Tenzometrické snímače a zesilovače

Při měření zatížení rozhoduje celý řetězec: mechanické uložení, snímač, kabel, zesilovač a vyhodnocení. V nabídce se potkávají řady BCM 1661, SMOWO LCS-D1 a LCS-S3, momentové LCS-T1 i převodníky RW. Nejdříve proto určete měřenou veličinu a způsob přenosu zatížení; teprve potom vybírejte elektrický výstup do řídicího systému. Předem si také určete, jakou chybu výsledku aplikace dovolí a zda potřebujete sledovat ustálený stav, nebo krátkodobé maximum.

Rozcestník podle měřicí úlohy

Pro vážení plošiny nebo sledování zatěžovací síly pokračujte do kategorie Tenzometrické snímače. U konstrukce rozlišujte vlastní hmotnost nástavby, měřený náklad a zatížení při zakládání výrobku. Při více opěrných bodech nemusí každý snímač nést stejný díl celku. Rozsah proto neurčujte pouhým dělením celkové hmotnosti počtem podpor.

Pro namáhání kolem osy slouží Snímače kroutícího momentu. Moment se vyjadřuje v N·m, síla v N a hmotnost v kg. Síla sama neurčuje moment: záleží také na kolmém rameni jejího působení. Pro vážení je zase převod mezi silou a hmotností spojen s tíhovým zrychlením. Tyto veličiny nelze zaměnit změnou označení jednotky na displeji.

Zesilovače pro tenzometry řeší převod malého signálu snímače na rozhraní použitelné v další elektronice. Výběr začíná vstupní kompatibilitou, nikoli pouze požadavkem na analogový výstup nebo komunikaci. K objednávce si připravte typ snímače, jeho individuální citlivost, buzení, zapojení, požadovaný rozsah a způsob připojení k PLC.

Co znamená mV/V a co napětí ve voltech

Citlivost v mV/V udává poměr změny výstupního napětí při jmenovitém zatížení k budicímu napětí. Není to výstup 0–10 V. Uvažovaný snímač s citlivostí 1,6 mV/V při buzení 5 V poskytne při plném zatížení změnu 8 mV. K převodu na vyšší napěťovou úroveň je potřeba vhodný měřicí vstup nebo zesilovač. Význam jednotky vysvětluje technická poznámka NI k mV/V.

Napájení zesilovače, buzení snímače a výstup zesilovače představují tři různé elektrické údaje. Napájecí zdroj například nelze připojit přímo na měřicí vodiče jen proto, že vyhovuje elektronice. U buzení porovnejte povolené napětí snímače i zatížitelnost zdroje v zesilovači. Při výpočtu odběru můstku patří do vztahu I = U/R jeho vstupní odpor, nikoli automaticky odpor výstupní.

Čtyři vodiče, šest vodičů a funkce sense

Čtyřvodičový můstek používá dva vodiče pro buzení a dva pro diferenciální měřicí signál. Šestivodičové provedení přidává pár sense, který přivádí informaci o skutečném budicím napětí u snímače. S odpovídající elektronikou umožňuje kompenzaci úbytků na budicím vedení. Stínění není další měřicí vodič ani náhrada sense; princip shrnuje HBK v průvodci měřicí kabeláží.

Samotný šestipólový konektor podporu sense nedokazuje. Kabel volte podle pohybu, teploty a rušení. Funkce vodičů ověřte ze schémat obou přístrojů, nikoli jen podle barev; po změně vedení zkontrolujte nulu i citlivost celé sestavy.

Mechanika, prostředí a rychlost měření

Do návrhu patří pevná základna, správný směr zatěžování a kontrola vedlejších sil. Hadice, kryt nebo opřená vážicí plošina mohou odvádět část zatížení mimo snímač. Výsledek pak nebude odpovídat skutečnému zatížení, i když je elektrická část správně zapojená. Krytí jednotlivého dílu neposuzujte jako záruku odolnosti celé sestavy včetně konektorů a kabelových průchodek.

U pomalého vážení bývá důležitá ustálená hodnota; u lisovacího cyklu nebo momentové zkoušky může být podstatná krátká špička. Silná filtrace průběh vyhladí, ale může utlumit maximum a přidat zpoždění. Sledujte proto odezvu snímače, elektroniky i následného záznamu. Rychlé obnovování obrazovky samo o sobě rychlé měření nedokládá.

Kalibrace, zero a tare nejsou totéž

Kalibrace stanovuje vztah mezi známými referenčními hodnotami a indikací včetně nejistoty; není synonymem nastavení přístroje. Toto rozlišení používá metrologický slovník JCGM VIM. Funkce zero upravuje referenční nulu, zatímco tare odečítá například nádobu pro zobrazení čistého obsahu. Ani jedna sama neověří správnost měřítka. Po nastavení nuly a rozsahu zkontrolujte několik známých zatížení, návrat po odlehčení a při obousměrném měření oba směry.

Tára nemění mechanické zatížení snímače. Provozní záznam proto musí rozlišovat údaj před tárováním a čistou hodnotu. Do protokolu uložte konfiguraci filtru, napětí buzení, použité referenční zatížení a zapojení kabelu; bez těchto údajů může být pozdější porovnání výsledků zavádějící.

Modelový příklad měřicího řetězce

Pro názorný výpočet předpokládejme ideální lineární snímač 0–400 N, citlivost přesně 1,6 mV/V a buzení 5 V. Po odečtení nulového signálu odpovídá 100 N čtvrtině rozsahu, tedy 2 mV. Nastavený převod 0–400 N na 4–20 mA dá při stejné síle 8 mA. Jde o výpočtové zadání, nikoli parametry konkrétního výrobku. Skutečnou sestavu je nutné ověřit referenčním zatížením.

Časté otázky

Lze rezervu rozsahu získat tárováním?

Ne. Odpočet změní zobrazení, nikoli působící sílu. Při posouzení rozsahu stále započítejte všechny části uložené na snímači i možné provozní rázy.

Stačí pro výběr stejná značka snímače a zesilovače?

Ne. Rozhodují konkrétní elektrické rozsahy, mechanické použití a způsob vyhodnocení. Měřicí řetězec nelze bez samostatného posouzení považovat za bezpečnostní zařízení chránící stroj nebo obsluhu.