Svorio matavimo metodai ir technika

Elektroninių ir matavimo sistemų katedra – Multisensorinių sistemų laboratorija

Dr.Vytautas Deksnys

Tel. 8698 48828

www.msl.ktu.lt, 2000m.

Fizikiniai pagrindai• Sąvokos ir matavimo vienetai

Kilogramas yra fundamentalus masės (m) matavimo vienetas SI sistemoje.Svoris (F) ir masė yra skirtingi dydžiai ir jie negali būti painiojami. Svoris yra jėgos (dažniausiai gravitacijos), kuria kūnas yra veikiamas iš išorės, matavimo vienetas (matuojamas Niutonais).Svoris gali keistis priklausomai nuo aplinkos. Liftui leidžiantis jis sumažėja, keliant - padidėja. F=ma, kur a yra kūno judėjimo pagreitis. Statiniu atveju žemės paviršiuje a = g = 9.806652 m/s2. Kai kurie masės matavimo vienetai ir ryšys tarp jų: 1 t=1000kg=9806,652N=10 centnerių=5000000 karatų=61,048266 pūdų=3.215074e4 Trojos uncijų=2204,622 svarų=1,102311 JAV tonų. (www.conwert-me.com)

Pirminiai jutiklių elementai-tenzorezistoriai

Jėgos kryptis

Elementai OEM panaudojimui

Nuo deformacijos kinta tenzorezistoriaus varža

Jutiklių sujungimo schemos

Vinstono tiltas – maitinimas pastovia įtampa

R 2

-V is

R 4

R 1

0

V m

+V is

R 3 Vis=(R1/(R1+R4))*Vin – (R2/(R2+R3))* Vin; Vis=0 , kai R1*R3=R2*R4 – tilto balanso sąlyga

R10R+dR

+Vis

R11R+dR

Vm Vm

0

-Vis+Vis

R20R+dR

-Vis-Vis

R17R+dRR14

R

R8R+dR

0

+Vis-Vis

R16R+dR

+Vis

0

R15R

R5R

R19R+dR

R12R+dR

0

R13R

R9R

VmVm

R7R

R6R

R18R+dR

Vis1=Vm/4*(dR/(R+dR/2)) , tilto netiesiškumas 0,5%

Vis2=Vm/2*(dR/(R+dR/2)) , - 0,5%

Vis3=Vm/2*(dR/R) , - 0%

Vis4=dR/R, - 0%

1 2 3 4

Savybės

Perdavimo ch-kos tiesiškumas ir jautrumas

1. Didelis netiesiškumas, mažas jautrumas;2. Didelis netiesiškumas, dvigubai didesnis jautrumas kai elementai vienodai kinta viena kryptimi;3. Schema tiesiška kai elementai vienodai kinta priešingomis kryptimis;4. Didžiausias jautrumas ir tiesinė perdavimo charakteristika kai panaudoti vienodi elementai.

Vinstono tiltas – maitinimas pastovia srove

R10R+dR

+Vis

R11R+dR

Vm Vm

0

-Vis+Vis

R20R+dR

-Vis-Vis

R17R+dRR14

R

R8R+dR

0

+Vis-Vis

R16R+dR

+Vis

0

R15R

R5R

R19R+dR

R12R+dR

0

R13R

R9R

VmVm

R7R

R6R

R18R+dR

Vis1=Im*R/4*(dR/(R+dR/4)) , netiesiškumas 0,25%

Vis2=Im/2*dR , - 0%

Vis3=Im/2*dR , - 0%

Vis4=Im*dR - 0%

Visos schemos turi tiesinę perdavimo ch-ką, iškyrus pirmąją. Panaudojimas yra nepatogus kaipastovios srovės šaltinis yra nutolęs nuo tilto.

Tenzorezistorių montavimas svorio jutikliuose

Ištempti

Suspausti

Masės (jėgos) jutikliai ir jų konstrukcija

Lenkimo jėga

Gniuždymo jėga

Tempimo jėga

Moduliaisu guminiaisdemferiais

Modulis talpų užpildymo

lygio įvertinimui

Svorio jutiklių parametraiNr Parametras Reikšmė

1 Nominali apkrova (kG) Emax 10/20/50/100/200/350

2 Jautrumas Cn 2mV/V

3 Minimali padalos vertė Emax/15000

4 Minimalus darbo diapazonas 20%

5 Atsikartojamumas +-0,01%Cn

6 Surinkimo paklaida +-0,02%Cn

7 Sugrįžimas į nulinį signalą +-0,0167%Cn

8 Slenkanti apkrovimo paklaida- 30 min,- 20 – 30 min

+-0,0245%Cn+-0,0053%Cn

9 Temperatūros koeficientas:- nuliui;- reikšmei

+-0,0045%Cn/5K+-0,0045%Cn/5K

10 Minimali apkrova 0%Emax

11 Maksimali apkrova 150%Emax

12 Apkrova, prie kurios jutiklis sugadinams 300%Emax

13 Maksimali skersinė apkrova 100%Emax

14 Maksimali deformacija 0.3 +-0,003 mm

15 Maitinimo įtampa (nominali reikšmė) (5-15)V, 10V

16 Įėjimo varža 460 +- 50 Om

17 Išėjimo varža 350 +- 50 Om

18 Izoliacijos varža >= 5000 MOm

19 Darbo temperatūrų diapazonas -40 - +80 laipsnių pagal Celsijų

20 Apsaugos klasė pagal DIN EN 60529, IEC 60529 IP66

21 Tvirtinimo elementų prisukimo jėgos momentas 23 Nm

Reikalavimai jutiklių signalų apdorojimui

Maksimalus sveriamo kūno svoris – 5 kg,Pasirinkto jutiklio jautrumas – 2 mV/V,Tiltelio maitinimo įtampa – 5V,Tiltelio įtampa prie maksimalaus svorio – 10 mV (2*5),Kai nustatyta absoliutinė paklaida yra 0,1 g, reikalingas atskaitų skaičius – 5000/0,1=50000. Atskaitos vertė Vpp=10mV/50000=0,0002 mV.Vidutinė kvadratinė triūkšmų įtampa Vrms=0,2mkV/6.6=0.03 mkV.

2log/))/((logRe 1010 RMSVVissolutionEffective

2log/))/((logRe 1010 VppVissolutionNoisefree = 15,6 bito

= 18,3 bito

Šiuolaikinė signalų apdorojimo technika

Tiltelių signalų apdorojimo integrinis grandynas AD7730

Realizuojamos santykinio matavimo procedūros, nereikalaujančios labai tikslaus ir stabilaus atraminėsĮtampos šaltinio

AD7730 parametrų parinkimas

ADCH

Mikrokonverteris ADUC834

“Siemens” svorio jutikliai

“Siemens” svėrimo elektronikaTipas Savybės

Siwarex FTA 24 bitų, automatiniam ir neautomatiniam svėrimui pagal OIML R,R-76, R-61,51

Siwarex FTC Dozavimui su transporteriais, 24 bitų

Siwarex M Automatiniam dozavimui , 19 bitų, 0.01%

Siwarex U Neautomatiniam svėrimui , 16 bitų, 0,05%

Siwarex CS Kompaktinis modulis neautomatiniam sverimui 16 bitų, 0,05%

Siwarex P 0,1% su LCD indikacija

Jutiklių tipai pagal darbo diapazonus

Gniuždymo jutiklių montavimas

Vertikalus arba horizontalus uždedamas bunkeris

Reikia užtikrinti tolygų masės pasiskirstymą

Tempimo jutiklių montavimas

• Pakabinamas bunkeris

Tvirtinimo šarnyras užtikrina visada

vertikalią tempimo jėgos kryptį

Guminės tarpinės aukštadažnių

svyravimų slopinimui

Nepertraukiamo darbo svėrimo sistemos

Našumas - (1-230)t/val,Tikslumas - +-1%,Atsikartojamumas - +-0,2%

Našumas - (iki 1200)t/val,Tikslumas - +-0,5%,Juostos sukimosi greitis iki 3 m/s