Belka tensometryczna typu S

Belka tensometryczna typu S to najczęściej stosowany czujnik wagowy stosowany przy produkcji wag hakowych. Zaletą tego typu czujników jest możliwość pracy w dwóch kierunkach na rozciąganie i ściskanie. Producent czujnika tensometrycznego typu - S najczęściej oferuje akcesoria do poprawnego i bezpiecznego montażu (zawiesia, szakle, przeguby oraz elementy łożyskujące). Czujniki tensometryczne są stosunkowo niedrogie, kompaktowe i łatwe w instalacji. Dlatego też są powszechnie stosowane w aplikacjach przemysłowych m.in. do ważenia zbiorników, taśmociągów oraz układów kontroli i dozowania.

Pomiar siły w kierunku rozciągającym, jak i ściskającym umożliwia zastosowanie czujnika typu S przy budowie siłomierzy oraz torów pomiary siły. Tensometryczny czujnik wagowy typu S produkowany jest przez większość europejskich i światowych producentów tensometrycznych czujników wagowych takich jak: AST, CAS, CURIOTEC, DINI ARGEO, DGCELL, KELI, FLINTEC, LAUMAS NBC, HBM, HBK, ZEMIC, SENSOCAR, SENSY, SCAIME, UTILCELL, ZEMIC, TEDEA, REVERE, CELTRON, RICE LAKE, SENSOTRONICS, VPG

Co to jest czujnik wagowy typu S?

Czujnik wagowy typu S zawdzięcza swoją nazwę kształtowi korpusu, który przypomina literę S. Czasami tego typu czujnik nazywany jest też jako Z-type. Czujnik wagowy typu - S jest to przetwornik, który przekształca siłę lub ciężar na sygnał elektryczny. Do korpusu czujnika wagowego przyklejone są tensometry (rezystory foliowe) połączone w układzie mostka. Pod wpływem ściskania lub rozciągania, czyli działaniem siły konstrukcja korpusu czujnika wagowego (S- type) nieznacznie się odkształca wraz z przyklejonymi do niego tensometrami. Zmiany rezystancji tensometrów te są wprost proporcjonalne do przyłożonej siły i dlatego też są wykorzystywane do jej pomiaru.

Belka tensometryczna typu S - budowa

Czujniki wagowe typu S lub Z dostępne są w wielu kształtach i rozmiarach. Miniaturowe czujniki tensometryczne pozwalają dokładnie mierzyć masę poniżej 1 kg z dużą dokładnością, natomiast największe przystosowane są do obciążeń sięgających nawet do kilkudziesięciu ton. Cechą wspólną jest kształt i sposób działania siły w dwóch kierunkach, natomiast konstrukcyjnie mogą być wykonane z belki typu single point lub działającej na zginanie, lub ściskanie. Zaletą belki jest łatwy montaż, zwłaszcza gdy dokonujemy pomiaru siły/masy na rozciąganie. Wadą są błędy wskazań pojawiające się przy niecentrycznym obciążeniu belki tensometrycznej typu S działającej w kierunku ściskania.

Czujnik tensometryczny typu S - zastosowanie

Czujnik tensometryczny typu S w związku ze zwartą kompaktową budową oraz dobrymi parametrami metrologicznymi chętnie wykorzystywany jest przy budowie wag i specjalistycznych urządzeń pomiarowych. Typowe zastosowanie belki tensometrycznej typu S wykorzystanie jej jako czujnik siły/masy to:

• waga hakowa
• waga bagażowa
• waga podwieszana
• waga zbiornikowa
• platformy ważenia podwieszanego
• wagi samochodowe
• dynamometry
• układy pomiary siły
• układy ważące w automatyce i przemyśle

Belka tensometryczna typu S - materiał

Materiał, z którego jest wykonany korpus czujnika tensometrycznego S-type, decyduje o odporności jej na warunki zewnętrzne (IP). Materiałem używanym do budowy czujnika wagowego typu S może to być:

• aluminium
• stal stopowa
• stal nierdzewna.

Bardzo istotny jest też sposób zabezpieczenia naklejonych tensometrów. W typowych zastosowaniach tensometr foliowy zabezpieczony jest przed działaniem czynników zewnętrznych warstwą elastycznego silikonu, która z powodzeniem chroni przed kontaktem z pyłami i czystą wodą. Dla bardziej wymagających i trudnych warunków tensometry foliowe poza silikonem zabezpiecza się elementami metalowymi (blacha) lub zabezpiecza się „kapslem”, który spawa do rdzenia belki, osiągając stopień zabezpieczenia IP68/IP69K. Materiał, z jakiego jest wykonany czujnik wagowy single point, decyduje o jego odporności na czynniki zewnętrzne, czyli trwałości.

Belka tensometryczna typu S - dokładność

Jaka jest dokładność czujnika tensometrycznego typu S? Podstawową sprawą jest, że do projektowania, wykonania i produkcji układu pomiarowego należy od razu wykluczyć belki tensometryczne niewiadomego pochodzenia nieposiadające znaku CE oraz certyfikatu OIML (wyjątek mogą stanowić tylko nietypowe specjalistyczne konstrukcje np. stosowane w siłomierzach). Na portalach aukcyjnych dostępne są bliźniaczo podobne czujniki tensometryczne, ale bez oznaczeń klasy lub podania podstawowych parametrów. Tego typu czujniki nie gwarantują stałości parametrów, dokładności i powtarzalności pomiarów w funkcji czasu i temperatury. Typowa belka tensometryczna typu S wykonywana jest w klasie dokładności C3 wg OIML. Dostępne są niewiele lepsze do zastosowań specjalnych czujniki wagowe wykonane w klasie C4,C5 i C6. Jednak decydujący wpływ na dokładność pomiaru z użyciem czujnika wagowego typu S ma prawidłowy montaż i przestrzeganie wszystkich zaleceń producenta przetwornika tensometrycznego. Czasami ze względów konstrukcyjnych jest konieczność zastosowania miniaturowego czujnika siły typ S. Niestety należy wtedy przyjąć zasadę: im mniejszy czujnik siły typu S to jego dokładność jest mniejsza, ale niestety cena wyższa. Obecnie miniaturowe czujniki siły jeszcze nie są dostępne nawet w klasie C3 wg OIML.

Czułość tensometru S type

Czułość belki tensometrycznej typu S jest wyrażana w jednostkach mV/V i jest parametrem technicznym niemającym nic wspólnego z dokładnością czujnika wagowego. Najczęściej w typowych czujnikach tensometrycznych typu S jest to 2 mV/V lub 3 mV/V z tolerancją +/- 10 %. W przypadku czujników typu S warość ta może wynosić od 0,8 do 1,5 mV/V. Znajomość tego parametru umożliwia wstępnie dobranie zamiennika czujnika, aby po wymianie uzyskać te same wskazania, ale dla dokładnej pracy układu pomiarowego konieczna jest powtórna jego adiustacja. To samo dotyczy elektroniki, w której jest możliwość wpisania tego parametru do pamięci układu, jednak tego typu „kalibracja” nie jest dokładna. Tylko położenie wzorców masy odpowiedniej klasy dokładności lub siły gwarantuje dobrze przeprowadzoną adiustację układu pomiarowego i jego poprawną pracę.

Odporność na przeciążenia belki typu S

Prawidłowo zamontowany zgodnie z zaleceniami producenta i sztuką wagarską czujnik wagowy będzie pracował niezawodnie wiele lat. Przy wyborze belki tensometrycznej typu S należy zwrócić uwagę na dwa parametry:

• maksymalne obciążenie
• maksymalne obciążenie niszczące
• Maksymalne obciążenie powodujące uszkodzenie mechaniczne konstrukcji czujnika.

Maksymalne obciążenie czujnika wagowego wyrażone w kg może być bezpiecznie najczęściej do 120%, natomiast przeciążenie powyżej 150% jest zazwyczaj niszczące dla niego. Dlatego ważne jest zabezpieczenie przed ewentualnym przeciążeniem przez zastosowanie odpowiednich ograniczników mechanicznych i ich starannego wyregulowania. Przy projektowaniu układu zaleca się wybranie zakresu belki o nawet o 100% więcej niż maksymalny zakres wagi. Dodatkowo często pojawia się na certyfikacie producenta informacja o maksymalnym obciążeniu powodującym uszkodzenie mechaniczne (zerwanie). Jest to bardzo ważne przy projektowaniu urządzeń zawieszanych celem zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania układu pomiarowego (np. upadek elementów ważonych przy wadze hakowej).

Dokładny pomiar a czujnik tensometryczny typu S

Prawidłowo zaprojektowany układ pomiarowy wykorzystujący czujnik lub czujniki wagowe typu S pozwala na wykonywanie bardzo dokładnych pomiarów. W przypadku układu pomiar siły/masy działającej na rozciąganie istotne jest zastosowywanie dedykowanych przegubów i zawiesi, które pozwolą na osiowe działanie siły rozciągającej. W przypadku ważenia ładunków podwieszanych dzieje się to niejako samoistnie i uzyskanie dokładnego pomiaru nie jest problemem. Inaczej sytuacja wygląda podczas pomiaru czujnikiem tensometrycznym typ S pracującym na ściskanie. Ważne są tutaj dwie sprawy: montaż czujnika podparcie prostopadłe do kierunku działania siły oraz sposób przyłożenia siły prostopadły do osi czujnika. W tym celu warto zastosować się do zalecań producenta, wykorzystując dedykowane akcesoria. Błędy związane z nieosiowym działaniem siły mogą być znaczne, dlatego warto układ pomiarowy dobrze zaprojektować i wyregulować.

Belka tensometryczna typu S wpływ temperatury na pracę wagi

W większości przypadków temperatura pracy czujnika wagowego typu S zawiera się w przedziale -10 C- +40 C. Gdy konstruujemy układ pomiarowy, który będzie poddawany zmianom temperatury warto spojrzeć na parametr, który informuje, jakie mogą nastąpić zmiany czułości i błędu zera wynikające ze zmiany temperatury. W kartach katalogowych są one podawane jako wartość zmiany czułości belki tensometrycznej przypadająca na 10 K na jej maksymalne obciążenie. W przypadku pracy w trudnych warunkach np. wysokie temperatury można zastosować ekrany termiczne podobne do stosowanych w wagach hutniczych.

Producent belki tensometrycznej typu S

W większości przypadków istnieje kilka typowych konstrukcji czujnika tensometrycznego typu S, które można zamiennie stosować, ponieważ podstawowe parametry bez względu na producenta są bardzo zbliżone. Mogą jedynie pojawić się problemy związane z montażem, wymianą śrub, gdyż w niektórych czujnikach stosuje się gwint calowy.