Jak sprawdzić belkę tensometryczną? Jak sprawdzić czujnik wagowy? Jak podłączyć tensometr / czujnik wagowy? Są to pytania, które stawiają sobie początkujący elektronicy, działy utrzymania ruchu i osoby, które po raz pierwszy spotykają się z tym problemem. Tensometr to jest element foliowy naklejony na elemencie metalowym, z którego powstaje belka tensometryczna i czujnik wagowy. Słowa tensometr, pomimo że jest to nieprawidłowe określenie, będziemy używać wielokrotnie. Jest to potoczne słowo często używane, określające przetwornik wagowy, belkę tensometryczną czy czujnik wagowy. Jest to tak trochę, jak powiemy słowo adidasy, a myślimy o obuwiu sportowym.
Tensometr jest to element oporowy naklejony np. na belkę wykonaną z aluminium, z czego powstaje belka tensometryczna zwana też jako czujnik wagowy lub potocznie tensometr wagowy.
Belki tensometryczne różne rodzaje. Jak sprawdzić belkę tensometryczną?
O zasadzie działania tensometrów i czujników wagowych napisano wiele książek, publikacji jedne są dobre, inne takie sobie. W sieci można też znaleźć wiele ciekawych opisów, niestety nie wszystkie są dobre. Celem artykułu nie jest szczegółowy opis jak działa tensometr, tylko odpowiedź na pytanie: „Jak sprawdzić tensometr?”, który mamy przed sobą. Czy belka tensometryczna jest sprawna i mogę ją wykorzystać w moim układzie pomiarowym masy lub siły? Dla dociekliwych wiedzy polecam normę OIML R 60, gdzie są opisane podstawowe wymagania dotyczące belek tensometrycznych (do pobrania za darmo ze strony OIML).
Belka tensometryczna „single point” wykonana jest z aluminium, bardzo często ulega uszkodzenia na skutek udaru mechanicznego lub przeciążenia. Sprawdzenie belki tensometrycznej do wagi elektronicznej nie jest wcale trudne.
Jak sprawdzić czujnik wagowy?
Czujnik wagowy składa się z dwóch części:
- elementu mechanicznego – korpusu metalowego czujnika wagowego.
- części elektrycznych- tensometrów naklejonych na korpusie i połączonych w mostek Wheatstona oraz dodatkowych elementów tensometrów umieszczonych na korpusie czujnika poza strefa działania sił mających za zadanie kompensacje wskazań masy w funkcji zmian temperatury. Ważnym elementem jest też kabel wyprowadzony z czujnika wagowego.
Często elementy elektryczne są zabezpieczone elastycznym materiałem, który chroni je przed wilgocią i uszkodzeniami mechanicznymi. Widoczny na górze bezbarwny silikon zabezpiecza skutecznie przed chwilowym kontaktem belki z wodą i nieagresywnymi cieczami.
Tensometr jak sprawdzić i co należy sprawdzić?
Elementy mechaniczne należy sprawdzić:
- czy czujnik wagowy jest czysty, nie ma oznak korozji i nie jest uszkodzony mechanicznie- przegięty, mieszek w belce niepogięty itp. Należy pamiętać, że wszelkie uszkodzenia mechaniczne będą miały wpływ na wskazania układu wagowego. Typowe objawy uszkodzenia mechanicznego belki tensometrycznej to:
- po obciążeniu i zdjęciu obciążenia brak powrotu wskazań do zera.
Belka tensometryczna wymaga starannego i ostrożnego montażu, należy uważać, aby nie uszkodzić delikatnego ochronnego mieszka wykonanego ze stali nierdzewnej. Pogięty mieszek ma wpływ na własności metrologiczne układu ważącego często dyskwalifikując belkę tensometryczną do dalszej pracy.
Belka tensometryczna pomiary elektryczne - wstęp
Czynności, które warto wykonać przed pomiarami elektrycznymi belki tensometrycznej:
- belka tensometryczna brudna, obklejona, zasypana np. od mąki, środków chemicznych- belkę należy delikatnie wydmuchać, umyć lub wyskrobać nie uszkadzając izolacji naklejonych tensometrów i nie rysując korpusu belki tensometrycznej.
- belka tensometryczna przegięta mechanicznie wskutek przeciążenia lub udaru mechanicznego- belka do wymiany nie jest możliwe naprawienie jej. W przyszłości warto zwrócić uwagę na właściwy montaż mechaniczny belki tensometrycznej z ustawieniem odpowiednim elementów zabezpieczających tensometr przed przeciążeniem.
Duże błędy wskazań na narożnikach wagi czteroczujnikowej to nie musi być od razu uszkodzony czujnik wagowy. Często przyczyna jest prozaiczna, brud i różne zanieczyszczenia mogą powodować opieranie się na nich konstrukcji wagowej i niepoprawne wskazania wagi- najczęściej zaniżone. Dlatego jest zalecane okresowe sprawdzanie wskazań wagi i regularne jej czyszczenie.
Belka tensometryczna a złe wskazania wagi na narożnikach
Czy wskazania układu ważącego są różne w zależności od miejsca położenia ładunku na szali wagi? Najlepiej to sprawdzić wzorcami masy. Przy dużych obciążeniach wagi powyżej 300 kg wystarczy się przejść po narożnikach wagi, aby sprawdzić, czy jest dobra geometria wskazań wagi. Starzy „wagarze” nazywają tę czynność jako sprawdzenie rogowości wagi. Od czego zacząć, co należy na początek sprawdzić?
- uszkodzona konstrukcja mechaniczna wagi tj. popękana, wygięta lub niestabilna wykonana z cienkiej blachy – należy sprawdzić elementy mechaniczne i w miarę możliwości naprawić- pospawać itd.
- elementy zabezpieczające belkę przed uszkodzeniem opierają o szalkę – wyregulować zgodnie z zaleceniami producenta.
- uszkodzony mechaniczne tensometr- belka tensometryczna do wymiany (wytrwali mogą to zrobić za pomocą pilnika i cierpliwości wyregulować odpowiednio podpiłowując otwory w belce tensometrycznej, w 90% to się nie udaje zrobić dobrze).
Złe wskazania wagi czteroczujnikowej- często przyczyną jest brak wypoziomowania wagi oraz niewłaściwe ustawienie nóżek. Inną przyczyną są skorodowane i uszkodzone przeguby kuliste w stopach wagowych. Wagi czteroczujnikowe intensywnie używane w celu poprawnej pracy, często wymagają wymiany wszystkich czterech nóżek. Waga firmy KERN posiada zdejmowaną szalkę umożliwiająca łatwe przeprowadzenie czynności serwisowych wymianę i regulacja nóżek, czyszczenie wagi.
Uwaga przy sprawdzeniu belki tensometrycznej pod względem geometrii wskazań należy przestrzegać następujących zasad:
- maksymalna masa odważnika nie więcej niż 1/3 maksymalnego obciążenia belki tensometrycznej
- odległość sprawdzania od środka szalki na narożniku 2/3 odległości
- błąd jest dopuszczalny około 1-2 działki odczytowej o ile działka odczytowa wynosi 1/3000 maksymalnego obciążenia belki tensometrycznej, a nie wagi.
Staranne wyregulowanie elementów zabezpieczających tensometr przed przeciążeniem jest gwarancją długiej bezawaryjnej pracy wagi
Pomiary elektryczne czujnika wagowego, co sprawdzić?
Od czego zacząć i jakie elementy budowy czujnika wagowego, belki tensometrycznej należy sprawdzić:
- czy przewód wychodzący z belki tensometrycznej nie jest uszkodzony? Należy sprawdzić ciągłość izolacji na całej długości przewodu i kabli sygnałowych, czy nie ma nacięć lub przełamań oraz korozji oplotu i przewodów sygnałowych belki – w przypadku ich stwierdzenia należy odciąć uszkodzoną cześć przewodu i przedłużyć takim samym przewodem i tej samej długości zachowując staranność połączeń i zabezpieczenia przeciwwilgociowego. Należy się liczyć z powtórna adiustacja układu wagowego, gdyż po wymianie przewodu belki mogą się zmienić wskazania wagi. Typowe objawy uszkodzenia przewodu sygnałowego to waga wyświetla błąd, wskazania wagi są niestabilne, brak sygnału z belki tensometrycznej.
- czy nie została naruszona izolacja na przyklejonych tensometrach, wskazane jest używanie lupy. Czasami można zobaczyć skutki przepięcia lub uszkodzenia izolacji tensometru. Praktycznie tutaj nie możemy dokonać żadnej naprawy, ale ta wiedza może nam się przydać w dalszej części sprawdzania tensometru. Jeśli tensometr będzie działał prawidłowo, można spróbować na uszkodzone miejsca izolacji nałożyć cienką warstwę silikonu neutralnego. Należy się liczyć z tym, że jak silikon stwardnieje, co może w przyszłości pogorszyć własności metrologiczne tensometru. Zależy to w dużej mierze od tego, w której części belki tensometrycznej został on założony. Typowe objawy uszkodzenia izolacji tensometru to niestabilne wskazania zwłaszcza w środowisku wilgotnym lub dotkniecie konstrukcji wagi i zmiany wskazań. (uszkodzony lub zwarty do obudowy ekran wagi i brak izolacji tensometru od jego korpusu.
- przed sprawdzaniem układu mostka Wheatstona warto wykonać jeden pomiar zewrzeć wszystkie lub wystarczy jeden z przewodów sygnałowych i podłączyć do omomierza a drugi przewód podłączyć do ekranu, a następnie do korpusu. Wskazania powinny wynosić nieskończoność lub wielkości wielu Mega Ohmów. Wskazania na poziomie poniżej 1 Mohm gwarantują nam kłopoty i niestabilną pracę układu wagowego.
Niektórzy producenci belek tensometrycznych produkują specjalne przyrządy do szybkiej diagnostyki belek tensometrycznych. Flintec amerykanski producent belek tensometrycznych i czujników siły. Produkty firmy Flintec są dostepne w naszej ofercie.
Jak sprawdzić belkę tensometryczną? Pomiary elektryczne.
Jak sprawdzić belkę tensometryczną pod względem elektrycznym? Do sprawdzenia belki tensometrycznej potrzebny jest zasilacz około 10 V DC lub wystarczy bateria 9 V oraz miernika- miliwoltomierza o zakresie do 20 mv.
Podstawowe sprawdzenie belki będzie polegało na zasileniu mostka Wheatstona oraz sprawdzeniu jakie napięcie pojawia się na wyjściu mostka. Są specjalne przyrządy pomiarowe, które to mogą zrobić i pomierzyć jeszcze więcej parametrów, ale miernik uniwersalny i bateria 9 V w zupełności wystarczy.
Miernik uniwersalny oraz zasilacz 10 v wystarczy, aby sprawdzić belkę tensometryczną.
Podłączamy zasilanie i miernik zgodnie ze schematem i odczytujemy wskazania miernika.
Schemat podłączenia belki tensometrycznej i miernika.Output (+) i (-) podłączamy zasilanie czujnika tensometrycznego 5- 10V, natomiast Input (+) i (-) podłączamy miernik napięcia satłego ustawiony na zakres 20 mV lub 200 mV
Jeśli napięcie spoczynkowe jest w zakresie do około 1 mV, maksymalnie 2 mV możemy uznać wstępnie, że belka tensometryczna jest dobra.
Przy nowej belce jest to wskazanie bliżej 0,0- 0,2 mV natomiast im większe napięcie wstępne wychodzące z mostka świadczy o tym, że belka sporo przeszła i była wielokrotnie przeciążana. Wskazania powyżej kilku miliwoltów świadczą, że wskazane byłoby belkę wymienić na nową. Dobieranie rezystorów nie daje pewności dokonanej naprawy i nie gwarantuje pewności działania układu wagowego w przyszłości.
W przypadku gdy napięcie wstępne wychodzące z belki tensometrycznej jest dla nas akceptowalne, sprawdzamy czułość belki tensometrycznej.
Sprawdzenie małej belki tensometrycznej single point. Wystarczy jeden wzorzec masy, aby sprawdzić czy jest prawidłowy przyrost napięcia i odpowiednia czułość czujnika wagowego.
Na belkę kładziemy znaną masę. Jeśli belka została wymontowana z układu pomiarowego- mechanicznego (konstrukcji wagi) jest to kłopotliwe. Wtedy należy przycisnąć palcem zgodnie z kierunkiem zalecanym przez producenta siły i zobaczyć czy wskazania na mierniku wzrosły- jeśli tak wstępnie możemy uznać, że belka tensometryczna jest sprawna. Aby mieć pewność można położyć znaną masę na szalkę i zaobserwować przyrost napięcia. 90% belek tensometrycznych ma czułość około 2 mV/V dlatego dla przykładu możemy wyliczyć wskazania miernika.Np.
- belka tensometryczna 100 kg
- masa odważników położona na szalkę 50 kg
- napięcie zasilania belki tensometryczne bateria 9 V
- napięcie wstępne 1,2 mV
Czyli przy pełnym obciążeniu 100 kg napięcie wzrosło nam 9 V x 2 mV/V = 18 mV, w związku z tym, że położyliśmy 50% obciążenia, będzie to przyrost napięcia o 9 mV. Dlatego mierząc miernikiem i uzyskując wynik 10,2 mV, będzie świadczyło o prawidłowej pracy belki tensometrycznej (napięcie wstępne 1,2 mV + 9 mV przyrostu w związku z obciążeniem szalki wagi 50 kg daje nam 10,2 mV).
Jeszcze możemy się spotkać z jednym objawem uszkodzenia belki, który w warunkach amatorskich jest stosunkowo trudne do wykrycia to niestabilność wskazań i ciągle „płyniecie wagi” Zmiany napięcia wyjściowego belki są tak małe i nie ma możliwości ich zmierzenia zwykłym miernikiem. Pozostaje jedynie belkę tensometryczną podłączyć pod inny sprawny miernik wagowy. Jeśli objawy będą takie same lub miernik wagowy nie da się skalibrować, będzie to świadczyło na pewno o uszkodzeniu belki, pomimo że inne testy przeszła pomyślnie.
Obecnie cena nowej belki tensometrycznej nie jest tak wysoka, jak kilka lat temu, przy naprawie układu wagowego można pokusić się na wymianę tensometru z "odzysku". Budując nowe urządzenia wagowe jest to już ryzykowne, gdyż niesprawny tensometr może być przyczyną trudnych do wykrycia nieprawidłowych zachowań wagi.
Zapraszamy do zapoznania się z ofertą nowych tensometrów w naszym sklepie.
Prosimy o kontakt, jeśli mają Państwo pytania:
- Jaki zamiennik tensometru wybrać?
- Czujnik wagowy jak podłączyć?
- Najlepszy czujnik wagowy do Arduino?
- Tensometr wagowy do automatyki wagowej?
- Waga elektroniczna dobór tensometru/ belki tensometrycznej?
- Belka tensometryczna schemat?
- Pomiar siły a tensometr?
- Belka tensometryczna cena?
- Tensometr a warunki środowiskowe?
- Jak sprawdzić czujnik tensometryczny?
- Kalibracja tensometru co to jest?
- Czujnik siły tensometryczny co to jest?
