измерения необходимо проводить на тензодатчике, прикрепленном по схеме установки, указанной в технической документации на него. Тензорезистор должен быть подключен к стабилизированному источнику питания с напряжением не менее 10В. В системах с несколькими датчиками необходимо на время измерения отключать остальные датчики от цепи.

Измерьте напряжение на выходе тензодатчика милливольтметром и разделите на значение входного напряжения, и вы получите значение нулевого баланса в мВ/В. Сравните со значением, указанным в сертификате калибровки весоизмерительного датчика или его технической документации. Техническую документацию производителя вы можете найти на нашем сайте на странице тензодатчика для вашей модели во вкладке «Документация».

Анализ результатов.

Изменения нулевого баланса обычно происходят, если весоизмерительный датчик постоянно подвергается деформирующим перегрузкам и/или ударным нагрузкам. Тензорезисторы, показания измеренного напряжения которых изменяются, вероятно, имеют повреждения тензорезистора из-за воздействия химических веществ или влаги соответственно, также вероятно повреждение изоляции и герметизирующего слоя.

Тест №2: Сопротивление изоляции

Сопротивление изоляции измеряется между электрическими цепями тензодатчика, корпусом датчика и экраном кабеля. Перед началом измерений отсоедините индикатор веса от тензодатчика или тензодатчик от распределительной коробки, в зависимости от схемы подключения, а затем соедините все входы и выходы тензодатчика вместе.

Измерьте сопротивление изоляции мегаомметром между присоединяемыми проводами (четырьмя или шестью) и корпусом тензодатчика. Повторите измерение между теми же 4 или 6 контактами и экраном кабеля. Затем измерьте сопротивление изоляции между корпус тензодатчика и экран кабеля.

Никогда не используйте мегомметр для измерения входного сигнала или
выходное сопротивление тензодатчика, так как он работает со значением напряжения, превышающим максимально допустимое напряжение для цепей тензодатчика.

Анализ результатов.

Сопротивление изоляции всех тензорезисторов должно быть не менее 5000 МОм между тензорезистором и корпусом тензорезистора, тензодатчиком и корпусом тензорезистора и экраном кабеля. Если сопротивление ниже этого значения, это, скорее всего, связано с разрушающим воздействием химических веществ или влаги на тензодатчик или кабель.

Чрезвычайно низкие значения измерений (≤1 кОм) указывают на короткое замыкание, а не на попадание влаги.
Стабильность измерений параметров сопротивления изоляции также может зависеть от температуры окружающей среды.

Тест №3: Целостность моста

 

 

 

 

 

 

Целостность моста проверяют путем измерения входного и выходного сопротивления, а также балансировки моста. Отсоедините тензодатчик от распределительной коробки или весового терминала.

Входное и выходное сопротивления измеряются омметром для каждой пары входных и выходных сигналов. Сравните измеренное значение со значением, указанным в сертификате калибровки весоизмерительного датчика или в сопроводительной технической документации. Техническую документацию на тензодатчик вы можете найти на нашем сайте на странице тензодатчика вашей модели во вкладке «Документация».

Баланс моста достигается путем измерения значения сопротивления между:
• отрицательная клемма OUTPUT и отрицательная клемма IN
• отрицательная клемма OUTPUT и положительная клемма IN

Разница между обоими значениями измерения должна быть меньше или равна 1 Ом.
Анализ результатов.

Изменения сопротивления моста или баланса моста чаще всего вызваны обрывом или перегоранием провода, неисправностью электрического компонента или внутренним коротким замыканием. Чаще всего это происходит из-за скачков напряжения (молнии или сварки), физического отказа от удара, вибрации или усталости металла, воздействия высоких температур или использования несовместимых компонентов в системе весового оборудования .

Тест №4: Сопротивление удару

Тензодатчик должен быть подключен к стабилизированному источнику питания с напряжением не менее 10В. В системах с несколькими датчиками необходимо на время измерения отключать остальные датчики от цепи. Подсоедините вольтметр к выходным проводам. Слегка постучите по тензодатчику небольшим резиновым молотком. Будьте предельно осторожны, чтобы не повредить тензодатчик под опорным камнем.

Во время проверки следите за показаниями вольтметра. Показания не должны становиться неустойчивыми и случайными, они должны оставаться достаточно стабильными и возвращаться к исходным нулевым показаниям.
Анализ результатов.
Прерывистые и случайные показания могут указывать на поврежденное электрическое соединение или поврежденный клейкий слой тензодатчика.

Если вы не нашли ответ на свой вопрос, возможно, он есть на форуме нашего сайта.

3) Проверка нулевого баланса (в ненагруженном состоянии).

Это испытание проводится для проверки состояния тензодатчика в ненагруженном состоянии, для этого тензодатчик вынимается из модуля для заливки и вся приложенная нагрузка снимается с тензодатчика. Затем необходимо подключить источник тока, рекомендованный производителем для корректной работы тензодатчика, к цепи возбуждения тензодатчика, а с выходной цепи снять сигнал в мВ и сравнить со значением, указанным в паспорте на тензодатчик датчик. Для тензодатчиков Keli Sensing рекомендуемое напряжение питания составляет 5-12 В (постоянного тока).

Пример: при чувствительности тензодатчика 2 мВ/В и напряжении питания 10 В напряжение нулевого баланса не должно превышать +-0,02 мВ.

При значительном отклонении значений выходного сигнала от проходных значений можно судить о деформации упругого элемента тензорезистора, также возможно отслоение или разрушение изолирующего слоя тензодатчиков.

Наиболее частые причины поломки

Есть список самых частых поломок. Есть следующие причины:

• ошибка петли;
• уменьшение площади контактных концов;
• выход из строя элементов электронной платы;
• разрыв контактов;
• проблемы с калибровкой.

Весы могут не работать из-за севшего аккумулятора. В этом случае вам нужно только заменить батарейки самостоятельно.

Начать диагностику устройства нужно с проверки простых проблем.

Устройство изготовлено из закаленного стекла, которое редко выходит из строя благодаря высокой прочности крышки

Процесс работы напольных весов включает в себя постоянное давление на поверхность. После этого нагрузка равномерно распределяется на датчики. Металлические тензорезисторы могут выйти из строя по прошествии времени. Если один из них отправит неверное значение, весы начнут показывать неправильный вес.

Если весы не работают, ремонт весов своими руками – сложная процедура. Большинство проблем требуют использования специального инструмента. Также нужно иметь навыки, например, справиться с заменой и припаиванием нового контакта.

Для диагностики поломки нужно проверить каждый элемент изделия. Если весы полностью выключились и не включаются, разберите их и проверьте целостность всех проводов. Если они показывают неверные данные, ищите проблему среди тензодатчиков.

Тензодатчики силы растяжения и сжатия

Датчики нагрузки на растяжение и сжатие обычно имеют S-образную форму, изготовлены из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначен для бункерных весов и дозаторов с диапазоном измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные датчики нагрузки на растяжение и сжатие могут использоваться в машинах для производства кабелей, тканей и волокон для контроля силы растяжения этих материалов.

Тензорезисторы проволочные и фольговые

Проволочные тензодатчики изготавливают в виде спирали из проволоки малого диаметра и закрепляют на упругом элементе или испытуемой детали с помощью клея. Они характеризуются:

• простое производство;
• линейная зависимость от нагрузки;
• маленький размер и цена.

4) Проверка тензодатчика в нагруженном состоянии.

Для этого теста тензодатчик должен быть подключен к весовому индикатору или к устройству со стабильным питанием от 5В до 12В. С помощью милливольтметра, подключенного к выходу тензодатчика, нагружают датчик и регистрируют показания выходного сигнала; при снятии нагрузки показания выходного сигнала должны вернуться к исходным значениям. При выполнении данного теста необходимо провести несколько циклов загрузки и разгрузки тензодатчика разными весами, но не менее 50% НПМ датчика.

Также необходимо выдерживание весов не менее 30 минут в каждом из циклов и анализ изменения показаний за заданный период времени. Если показания при испытании отклоняются от значения постоянно приложенной нагрузки, а также не возвращаются к исходным значениям, можно судить о нарушении контакта в клеевом слое между тензорезисторами и упругим элементом. Этот тензорезистор необходимо заменить.

Преимущества и недостатки тензодатчиков

Тензорезисторы получили широкое распространение благодаря своим свойствам:

• возможность монолитного соединения тензорезистора с исследуемой деталью;
• малая толщина измерительного элемента, что обеспечивает высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
• легкое крепление, как на ровных, так и на криволинейных поверхностях;
• возможность измерения динамических деформаций, изменяющихся с частотой до 50 000 Гц;
• возможность проведения измерений в сложных условиях внешней среды в диапазоне температур от -240 до +1100˚С;
• возможность измерения параметров одновременно во многих точках деталей;
• возможность измерения деформации объектов, находящихся на больших расстояниях от тензометрических систем;
• возможность измерения деформаций в подвижных (вращающихся) деталях.

Из недостатков следует отметить:

• влияние погодных условий (температуры и влажности) на чувствительность датчиков;
• незначительные изменения сопротивления измерительных элементов (около 1%) требуют применения усилителей сигнала.
• при работе тензорезисторов в условиях высоких температур или агрессивных сред требуются специальные меры по их защите.

Как найти источник проблемы

Провести диагностические мероприятия самостоятельно крайне проблематично. Для поиска проблемы необходимо выполнить следующий алгоритм:

1. Внимательно осмотрите шкалу на предмет деформации.
2. Снимите защитные ножки с тензорезисторов. Осмотрите металлические пластины.
3. Разобрать корпус. Проверьте все внутренние элементы.

Чтобы разобрать корпус, нужно открутить все болты

В некоторых устройствах болты могут быть скрыты за наклейкой. Перед вскрытием весов убедитесь, что все болты откручены, иначе можно повредить корпус.

Для восстановления работоспособности устройства потребуется специальный инструмент. Необходимо заранее подготовить:

• паяльник (может понадобиться, если произошел обрыв провода);
• маленькие отвертки.

Также могут потребоваться запасные датчики. Их можно приобрести в специализированном магазине или снять с других продуктов. В домашних условиях человек сможет устранить лишь мелкие поломки. При возникновении трудностей обращаются к специалистам. В каждом городе есть фирмы и мастера, выполняющие ремонтные работы.

Основные схемы подключения

Рассмотрим это на примере подключения тензодатчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа — питание (+Ex, -Ex), два других — выходы измерения (+Sig, -Sig). Также есть варианты с пятью проводами, где дополнительный провод выполняет роль экрана для всех остальных.

Суть работы весового датчика балочного типа достаточно проста. На входы подается ток, а с выходов снимается напряжение. Значение напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.

Выбрать тензометрический датчик

Как и любой другой прецизионный прибор, тензодатчики имеют ряд важных технических и пользовательских критериев, которым должен соответствовать покупатель, желающий выбрать для себя подходящий прибор:

• Материал. Основная роль материала, из которого изготовлены корпус и узлы датчика, сводится к его прочности и способности выдерживать механические нагрузки. Большинство разновидностей устройств изготавливаются из стали, либо легированной, либо нержавеющей. Исключение составляют недорогие классы одноточечных тензодатчиков, изготовленные из алюминия, что не умаляет их технических качеств. Однако тот или иной тип материала оказывает влияние на конечную стоимость устройства.
• Схема подключения тензорезистора. Здесь приходится выбирать между четырех- и шестипроводной схемой подключения датчика. Как правило, последнее необходимо, если прибор устанавливается на измерительный прибор с большим количеством соседних датчиков, уровень сопротивления которых существенно отличается от установленной модели.
• Максимальный предел измерения. Самое главное, что нужно знать об этом критерии, это то, что он определяет механическую прочность и грузоподъемность груза, контролируемого тензодатчиком. Если измеренная нагрузка серьезно превышает LRL, существует риск повреждения и деформации самого датчика. Поэтому следует учитывать, для каких целей изготавливаются конкретные весы и какие предметы предстоит на них измерять.
• Класс точности измерения. Этот параметр обозначается буквами латинского алфавита и цифрами от D1 до C6. Большинство востребованных тензорезисторов имеют погрешность в пределах указанных классов. При этом наиболее распространенным является класс С3, к которому относятся наиболее доступные измерительные приборы.
• Способ крепления. По этому критерию выбор достаточно разнообразен и должен основываться на удобстве пользователя. Варианты включают датчики с фланцевым креплением, линейные и боковые датчики. Возможна также установка тензодатчиков через внутреннюю или наружную резьбу, в зависимости от того, что позволяет конструкция узла, в котором он монтируется.
• Тип защиты корпуса от вредных воздействий окружающей среды. Если измерительный прибор должен работать в экстремальных условиях или в другой среде, наполненной агрессивными факторами, необходимо предусмотреть соответствующую защиту на весоизмерительной ячейке. Например, выбирайте устройство с устойчивостью к химическому воздействию, экстремальным температурам, грязи и пыли, электромагнитному воздействию и так далее.
• Номинальный выходной сигнал выражается в мВ/В. Именно этот сигнал посылается и преобразуется тензодатчиком в момент измерения нагрузки и ее деформации.
• Гистерезис – это максимальная мера разницы между измеренными значениями одной нагрузки по мере ее увеличения от нуля и отклонения от номинального уровня.

Поэтому выбор тензодатчика требует тщательного изучения его технических параметров и понимания принципов работы устройства, чтобы иметь представление о том, какие показатели имеют наибольшее значение при выборе.

Технические особенности

Даже при внушительном ассортименте различных моделей тензорезисторов они обладают техническими характеристиками, объединяющими все типы приборов. В первую очередь речь идет о погрешности измерения, которая в той или иной степени присуща всем типам тензодатчиков. Однако в самых современных приборах для измерения веса устанавливаются электронные модели, отличающиеся повышенной точностью при измерении степени деформации.

Такие приборы относятся к классу С3, что позволяет проводить измерения с погрешностью всего 0,02%. Еще одна интересная деталь функционала тензодатчиков — способность измерительного блока с несколькими датчиками сохранять работоспособность при выходе из строя одного из них.

Отдельно стоит выделить материалы, из которых изготовлены комплектующие тензорезисторов. Чаще всего в эксплуатации встречаются изделия на основе легированной стали или алюминия, благодаря чему датчики обладают отличной износостойкостью. Для весов, используемых в пищевой промышленности, обычно используются датчики из нержавеющей стали, которые обладают высокой коррозионной стойкостью и водонепроницаемостью IP68.