称重或重量传感器可将负载转换为可测输出信号。输出信号的大小与施加的力或负载成比例。称重传感器有哪些类型?选择的依据是什么?
有六种称重传感器:光电、液压、电容、电磁力、磁极变形和板环。
1.光电称重传感器分为光栅式和码盘式。
(1)光栅传感器。
角位移通过光栅形成的莫尔条纹转换为光电信号。光栅有两个部分,一个是固定光栅,另一个是安装在表盘轴上的移动光栅。通过传力杠杆系统旋转表盘轴,驱动移动光栅旋转,使莫尔条纹相应移动。移动莫尔条纹的数量由光电管、转换电路和显示器计算,并测量光栅旋转角的大小,以确定和读取被测物体的质量。
(2)码盘传感器。
代码盘(符号板)是安装在表盘轴上的透明玻璃,具有一定编码方法的黑白代码。当被测物体通过传力杠杆在承重台上旋转表盘轴时,代码盘从一定角度旋转。光电池将通过代码盘接收光信号并转换为电信号,并通过电路进行数字处理,最后在显示器上显示代表测量质量的数字。机电组合秤主要采用光电传感器。
2.液压称重传感器在被测物体重力P的作用下,液压油的压力增大,增大程度与P成正比。被测物体的质量可以通过测量压力的增加值来确定。液压传感器结构简单牢固,测量范围广,但精度一般不超过1/100。
3.电容式称重传感器利用电容式振荡电路的振荡频率f与极板间距d成正比。有两块极板,一块固定,另一块可移动。承重台加载被测物体时,弹簧弯曲,两极板之间的距离发生变化,电路振荡频率也发生变化。测量频率的变化可以测量承重台上被测物体的质量。电容传感器耗电少,成本低,精度为1/200~1/500。
4.电磁力称重传感器采用称重台上负荷与电磁平衡的原理。当被测物体放置在承重台上时,杠杆的一端向上倾斜;光电部件检测到倾斜信号,放大后流入线圈,产生电磁力,使杠杆恢复平衡。通过数字转换产生电磁平衡的电流,可以确定被测物体的质量。电磁传感器精度高,可达1/2000~1/6000,但称重范围仅在几十毫克到10公斤之间。
5.磁极变形称重传感器是当铁磁元件在被测物体的重力作用下发生机械变形时,内部应力会发生变化,从而改变铁磁元件(磁极)两侧二次线圈的感应电压。通过测量电压的变化,可以找到添加到磁极上的力,从而确定被测物体的质量。磁极变形传感器的准确性不高,一般为1/100,适用于大吨位称重作业,称重范围为几十至几万公斤。
6.板环称重传感器具有应力流线分布清晰、输出灵敏度高、弹性体整体、结构简单、应力状态稳定、加工方便等优点。目前,它仍占传感器生产的很大比例,这种结构传感器的设计公式尚不完善。该弹性体的应变计算比较复杂,在设计中一般被视为圆形弹性体。特别是1t及以下板环传感器,设计误差大,非线性误差大。