Cảm biến lực 301 Hướng dẫn
Cảm biến lực 301
Đặc điểm và ứng dụng của tế bào tải
©1998–2009 Giao diện Inc.
Đã sửa đổi 2024
Mọi quyền được bảo lưu.
Interface, Inc. không bảo đảm, dù rõ ràng hay ngụ ý, bao gồm nhưng không giới hạn ở bất kỳ bảo đảm ngụ ý nào về khả năng bán được hoặc sự phù hợp cho một mục đích cụ thể, liên quan đến các tài liệu này và chỉ cung cấp các tài liệu đó trên cơ sở “nguyên trạng” .
Trong mọi trường hợp, Interface, Inc. sẽ không chịu trách nhiệm pháp lý với bất kỳ ai về các thiệt hại đặc biệt, tài sản thế chấp, ngẫu nhiên hoặc do hậu quả liên quan đến hoặc phát sinh từ việc sử dụng các tài liệu này.
Interface®, Inc. 7401 Butherus Drive
Scottsdale, Arizona 85260
Điện thoại 480.948.5555
contact@interfaceforce.com
http://www.interfaceforce.com
Chào mừng bạn đến với Hướng dẫn về Cảm biến tải trọng giao diện 301, một nguồn tài nguyên kỹ thuật không thể thiếu được viết bởi các chuyên gia đo lực trong ngành. Hướng dẫn nâng cao này được thiết kế dành cho các kỹ sư kiểm tra và người dùng thiết bị đo lường đang tìm kiếm thông tin chi tiết toàn diện về hiệu suất và tối ưu hóa cảm biến tải trọng.
Trong hướng dẫn thực tế này, chúng tôi khám phá các chủ đề quan trọng với các giải thích kỹ thuật, hình ảnh trực quan và chi tiết khoa học cần thiết để hiểu và tối đa hóa chức năng của cảm biến tải trọng trong các ứng dụng đa dạng.
Tìm hiểu độ cứng vốn có của cảm biến tải trọng ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của chúng trong các điều kiện tải khác nhau. Tiếp theo, chúng tôi điều tra tần số tự nhiên của cảm biến tải trọng, phân tích cả tình huống tải nhẹ và tải nặng để hiểu mức độ ảnh hưởng của các biến thể tải đến đáp ứng tần số.
Cộng hưởng tiếp xúc là một khía cạnh quan trọng khác được đề cập rộng rãi trong hướng dẫn này, làm sáng tỏ hiện tượng này và ý nghĩa của nó đối với các phép đo chính xác. Ngoài ra, chúng tôi thảo luận về việc áp dụng tải hiệu chuẩn, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc ổn định tế bào cũng như giải quyết các tác động và độ trễ trong quá trình hiệu chuẩn.
Các quy trình kiểm tra và hiệu chuẩn được kiểm tra kỹ lưỡng, cung cấp các hướng dẫn hợp lý để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy trong quá trình đo lường. Chúng tôi cũng đi sâu vào ứng dụng tải trọng đang sử dụng, tập trung vào các kỹ thuật và chiến lược tải trọng trên trục để kiểm soát tải trọng ngoài trục nhằm nâng cao độ chính xác của phép đo.
Hơn nữa, chúng tôi khám phá các phương pháp để giảm tác động của tải trọng bên ngoài bằng cách tối ưu hóa thiết kế, cung cấp những hiểu biết có giá trị trong việc giảm thiểu ảnh hưởng từ bên ngoài đến hiệu suất của cảm biến tải trọng. Khả năng quá tải khi có tải trọng bên ngoài và xử lý tải trọng tác động cũng được thảo luận chi tiết để trang bị cho các kỹ sư kiến thức cần thiết nhằm bảo vệ cảm biến tải trọng trước các điều kiện bất lợi.
Hướng dẫn về Cảm biến tải trọng giao diện 301 cung cấp thông tin vô giá để tối ưu hóa hiệu suất, nâng cao độ chính xác và đảm bảo độ tin cậy của hệ thống đo lường trong các ứng dụng khác nhau.
Nhóm giao diện của bạn
Đặc điểm và ứng dụng của tế bào tải
Độ cứng của tế bào tải
Khách hàng thường xuyên muốn sử dụng cảm biến tải trọng như một phần tử trong cấu trúc vật lý của máy hoặc cụm lắp ráp. Vì vậy, họ muốn biết tế bào sẽ phản ứng thế nào trước các lực phát triển trong quá trình lắp ráp và vận hành máy.
Đối với các bộ phận khác của máy như vậy được làm từ vật liệu gốc, nhà thiết kế có thể tra cứu các đặc điểm vật lý của chúng (như độ giãn nở nhiệt, độ cứng và độ cứng) trong sổ tay hướng dẫn và xác định tương tác của các bộ phận dựa trên thiết kế của mình. Tuy nhiên, vì cảm biến lực được chế tạo trên độ uốn, là một bộ phận gia công phức tạp mà khách hàng không biết chi tiết, nên phản ứng của nó với các lực sẽ khó xác định đối với khách hàng.
Đây là một bài tập hữu ích để xem xét một uốn đơn giản phản ứng như thế nào với tải trọng tác dụng theo các hướng khác nhau. Hình 1, cho thấy ví dụampcác phần uốn đơn giản được tạo ra bằng cách mài một rãnh hình trụ vào cả hai mặt của một miếng thép. Các biến thể của ý tưởng này được sử dụng rộng rãi trong các máy móc và bệ thử nghiệm để cách ly cảm biến tải trọng khỏi tải trọng bên. Trong người yêu cũ nàyample, độ uốn cong đơn giản biểu diễn một thành phần trong thiết kế máy, không phải là một cảm biến lực thực tế. Phần mỏng của độ uốn cong đơn giản hoạt động như một ổ trục không ma sát ảo có hằng số lò xo quay nhỏ. Do đó, hằng số lò xo của vật liệu có thể phải được đo và đưa vào các đặc tính phản ứng của máy. 
Nếu chúng ta áp dụng lực kéo (FT) hoặc lực nén (FC) vào độ uốn cong theo một góc lệch khỏi đường tâm của nó, độ uốn cong sẽ bị biến dạng sang một bên bởi thành phần vectơ (F TX) hoặc (FCX) như được thể hiện bằng đường viền chấm bi. Mặc dù kết quả trông khá giống nhau đối với cả hai trường hợp, nhưng chúng lại khác nhau rất nhiều.
Trong trường hợp kéo ở Hình 1, phần uốn có xu hướng uốn cong thẳng hàng với lực ngoài trục và phần uốn có vị trí cân bằng một cách an toàn, ngay cả khi chịu lực căng đáng kể.
Trong trường hợp nén, phản ứng uốn cong, như thể hiện trong Hình 2, có thể có tính phá hoại cao, mặc dù lực tác dụng có cùng độ lớn và được tác dụng dọc theo cùng một đường tác động như lực kéo, vì uốn cong lệch khỏi đường tác động của lực tác dụng. Điều này có xu hướng làm tăng lực bên (F CX) với kết quả là uốn cong
uốn cong nhiều hơn nữa. Nếu lực bên vượt quá khả năng chống lại chuyển động quay của uốn cong, uốn cong sẽ tiếp tục uốn cong và cuối cùng sẽ hỏng. Do đó, chế độ hỏng hóc trong nén là uốn cong sụp đổ và sẽ xảy ra ở lực thấp hơn nhiều so với lực có thể áp dụng an toàn trong kéo.
Bài học rút ra từ người yêu cũ nàyampVấn đề là phải hết sức thận trọng khi thiết kế các ứng dụng cảm ứng lực nén sử dụng cấu trúc cột. Những sai lệch nhỏ có thể được phóng đại do chuyển động của cột dưới tác dụng của tải trọng nén và kết quả có thể nằm trong phạm vi từ sai số đo lường đến hư hỏng hoàn toàn của kết cấu.
Người yêu cũ trước đâyample chứng tỏ một trong những lợi ích chínhtages của Giao diện® LowProfile® thiết kế tế bào. Vì ô quá ngắn so với đường kính của nó nên nó không hoạt động giống như ô cột khi chịu tải trọng nén. Nó có khả năng chịu tải sai lệch cao hơn nhiều so với ô cột.
Độ cứng của bất kỳ cảm biến tải trọng nào dọc theo trục chính của nó, trục đo thông thường, có thể được tính toán dễ dàng dựa trên công suất định mức của cảm ứng lực và độ lệch của nó ở tải định mức. Dữ liệu độ lệch của cảm biến tải trọng có thể được tìm thấy trong danh mục Giao diện® và webđịa điểm.
GHI CHÚ:
Hãy nhớ rằng các giá trị này là thông số kỹ thuật điển hình nhưng không phải là thông số kỹ thuật được kiểm soát cho các cảm biến lực. Nhìn chung, độ lệch là đặc điểm của thiết kế uốn, vật liệu uốn, hệ số đo và hiệu chuẩn cuối cùng của cảm biến. Mỗi thông số này được kiểm soát riêng lẻ, nhưng hiệu ứng tích lũy có thể có một số biến động.
Sử dụng uốn SSM-100 trong Hình 3, làm ví dụample, độ cứng ở trục chính (Z) có thể được tính như sau:
Kiểu tính toán này đúng với bất kỳ cảm biến tải tuyến tính nào trên trục chính của nó. Ngược lại, độ cứng của trục (X) và (Y) phức tạp hơn nhiều để xác định về mặt lý thuyết và chúng thường không được người dùng Mini Cell quan tâm vì lý do đơn giản là phản ứng của các cảm biến trên hai trục đó không được kiểm soát như đối với LowProfileDòng ®. Đối với Mini Cell, bạn nên tránh áp dụng tải trọng bên càng nhiều càng tốt, vì việc ghép tải trọng lệch trục vào đầu ra trục chính có thể gây ra lỗi trong phép đo.
Ví dụample, ứng dụng tải trọng bên (FX) khiến các đồng hồ đo tại A thấy lực căng và các đồng hồ đo tại (B) thấy lực nén. Nếu độ uốn tại (A) và (B) giống hệt nhau và các hệ số đồng hồ đo tại (A) và (B) khớp nhau, chúng ta sẽ mong đợi đầu ra của ô sẽ hủy bỏ tác động của tải trọng bên. Tuy nhiên, vì dòng SSM là ô tiện ích giá rẻ thường được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng bên thấp, nên chi phí bổ sung cho khách hàng để cân bằng độ nhạy của tải trọng bên thường là không hợp lý.
Giải pháp chính xác khi có thể xảy ra tải trọng bên hoặc tải trọng mô men là tách cảm biến tải trọng khỏi các lực bên ngoài đó bằng cách sử dụng ổ đỡ đầu thanh ở một hoặc cả hai đầu của cảm biến tải trọng.
Ví dụample, Hình 4, thể hiện cách lắp đặt cảm biến tải trọng điển hình dành cho trọng lượng của một thùng nhiên liệu đặt trên đĩa cân, để cân nhiên liệu được sử dụng trong các thử nghiệm động cơ.
Một cái khoan được gắn chắc chắn vào dầm đỡ bằng chốt của nó. Ổ đỡ đầu thanh có thể xoay tự do quanh trục của chốt đỡ và cũng có thể di chuyển khoảng ±10 độ cả trong và ngoài trang và xung quanh trục chính của cảm biến tải trọng. Những chuyển động tự do này đảm bảo rằng tải trọng căng nằm trên cùng đường tâm với trục chính của cảm biến tải trọng, ngay cả khi tải trọng không được đặt đúng tâm trên đĩa cân.
Lưu ý rằng bảng tên trên cảm biến tải trọng đọc lộn ngược vì đầu chết của cảm biến tải trọng phải được gắn vào đầu đỡ của hệ thống.
Tần số tự nhiên của cảm biến lực: Vỏ tải nhẹ
Cảm biến lực thường được sử dụng trong trường hợp tải nhẹ, chẳng hạn như đĩa cân hoặc thiết bị thử nghiệm nhỏ, sẽ được gắn vào đầu tải của cảm biến. Người dùng muốn biết cảm biến sẽ phản ứng nhanh như thế nào với sự thay đổi tải. Bằng cách kết nối đầu ra của cảm biến lực với máy hiện sóng và chạy thử nghiệm đơn giản, chúng ta có thể tìm hiểu một số thông tin về phản ứng động của cảm biến. Nếu chúng ta gắn chặt cảm biến vào một khối lớn rồi gõ nhẹ vào đầu hoạt động của cảm biến bằng một chiếc búa nhỏ, chúng ta sẽ thấy
dampchuỗi sóng hình sin (một loạt các sóng hình sin giảm dần về 0).
GHI CHÚ:
Hãy hết sức thận trọng khi tác động lên cảm biến tải trọng. Các mức lực có thể làm hỏng tế bào, ngay cả trong khoảng thời gian rất ngắn.
Tần số (số chu kỳ xảy ra trong một giây) của rung động có thể được xác định bằng cách đo thời gian (T) của một chu kỳ hoàn chỉnh, từ một điểm giao cắt số không dương này đến điểm giao cắt số không tiếp theo. Một chu kỳ được chỉ ra trên hình ảnh máy hiện sóng trong Hình 5, bằng đường dấu vết đậm. Biết chu kỳ (thời gian cho một chu kỳ), chúng ta có thể tính tần số dao động tự do tự do của cảm biến lực (fO) từ công thức:
Tần số tự nhiên của cảm biến tải trọng rất đáng quan tâm vì chúng ta có thể sử dụng giá trị của nó để ước tính phản ứng động của cảm biến tải trọng trong một hệ thống chịu tải nhẹ.
GHI CHÚ:
Tần số tự nhiên là các giá trị điển hình nhưng không phải là thông số kỹ thuật được kiểm soát. Chúng được cung cấp trong danh mục Interface® chỉ để hỗ trợ người dùng.
Hệ thống lò xo-khối lượng tương đương của một cảm biến lực được thể hiện ở Hình 6. 
Khối lượng (M1) tương ứng với khối lượng của đầu sống của cell, từ điểm gắn đến các phần mỏng của phần uốn cong. Lò xo, có hằng số lò xo (K), biểu thị tốc độ lò xo của phần đo mỏng của phần uốn cong. Khối lượng (M2), biểu thị khối lượng bổ sung của bất kỳ đồ gá nào được gắn vào đầu sống của cảm biến lực.
Hình 7 liên hệ các khối lượng lý thuyết này với các khối lượng thực tế trong hệ thống cảm biến lực thực. Lưu ý rằng hằng số lò xo (K) xuất hiện trên đường phân chia tại phần mỏng của độ uốn.
Tần số riêng là một tham số cơ bản, là kết quả của việc thiết kế ô tải, vì vậy người dùng phải hiểu rằng việc thêm bất kỳ khối lượng nào vào đầu hoạt động của ô tải sẽ có tác dụng làm giảm tần số tự nhiên của toàn hệ thống. Dành cho người yêu cũample, chúng ta có thể tưởng tượng kéo nhẹ khối lượng M1 trong Hình 6 rồi thả ra. Khối lượng sẽ dao động lên xuống ở tần số được xác định bởi hằng số lò xo (K) và khối lượng của M1.
Trên thực tế, các dao động sẽ damp ra theo thời gian theo cách tương tự như trong Hình 5.
Nếu bây giờ chúng ta bắt vít khối lượng (M2) vào (M1),
tải trọng khối lượng tăng lên sẽ làm giảm tần số tự nhiên của hệ thống lò xo khối lượng. May mắn thay, nếu chúng ta biết khối lượng của (M1) và (M2) và tần số tự nhiên của tổ hợp lò xo-khối lượng ban đầu, chúng ta có thể tính toán được lượng tần số tự nhiên sẽ giảm đi khi cộng thêm (M2), theo công thức:
Đối với một kỹ sư điện hoặc điện tử, hiệu chuẩn tĩnh là một tham số (DC), trong khi phản ứng động là một tham số (AC). Điều này được thể hiện trong Hình 7, trong đó hiệu chuẩn DC được hiển thị trên chứng chỉ hiệu chuẩn của nhà máy và người dùng muốn biết phản ứng của cell sẽ như thế nào ở một số tần số lái xe mà họ sẽ sử dụng trong các thử nghiệm của mình.
Lưu ý khoảng cách bằng nhau của các đường lưới “Tần số” và “Đầu ra” trên biểu đồ trong Hình 7. Cả hai đều là hàm logarit; nghĩa là chúng đại diện cho hệ số 10 từ đường lưới này sang đường lưới tiếp theo. Dành cho người yêu cũample, “0 db” nghĩa là “không thay đổi”; “+20 db” nghĩa là “gấp 10 lần 0 db”; “–20 db” nghĩa là “1/10 so với 0 db”; và “–40 db” nghĩa là “1/100 so với 0 db”.
Bằng cách sử dụng tỷ lệ logarit, chúng ta có thể hiển thị phạm vi giá trị lớn hơn và các đặc điểm phổ biến hơn hóa ra là các đường thẳng trên biểu đồ. Dành cho người yêu cũample, đường đứt nét biểu thị độ dốc chung của đường cong đáp ứng trên tần số tự nhiên. Nếu chúng ta tiếp tục biểu đồ đi xuống và sang bên phải, thì kết quả sẽ tiệm cận (ngày càng gần hơn) với đường thẳng đứt nét.
GHI CHÚ:
Đường cong trong Hình 63 chỉ được cung cấp để mô tả phản ứng điển hình của cảm biến tải trọng nhẹ trong điều kiện tối ưu. Trong hầu hết các hệ thống lắp đặt, sự cộng hưởng trong các thiết bị cố định, khung kiểm tra, cơ cấu truyền động và UUT (thiết bị được kiểm tra) sẽ chiếm ưu thế so với phản hồi của cảm biến tải trọng.
Tần số tự nhiên của tế bào tải: Trường hợp tải nặng
Trong trường hợp cảm biến tải trọng được ghép chặt về mặt cơ học vào một hệ thống trong đó khối lượng của các bộ phận nặng hơn đáng kể so với khối lượng của chính tế bào tải, thì cảm biến tải trọng có xu hướng hoạt động giống như một lò xo đơn giản kết nối phần tử dẫn động với phần tử dẫn động trong hệ thống.
Vấn đề đối với người thiết kế hệ thống là phân tích các khối lượng trong hệ thống và sự tương tác của chúng với hằng số lò xo rất cứng của cảm biến tải trọng. Không có mối tương quan trực tiếp giữa tần số tự nhiên không tải của cảm biến tải trọng và các cộng hưởng được tải nặng sẽ thấy trong hệ thống của người dùng.
Cộng hưởng liên hệ
Hầu như mọi người đều đã từng chơi bóng rổ và nhận thấy rằng khoảng thời gian (thời gian giữa các chu kỳ) ngắn hơn khi bóng nảy gần sàn hơn.
Bất kỳ ai đã từng chơi máy pinball đều thấy quả bóng lắc qua lắc lại giữa hai trụ kim loại; trụ càng gần đường kính của quả bóng thì quả bóng lắc càng nhanh. Cả hai hiệu ứng cộng hưởng này đều được điều khiển bởi cùng một yếu tố: khối lượng, khoảng hở tự do và tiếp xúc lò xo đảo ngược hướng di chuyển.
Tần số dao động tỷ lệ thuận với độ cứng của lực phục hồi và tỷ lệ nghịch với cả kích thước của khe hở và khối lượng. Hiệu ứng cộng hưởng tương tự này có thể được tìm thấy ở nhiều máy và việc tích tụ dao động có thể làm hỏng máy trong quá trình hoạt động bình thường.
Ví dụample, trong Hình 9, một lực kế được sử dụng để đo mã lực của động cơ xăng. Động cơ đang thử nghiệm dẫn động phanh nước có trục ra được kết nối với một cánh tay bán kính. Cánh tay có thể quay tự do, nhưng bị hạn chế bởi cảm biến lực. Biết RPM của động cơ, lực tác dụng lên cảm biến lực và chiều dài của cánh tay bán kính, chúng ta có thể tính được mã lực của động cơ.
Nếu chúng ta xem xét chi tiết khe hở giữa bi của ổ trục đầu thanh và ống bọc của ổ trục đầu thanh trong Hình 9, chúng ta sẽ tìm thấy kích thước khe hở, (D), do sự khác biệt về kích thước của quả bóng và tay áo ràng buộc của nó. Tổng của hai khe hở bi, cộng với bất kỳ độ lỏng nào khác trong hệ thống, sẽ là “khe hở” tổng cộng có thể gây ra sự cộng hưởng tiếp xúc với khối lượng của cánh tay bán kính và tốc độ lò xo của cảm biến tải trọng.
Khi tốc độ động cơ tăng lên, chúng ta có thể tìm thấy một RPM nhất định mà tại đó tốc độ đánh lửa của các xi-lanh động cơ khớp với tần số cộng hưởng tiếp xúc của lực kế. Nếu chúng ta giữ RPM đó, độ phóng đại (nhân lực) sẽ xảy ra, dao động tiếp xúc sẽ tích tụ và lực tác động gấp mười lần hoặc hơn lực trung bình có thể dễ dàng được áp dụng lên cảm biến lực.
Hiệu ứng này sẽ rõ ràng hơn khi thử nghiệm động cơ máy cắt cỏ một xi-lanh so với khi thử nghiệm động cơ ô tô tám xi-lanh, vì các xung bắn được làm mịn khi chúng chồng lên nhau trong động cơ ô tô. Nói chung, việc tăng tần số cộng hưởng sẽ cải thiện phản ứng động của lực kế.
Có thể giảm thiểu ảnh hưởng của cộng hưởng tiếp xúc bằng cách:
- Sử dụng vòng bi đầu thanh chất lượng cao, có độ hở rất thấp giữa bi và ổ cắm.
- Siết chặt bu-lông ổ trục đầu thanh để đảm bảo bi được kẹp chặtamped tại chỗ.
- Làm cho khung lực kế càng cứng càng tốt.
- Sử dụng cảm biến tải trọng có công suất cao hơn để tăng độ cứng của cảm biến tải.
Ứng dụng của Tải hiệu chuẩn: Điều hòa tế bào
Bất kỳ bộ chuyển đổi nào phụ thuộc vào độ lệch của kim loại để hoạt động, chẳng hạn như cảm biến lực, bộ chuyển đổi mô-men xoắn hoặc bộ chuyển đổi áp suất, đều lưu giữ lịch sử các lần tải trước đó của nó. Hiệu ứng này xảy ra vì các chuyển động nhỏ của cấu trúc tinh thể của kim loại, mặc dù nhỏ, nhưng thực sự có thành phần ma sát biểu hiện dưới dạng trễ (không lặp lại các phép đo được thực hiện từ các hướng khác nhau).
Trước khi chạy hiệu chuẩn, lịch sử có thể bị xóa khỏi ô tải bằng cách áp dụng ba lần tải, từ 130 đến tải vượt quá tải cao nhất trong lần chạy hiệu chuẩn. Thông thường, ít nhất một tải từ 140% đến XNUMX% Công suất định mức được áp dụng để cho phép cài đặt thích hợp và kẹt các thiết bị thử nghiệm vào cảm biến tải trọng.
Nếu cảm biến lực được điều chỉnh và tải trọng được thực hiện đúng cách, sẽ thu được đường cong có đặc điểm (ABCDEFGHIJA), như trong Hình 10.
Tất cả các điểm sẽ nằm trên một đường cong trơn tru và đường cong sẽ khép lại khi trở về số 0. 
Hơn nữa, nếu thử nghiệm được lặp lại và việc tải được thực hiện đúng cách thì các điểm tương ứng giữa lần chạy đầu tiên và lần chạy thứ hai sẽ rất gần nhau, chứng tỏ độ lặp lại của phép đo.
Ứng dụng của Tải hiệu chuẩn: Tác động và Độ trễ
Bất cứ khi nào quá trình hiệu chuẩn mang lại kết quả không có đường cong trơn tru, không lặp lại tốt hoặc không trở về 0, thì quy trình thiết lập hoặc tải thử nghiệm phải là nơi đầu tiên cần kiểm tra.
Ví dụample, Hình 10 cho thấy kết quả của việc tác dụng tải trọng trong đó người vận hành đã không cẩn thận khi tác dụng tải trọng 60%. Nếu trọng lượng được thả nhẹ xuống giá tải và tác dụng một tải trọng 80% rồi quay trở lại điểm 60%, thì cảm biến tải trọng sẽ hoạt động theo một vòng trễ nhỏ và kết thúc tại điểm (P) thay vì tại điểm (D). Tiếp tục bài kiểm tra, điểm 80% sẽ là (R) và điểm 100% sẽ là (S). Tất cả các điểm giảm dần sẽ nằm trên các điểm chính xác và việc quay trở lại số XNUMX sẽ không bị đóng.
Loại lỗi tương tự có thể xảy ra trên khung kiểm tra thủy lực nếu người vận hành vượt quá cài đặt chính xác và sau đó rò rỉ áp suất về đúng điểm. Cách duy nhất để tránh tác động hoặc vượt quá giới hạn là điều chỉnh lại tế bào và kiểm tra lại.
Giao thức kiểm tra và hiệu chuẩn
Cảm biến tải trọng được điều hòa thường xuyên ở một chế độ (kéo hoặc nén), sau đó được hiệu chỉnh ở chế độ đó. Nếu cũng cần hiệu chuẩn ở chế độ ngược lại thì trước tiên, tế bào sẽ được điều hòa ở chế độ đó trước lần hiệu chuẩn thứ hai. Do đó, dữ liệu hiệu chuẩn chỉ phản ánh hoạt động của tế bào khi nó được điều chỉnh ở chế độ được đề cập.
Vì lý do này, điều quan trọng là phải xác định quy trình thử nghiệm (trình tự các ứng dụng tải) mà khách hàng định sử dụng, trước khi thảo luận hợp lý về các nguồn lỗi có thể xảy ra. Trong nhiều trường hợp, phải có sự chấp nhận đặc biệt của nhà máy để đảm bảo rằng các yêu cầu của người dùng sẽ được đáp ứng.
Đối với các ứng dụng rất nghiêm ngặt, người dùng thường có thể sửa dữ liệu thử nghiệm của họ về tính phi tuyến của cảm biến tải trọng, do đó loại bỏ được một lượng đáng kể tổng sai số. Nếu họ không thể làm như vậy thì tính phi tuyến sẽ là một phần trong quỹ lỗi của họ.
Tính không lặp lại về cơ bản là chức năng của độ phân giải và độ ổn định của thiết bị điện tử điều hòa tín hiệu của người dùng. Cảm biến tải trọng thường có khả năng không lặp lại tốt hơn khung tải, đồ đạc cố định và thiết bị điện tử được sử dụng để đo nó.
Nguồn lỗi còn lại, hiện tượng trễ, phụ thuộc nhiều vào trình tự tải trong giao thức kiểm tra của người dùng. Trong nhiều trường hợp, có thể tối ưu hóa quy trình thử nghiệm để giảm thiểu việc đưa độ trễ không mong muốn vào các phép đo.
Tuy nhiên, có những trường hợp người dùng bị hạn chế, do yêu cầu của khách hàng bên ngoài hoặc do thông số kỹ thuật sản phẩm nội bộ, để vận hành cảm biến lực theo cách không xác định sẽ dẫn đến hiệu ứng trễ chưa biết. Trong những trường hợp như vậy, người dùng sẽ phải chấp nhận trễ trường hợp xấu nhất là thông số kỹ thuật vận hành.
Ngoài ra, một số cell phải được vận hành ở cả hai chế độ (kéo và nén) trong chu kỳ sử dụng bình thường của chúng mà không thể phục hồi cell trước khi thay đổi chế độ. Điều này dẫn đến tình trạng gọi là chuyển đổi (không trở về số không sau khi lặp qua cả hai chế độ).
Trong sản lượng nhà máy thông thường, độ lớn của chuyển mạch là một phạm vi rộng trong đó trường hợp xấu nhất gần bằng hoặc lớn hơn một chút so với độ trễ, tùy thuộc vào vật liệu uốn và khả năng của cảm biến lực.
May mắn thay, có một số giải pháp cho vấn đề chuyển đổi:
- Sử dụng cảm biến tải trọng có công suất cao hơn để nó có thể hoạt động trong phạm vi công suất nhỏ hơn. Chuyển đổi thấp hơn khi phần mở rộng sang chế độ ngược lại nhỏ hơntage công suất định mức.
- Sử dụng một ô được làm từ vật liệu chuyển đổi thấp hơn. Liên hệ với nhà máy để được khuyến nghị.
- Chỉ định tiêu chí lựa chọn cho sản xuất bình thường của nhà máy. Hầu hết các ô đều có phạm vi chuyển đổi có thể mang lại đủ đơn vị từ phân phối chuẩn. Tùy theo tỷ lệ xây dựng nhà xưởng mà chi phí cho việc lựa chọn này thường khá hợp lý.
- Chỉ định một thông số kỹ thuật chặt chẽ hơn và yêu cầu nhà máy báo giá một đợt vận hành đặc biệt.
Ứng dụng của tải đang sử dụng: Tải trên trục
Tất cả các tải trọng trên trục đều tạo ra một số mức, bất kể nhỏ đến mức nào, của các thành phần ngoại lai ngoài trục. Lượng tải trọng ngoại lai này là một hàm của dung sai của các bộ phận trong thiết kế của máy hoặc khung tải, độ chính xác mà các thành phần được chế tạo, sự cẩn thận mà các thành phần của máy được căn chỉnh trong quá trình lắp ráp, độ cứng của các bộ phận chịu tải và tính đầy đủ của phần cứng gắn.
Kiểm soát tải ngoài trục
Người dùng có thể chọn thiết kế hệ thống để loại bỏ hoặc giảm tải lệch trục trên các cảm biến tải trọng, ngay cả khi cấu trúc bị biến dạng khi chịu tải. Ở chế độ căng, điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng ổ trục đầu thanh có rãnh.
Trong trường hợp cảm biến tải trọng có thể được tách biệt khỏi cấu trúc của khung thử nghiệm, nó có thể được sử dụng ở chế độ nén, điều này gần như loại bỏ việc áp dụng các thành phần tải lệch trục vào cảm biến tải trọng. Tuy nhiên, trong mọi trường hợp không thể loại bỏ hoàn toàn tải trọng lệch trục, vì sự biến dạng của các bộ phận mang tải sẽ luôn xảy ra và luôn có một lực ma sát nhất định giữa nút tải và tấm tải có thể truyền tải trọng bên vào tấm tải. tế bào.
Khi nghi ngờ, LowProfile® ô sẽ luôn là ô được lựa chọn trừ khi tổng mức lỗi của hệ thống cho phép có một biên độ rộng rãi đối với các tải không liên quan.
Giảm hiệu ứng tải không liên quan bằng cách tối ưu hóa thiết kế
Trong các ứng dụng thử nghiệm có độ chính xác cao, có thể đạt được cấu trúc cứng với tải trọng bên ngoài thấp bằng cách sử dụng các đường cong mặt đất để xây dựng khung đo. Tất nhiên, điều này đòi hỏi phải gia công và lắp ráp khung chính xác, có thể tốn kém đáng kể.
Khả năng quá tải với tải không liên quan
Một ảnh hưởng nghiêm trọng của tải ngoài trục là giảm khả năng quá tải của tế bào. Định mức quá tải điển hình là 150% trên một cảm biến tải trọng tiêu chuẩn hoặc định mức quá tải 300% trên một cảm biến được đánh giá độ mỏi là tải được phép trên trục chính, không có bất kỳ tải trọng bên, mô men hoặc mô men nào được áp dụng đồng thời lên tế bào. Điều này là do các vectơ ngoài trục sẽ cộng với vectơ tải trọng trên trục và tổng vectơ có thể gây ra tình trạng quá tải ở một hoặc nhiều khu vực được kiểm soát trong phần uốn.
Để tìm khả năng quá tải trên trục được phép khi đã biết tải trọng bên ngoài, hãy tính thành phần trên trục của tải trọng bên ngoài và trừ đại số chúng khỏi khả năng quá tải định mức, lưu ý cẩn thận ở chế độ nào (kéo hoặc nén) ô đang được tải.
Tải trọng va chạm
Những người mới sử dụng cảm biến lực thường phá hỏng một cảm biến trước khi người dùng kỳ cựu có cơ hội cảnh báo họ về tải trọng va chạm. Tất cả chúng ta đều mong muốn cảm biến lực có thể hấp thụ ít nhất một tác động rất ngắn mà không bị hư hại, nhưng thực tế là nếu đầu sống của cảm biến di chuyển hơn 150% độ lệch công suất đầy đủ so với điểm chết, cảm biến có thể bị quá tải, bất kể khoảng thời gian xảy ra quá tải ngắn đến mức nào.
Trong Bảng 1 của cựuampTrong Hình 11, một quả cầu thép có khối lượng “m” được thả từ độ cao “S” xuống đầu sống của cảm biến lực. Trong quá trình rơi, quả cầu được tăng tốc bởi trọng lực và đạt được vận tốc “v” ngay khi nó tiếp xúc với bề mặt của cảm biến lực.
Trong Bảng 2, vận tốc của quả bóng sẽ dừng hoàn toàn, và trong Bảng 3, hướng của quả bóng sẽ bị đảo ngược. Tất cả những điều này phải xảy ra trong khoảng cách cần thiết để cảm biến lực đạt đến khả năng quá tải định mức, nếu không cảm biến lực có thể bị hỏng.
Trong cũampnhư được hiển thị, chúng tôi đã chọn một ô có thể lệch tối đa 0.002” trước khi bị quá tải. Để quả bóng dừng lại hoàn toàn trong một khoảng cách ngắn như vậy, tế bào phải tác dụng một lực cực lớn lên quả bóng. Nếu quả bóng nặng một pound và được thả rơi một chân xuống ô, đồ thị Hình 12 cho thấy ô sẽ chịu tác động 6,000 lbf (giả sử khối lượng của quả bóng lớn hơn nhiều so với khối lượng của quả bóng). phần cuối trực tiếp của ô tải, thường là như vậy).
Tỷ lệ của biểu đồ có thể được sửa đổi trong đầu bằng cách ghi nhớ rằng tác động thay đổi trực tiếp theo khối lượng và với bình phương khoảng cách giảm xuống.
Interface® là Nhà cung cấp Giải pháp Đo lực hàng đầu thế giới đáng tin cậy®.
Chúng tôi dẫn đầu bằng cách thiết kế, sản xuất và đảm bảo các cảm biến lực, bộ chuyển đổi mô-men xoắn, cảm biến đa trục và các thiết bị đo lường liên quan có hiệu suất cao nhất hiện có. Các kỹ sư đẳng cấp thế giới của chúng tôi cung cấp các giải pháp cho ngành hàng không vũ trụ, ô tô, năng lượng, y tế và các ngành công nghiệp thử nghiệm và đo lường từ gam đến hàng triệu pound, trong hàng trăm cấu hình. Chúng tôi là nhà cung cấp hàng đầu cho các công ty Fortune 100 trên toàn thế giới, bao gồm; Boeing, Airbus, NASA, Ford, GM, Johnson & Johnson, NIST và hàng nghìn phòng thí nghiệm đo lường. Các phòng hiệu chuẩn nội bộ của chúng tôi hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn thử nghiệm khác nhau: ASTM E74, ISO-376, MIL-STD, EN10002-3, ISO-17025 và các tiêu chuẩn khác.
Bạn có thể tìm thêm thông tin kỹ thuật về cảm biến lực và sản phẩm của Interface® tại www.interfaceforce.com hoặc gọi cho một trong những Kỹ sư Ứng dụng chuyên gia của chúng tôi theo số 480.948.5555.
Tài liệu / Tài nguyên
 |
Giao diện 301 Load Cell [tập tin pdf] Hướng dẫn sử dụng 301 Cảm biến lực, 301, Cảm biến lực, Tế bào |
