Vážicí technologie Tenzometrické snímače zatížení Thomas Hesse Thomas.hesse@hbm.com www.hbm.com
Referenční kilogramové závaží 31.07.09, Slide 2 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Co je to váha? 31.07.09, Slide 3 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Hmotnost a síla [ ] Hmotnost kg = Zatížení (gravitační síla) Gravitační zrychlení [ ] N [ m / s 2 ] 31.07.09, Slide 4 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
31.07.09, Slide 5 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Části snímače - Měrné těleso - Tenzometry - Kabeláž a výstupní kabel - Ochrana měřicích míst 31.07.09, Slide 6 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Princip činnosti tenzometrického snímače zatížení 31.07.09, Slide 7 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Deformace měrného tělesa tenzometrického snímače (Schematické znázornění ) F Odlehčený R1 R1 R2 Zatížený 31.07.09, Slide 8 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Závislost zatížení/poměrné prodloužení zatížení kg mez kluzu mezní zatížení destrukce Hookův zákon σ=eε1 Poměrné délkové prodloužení ε1 31.07.09, Slide 9 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Parametry snímače Jmenovité zatížení snímače Měřicí rozsah chyby jsou ve specifikovaných limitech servisní zatížení Jmenovitý rozsah mezní zatížení chyby mohou překročit limity destrukce Maximální rozsah snímače Oblast destrukce chyby překračují specifikované limity, přičemž nedochází k poškození snímače Trvalé změny na snímači 31.07.09, Slide 10 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Měrné těleso 31.07.09, Slide 11 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Měrné těleso (elastický člen) válec (hranol) 31.07.09, Slide 12 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Dvakrát ohýbaný nosník 31.07.09, Slide 13 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Dvakrát ohýbaný nosník 10 kg + - 31.07.09, Slide 14 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Smykové namáhání 31.07.09, Slide 15 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Princip torzního prstence 31.07.09, Slide 16 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Membrána 31.07.09, Slide 17 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Tenzometry 31.07.09, Slide 18 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Princip funkce tenzometru: Změna elektrického odporu drátu při zatížení 31.07.09, Slide 19 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Pokus Thomsonův efekt 31.07.09, Slide 20 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Princip tenzometru: První tenzometry Rouge (1843) 31.07.09, Slide 21 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Provedení foliového tenzometru Krycí vrstva cca. 75µm Podložka Měřicí mřížka Vývody Aktivní délka 31.07.09, Slide 22 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Tenzometr Deformace pro názornost zvýrazněny! HBM HBM HBM R0 R0 + R R0 R 31.07.09, Slide 23 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Mechanický princip P1 lo P1 lo+ l lo ε = l lo P2 P2 ε = R/R0 k 31.07.09, Slide 24 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Rozlišení snímač C16/20t použit jako příklad aplikované zatížení relativní prodloužení změna odporu 20,000 kg 1000 µm/m 2,000 kg 100 µm/m 200 kg 10 µm/m 2 kg 1 µm/m 0.2 kg 0.1 µm/m 0.7 Ω 0.07 Ω 0.007 Ω 0.00007 Ω 0.000007 Ω 31.07.09, Slide 25 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Kabeláž a měřicí kabel 31.07.09, Slide 26 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Wheatstonův můstek bk I R 1 I 0.5 R 4 SG1 SG4 pokud 1: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 wh = rd = U in0.5 wh 350Ω rd U in U out = 0V SG2 SG3 R 3 R 2 bu U out I I = U R 31.07.09, Slide 27 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Wheatstonův můstek bk I pokud 2: R 2 =R 3 =R 4 SG1 R 1 R 4 SG4 R1 = R1 + ΔR wh 350Ω rd U in rd = U in0.5 wh = U in -ΔU R1 SG2 SG3 U out = xv R 3 R 2 bu U out I I = U R 31.07.09, Slide 28 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Wheatstonův můstek bk R 1 R 4 SG1 SG4 U U out in = 1 4 R R1 1 R R 2 2 + R R 3 3 R R 4 4 wh rd U in SG2 SG3 R 2 bu R 3 U U out in = k 4 ( ε ε + ε ε ) 1 2 3 4 U out 31.07.09, Slide 29 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Čtyřvodičové zapojení U cable R Cable R Cable * * U in =5V U out - U cable R b =350 Ω U cable * Odpor teplotně závislý U out 31.07.09, Slide 30 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Vliv kabelu ve čtyř-vodičovém zapojení Příklad: - Měděný kabel: 50 m dlouhý, průřez 0.14 mm² Změna odporu: 47 mω / K na T= 20 K bude změna o 0.94 Ω Napětí na snímači bude redukováno na 4.986 V Důsledkem bude změna citlivosti o 0.28% 31.07.09, Slide 31 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Šestivodičové zapojení U cable R Cable U in =5V R Cable U out - U cable R b =350 Ω U cable U sensor = U out -U cable U out 31.07.09, Slide 32 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Snímač 350 Ohmů R m R m R f R f R sp R sp U out U sensor U in Zesilovač U aktuální U Displej 55,768 U referenční Komparátor Regulovaný zdroj napájecího napětí 31.07.09, Slide 33 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Pokus 4-vodič / 6-vodič Kalibrátor 4-vodič nebo 6-vodič 4vodič 6vodič 6vodič 31.07.09, Slide 34 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Snímač 350 Ohm R m R m R sp R sp U out U sensor U in Zesilovač U aktuálníl U Displej 55,768 U referenční Komparátor Regulovaný zdroj napájecího napětí 31.07.09, Slide 35 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Ochrana (vlhkost / prach) 31.07.09, Slide 36 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Ochrana (vlhkost / prach) Kovová krytka: Výborná ochrana proti vlhkosti Plastová krytka: Dlouhodobá ochrana je horší 31.07.09, Slide 37 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Ochrana (vlhkost / prach) 31.07.09, Slide 38 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Vlastnosti 31.07.09, Slide 39 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
31.07.09, Slide 40 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
31.07.09, Slide 41 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Jmenovitý rozsah / citlivost 2 Jmenovitá citlivost Výstupní signál [mv/v] 0 Zatížení [kg] Jm. rozsah (E max ) 31.07.09, Slide 42 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Tolerance citlivosti 2 Výstupní signál mv/v Pásmo pro názornost zvětšeno!! 0 zatížení kg 31.07.09, Slide 43 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Linearita / Chyba hystereze Výstupní signál mv/v Pásmo pro názornost zvětšeno!! Zatížení v kg 31.07.09, Slide 44 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
TC 0 Teplotní koeficient nuly Výstupní signál mv/v Pásmo pro názornost zvětšeno!! Zatížení v kg 31.07.09, Slide 45 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
TC C Teplotní koeficient citlivosti Výstupní signál mv/v Pásmo pro názornost zvětšeno!! Zatížení v kg 31.07.09, Slide 46 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Amplituda kmitajícího zatížení Horní limit: jmenovitý rozsah Zatížení 0 Spodní limit u tahotlakového snímače: - jmenovitý rozsah Čas v s 31.07.09, Slide 47 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Creep / tečení 100.00 100.10 100.22 100.29 100.32 kg 100 kg Váha kalibračního závaží Cca. 30 min velmi zjednodušeno Čas 31.07.09, Slide 48 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Creep / tečení kompenzované tezometry 100.00 100.02 kg 100 kg Váha kalibračního závaží Cca. 30 min velmi zjednodušeno Čas 31.07.09, Slide 49 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Pozn: délka a tvar meandrů ovlivňuje hodnotu creepu 31.07.09, Slide 50 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Im Tiefen See 45 D-64293 Darmstadt, Germany www.hbm.com Díky za pozornost Thomas Hesse hbm academy Tel. +49 6151 / 803 179 Thomas.hesse@hbm.com 31.07.09, Slide 51 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Thomas Hesse