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如何選用稱重傳感器
稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟,它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩(wěn)定性。在設(shè)計電子衡器時,經(jīng)常要遇到如何選用傳感器的問題。
稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器茵先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境,這點對正確選用傳感器至關(guān)重要,它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命,乃至整個衡器的可靠性和安全性。
環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面:
(1)高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
(2)粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。
常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。
從密封效果來看,焊接密封為最佳,充填涂覆密封膠為量差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
(3)在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
(4)電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進行嚴格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
(5)易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。
一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷,其稱量的準確度就越高。但在實際使用時,由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時,要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
根據(jù)經(jīng)驗,一般應(yīng)使傳感器在其30%~70%量程內(nèi)工作。但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時,一般要擴大其量程,使傳感器在其量程的20%~30%之內(nèi)工作,使傳感器的稱量儲備量程增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間,保證安裝合適,稱量安全可靠;另一方面,要考慮傳感器生產(chǎn)廠家的建議。廠家一般會根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點規(guī)定傳感器的適用范圍,
比如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價秤、平臺秤、案秤等,鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等,鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等,柱式傳感器適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。
此外,選用的傳感器須滿足儀表輸入靈敏度的要求,須能夠與所選儀表匹配,滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由機械機構(gòu)、傳感器、儀表三部分組成,在對傳感器準確度選擇的時候,應(yīng)使傳感器的準確度略高于理論計算值,因為理論往往受到客觀條件的限制,如機械結(jié)構(gòu)的強度、儀表的性能、秤的工作環(huán)境惡劣程度等因素都直接影響到秤的準確度。因此要從各方面提高要求,兼顧經(jīng)濟效益,確保達到目的。
傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后,經(jīng)過大量的實驗而確定的。
公式如下:
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
C―單個傳感器的額定量程;W―秤體自重;Wmax―被稱物體凈重的最大值;N―秤體所采用支撐點的數(shù)量;K-0―保險系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間人;K-1―沖擊系數(shù);K-2―秤體的重心偏移系數(shù);K-3―風(fēng)壓系數(shù)。