Interfejs 301 Instrukcja obsługi ogniwa obciążeniowego

Ogniwa tensometryczne 301 przewodnik

301 Komórka obciążeniowa

Charakterystyka i zastosowania ogniw obciążnikowych

©1998–2009 Interfejs Inc.
Poprawiony 2024
Wszelkie prawa zastrzeżone.

Interface, Inc. nie udziela żadnych gwarancji, wyraźnych ani dorozumianych, w tym między innymi dorozumianych gwarancji wartości handlowej lub przydatności do określonego celu, w odniesieniu do tych materiałów i udostępnia je wyłącznie w stanie „takim, w jakim są” .
W żadnym wypadku firma Interface, Inc. nie będzie ponosić odpowiedzialności wobec kogokolwiek za szkody specjalne, uboczne, przypadkowe lub wtórne powstałe w związku lub w wyniku użycia tych materiałów.
Interfejs®, Inc. 7401 Butherus Drive
Scottsdale, Arizona 85260
Telefon 480.948.5555
kontakt@interfaceforce.com
http://www.interfaceforce.com

Witamy w Przewodniku po interfejsie Load Cell 301, niezbędnym źródle technicznym napisanym przez branżowych ekspertów w dziedzinie pomiaru siły. Ten zaawansowany przewodnik jest przeznaczony dla inżynierów testujących i użytkowników urządzeń pomiarowych poszukujących wszechstronnego wglądu w wydajność i optymalizację czujników wagowych.
W tym praktycznym przewodniku omawiamy najważniejsze tematy za pomocą wyjaśnień technicznych, wizualizacji i szczegółów naukowych niezbędnych do zrozumienia i maksymalizacji funkcjonalności czujników wagowych w różnorodnych zastosowaniach.
Dowiedz się, jak nieodłączna sztywność czujników wagowych wpływa na ich działanie w różnych warunkach obciążenia. Następnie badamy częstotliwość naturalną ogniw obciążnikowych, analizując scenariusze zarówno przy niewielkim, jak i dużym obciążeniu, aby zrozumieć, w jaki sposób zmiany obciążenia wpływają na charakterystykę częstotliwościową.
Rezonans kontaktowy to kolejny kluczowy aspekt szczegółowo omówiony w tym przewodniku, rzucający światło na to zjawisko i jego konsekwencje dla dokładnych pomiarów. Dodatkowo omawiamy zastosowanie obciążeń kalibracyjnych, podkreślając znaczenie kondycjonowania ogniwa oraz uwzględnienia uderzeń i histerezy podczas procedur kalibracyjnych.
Protokoły testów i kalibracje są dokładnie sprawdzane, dostarczając rozsądnych wskazówek zapewniających precyzję i niezawodność procesów pomiarowych. Zagłębiamy się także w zastosowanie obciążeń bieżących, koncentrując się na technikach obciążania osiowego i strategiach kontrolowania obciążeń pozaosiowych w celu zwiększenia dokładności pomiaru.
Ponadto badamy metody ograniczania zewnętrznych efektów obciążenia poprzez optymalizację projektu, oferując cenne informacje na temat łagodzenia wpływów zewnętrznych na wydajność ogniw obciążnikowych. Szczegółowo omówiono także obciążalność przy obciążeniu obcym i radzenie sobie z obciążeniami udarowymi, aby zapewnić inżynierom wiedzę potrzebną do zabezpieczenia czujników wagowych przed niekorzystnymi warunkami.
Przewodnik po interfejsie Load Cell 301 dostarcza bezcennych informacji pozwalających zoptymalizować wydajność, zwiększyć dokładność i zapewnić niezawodność systemów pomiarowych w różnych zastosowaniach.
Twój zespół ds. interfejsu

Charakterystyka i zastosowania ogniw obciążnikowych

Obciążenie sztywności ogniwa

Klienci często chcą używać ogniwa obciążnikowego jako elementu fizycznej struktury maszyny lub zespołu. Dlatego też chcieliby wiedzieć, jak ogniwo zareaguje na siły powstałe podczas montażu i eksploatacji maszyny.
W przypadku innych części takiej maszyny, które są wykonane z materiałów magazynowych, projektant może sprawdzić ich właściwości fizyczne (takie jak rozszerzalność cieplna, twardość i sztywność) w podręcznikach i określić interakcje swoich części na podstawie swojego projektu. Jednakże, ponieważ ogniwo obciążeniowe jest zbudowane na zgięciu, które jest złożoną obrabianą mechanicznie częścią, której szczegóły są nieznane klientowi, jego reakcja na siły będzie dla klienta trudna do określenia.Przydatnym ćwiczeniem jest rozważenie, jak proste zgięcie reaguje na obciążenia przyłożone w różnych kierunkach. Figura 1 pokazuje przykładampto proste zagięcie powstałe poprzez wyszlifowanie cylindrycznego rowka po obu stronach kawałka blachy stalowej. Odmiany tego pomysłu są szeroko stosowane w maszynach i stanowiskach testowych do izolowania ogniw obciążnikowych od obciążeń bocznych. W tym egzample, proste zgięcie reprezentuje element w konstrukcji maszyny, a nie rzeczywiste ogniwo obciążnikowe. Cienka sekcja prostego zgięcia działa jak wirtualne łożysko bez tarcia o małej stałej sprężystości obrotowej. Dlatego stała sprężystości materiału może być mierzona i uwzględniana w charakterystyce reakcji maszyny. Jeśli zastosujemy siłę rozciągającą (FT) lub siłę ściskającą (FC) do zgięcia pod kątem od jego linii środkowej, zgięcie zostanie zniekształcone na boki przez składową wektora (F TX) lub (FCX), jak pokazano za pomocą kropkowanego konturu. Chociaż wyniki wyglądają dość podobnie w obu przypadkach, są one drastycznie różne.
W przypadku rozciągania pokazanym na rysunku 1, zagięcie ma tendencję do wyginania się, dopasowując się do siły pozaosiowej, a zagięcie bezpiecznie przyjmuje położenie równowagi, nawet przy znacznym naprężeniu.
W przypadku ściskania reakcja zgięcia, jak pokazano na rysunku 2, może być wysoce destrukcyjna, nawet jeśli siła przyłożona jest dokładnie tej samej wielkości i jest przyłożona wzdłuż tej samej linii działania co siła rozciągająca, ponieważ zgięcie odchyla się od linii działania siły przyłożonej. To powoduje zwiększenie siły bocznej (F CX), co powoduje, że zgięcie
wygina się jeszcze bardziej. Jeśli siła boczna przekroczy zdolność zgięcia do przeciwstawienia się ruchowi obrotowemu, zgięcie będzie nadal się wyginać i ostatecznie ulegnie uszkodzeniu. Tak więc trybem uszkodzenia przy ściskaniu jest załamanie zginające, i wystąpi przy znacznie niższej sile, niż można bezpiecznie zastosować przy rozciąganiu.
Lekcja, jaką można wyciągnąć z tego byłegoampChodzi o to, że należy zachować szczególną ostrożność podczas projektowania czujników obciążenia ściskającego z wykorzystaniem konstrukcji słupowych. Niewielkie niewspółosiowości mogą zostać spotęgowane przez ruch kolumny pod obciążeniem ściskającym, a wynik może wahać się od błędów pomiarowych do całkowitego zniszczenia konstrukcji.
Poprzedni eksample demonstruje jedną z głównych zalettages interfejsu® LowProfile® konstrukcja ogniwa. Ponieważ ogniwo jest tak krótkie w stosunku do swojej średnicy, nie zachowuje się jak ogniwo kolumnowe pod obciążeniem ściskającym. Jest znacznie bardziej tolerancyjny na niewspółosiowe obciążenie niż komórka kolumnowa.
Sztywność dowolnego ogniwa obciążnikowego wzdłuż jego głównej osi, normalnej osi pomiaru, można łatwo obliczyć, biorąc pod uwagę nośność znamionową ogniwa i jego ugięcie przy obciążeniu znamionowym. Dane dotyczące ugięcia ogniwa obciążnikowego można znaleźć w katalogu Interface® i webstrona.
NOTATKA:
Należy pamiętać, że te wartości są typowe, ale nie są kontrolowanymi specyfikacjami dla ogniw wagowych. Zasadniczo ugięcia są cechami konstrukcji zginania, materiału zginania, współczynników pomiarowych i ostatecznej kalibracji ogniwa. Każdy z tych parametrów jest kontrolowany indywidualnie, ale efekt kumulacyjny może mieć pewną zmienność.
Używając zginacza SSM-100 na rysunku 3, jako przykładample sztywność w osi głównej (Z) można obliczyć w następujący sposób:Ten typ obliczeń jest prawdziwy dla dowolnej liniowej celi obciążeniowej na jej osi głównej. Natomiast sztywności osi (X) i (Y) są znacznie bardziej skomplikowane do teoretycznego określenia i zwykle nie interesują użytkowników Mini Cells, z prostego powodu, że odpowiedź cel na tych dwóch osiach nie jest kontrolowana, jak w przypadku LowPro.file® seria. W przypadku Mini Cells zawsze zaleca się unikanie stosowania obciążeń bocznych w jak największym stopniu, ponieważ sprzężenie obciążeń pozaosiowych z wyjściem osi głównej może wprowadzać błędy do pomiarów.
Na przykładample, zastosowanie obciążenia bocznego (FX) powoduje, że wskaźniki w punkcie A widzą rozciąganie, a wskaźniki w punkcie (B) widzą ściskanie. Gdyby zgięcia w punktach (A) i (B) były identyczne, a współczynniki wskaźnika wskaźników w punktach (A) i (B) były dopasowane, oczekiwalibyśmy, że wyjście ogniwa zniweluje wpływ obciążenia bocznego. Jednakże, ponieważ seria SSM jest tanim ogniwem użytkowym, które jest zwykle używane w zastosowaniach o niskich obciążeniach bocznych, dodatkowy koszt dla klienta zrównoważenia wrażliwości obciążenia bocznego zwykle nie jest uzasadniony.
Prawidłowym rozwiązaniem, gdy mogą wystąpić obciążenia boczne lub obciążenia momentowe, jest odłączenie przetwornika wagowego od sił zewnętrznych za pomocą łożyska końcowego drążka na jednym lub obu końcach przetwornika siły.
Na przykładample, Rysunek 4, przedstawia typową instalację czujnika wagowego do pomiaru masy beczki paliwa umieszczonej na szalce w celu zważenia paliwa użytego w testach silnika.Łącznik jest trwale przymocowany do belki nośnej za pomocą sworznia. Łożysko końca drążka może swobodnie obracać się wokół osi sworznia podpierającego, a także może poruszać się obrotowo o około ± 10 stopni zarówno do strony, jak i poza nią oraz wokół głównej osi czujnika wagowego. Ta swoboda ruchu zapewnia, że ​​obciążenie rozciągające pozostaje na tej samej linii środkowej, co główna oś czujnika wagowego, nawet jeśli obciążenie nie jest prawidłowo wyśrodkowane na szalce wagi.
Należy pamiętać, że tabliczka znamionowa na ogniwie obciążnikowym jest odwrócona do góry nogami, ponieważ ślepy koniec ogniwa musi być zamontowany do wspornika systemu.

Częstotliwość własna ogniwa obciążeniowego: przypadek lekkiego obciążenia

Często ogniwo wagowe będzie używane w sytuacji, w której lekkie obciążenie, takie jak szalka wagowa lub mały przyrząd testowy, zostanie przymocowane do czynnego końca ogniwa. Użytkownik chciałby wiedzieć, jak szybko ogniwo zareaguje na zmianę obciążenia. Podłączając wyjście ogniwa wagowego do oscyloskopu i przeprowadzając prosty test, możemy dowiedzieć się kilku faktów na temat dynamicznej odpowiedzi ogniwa. Jeśli mocno zamontujemy ogniwo na masywnym bloku, a następnie bardzo lekko uderzymy aktywny koniec ogniwa małym młotkiem, zobaczymy
dampciąg fal sinusoidalnych (seria fal sinusoidalnych, które stopniowo maleją do zera).
NOTATKA:
Należy zachować szczególną ostrożność podczas wywierania wpływu na ogniwo obciążnikowe. Poziomy siły mogą uszkodzić ogniwo, nawet w bardzo krótkich odstępach czasu.Częstotliwość (liczba cykli występujących w ciągu jednej sekundy) drgań można określić, mierząc czas (T) jednego pełnego cyklu, od jednego dodatniego przejścia przez zero do następnego. Jeden cykl jest oznaczony na obrazie oscyloskopu na rysunku 5, pogrubioną linią śladu. Znając okres (czas jednego cyklu), możemy obliczyć częstotliwość własną swobodnych drgań ogniwa obciążeniowego (fO) ze wzoru:Częstotliwość drgań własnych czujnika wagowego jest interesująca, ponieważ możemy wykorzystać jej wartość do oszacowania odpowiedzi dynamicznej czujnika wagowego w lekko obciążonym systemie.
NOTATKA:
Częstotliwości naturalne są wartościami typowymi, ale nie stanowią kontrolowanej specyfikacji. Są one podane w katalogu Interface® wyłącznie jako pomoc dla użytkownika.
Równoważny układ sprężyna-masa ogniwa obciążnikowego pokazano na rysunku 6. Masa (M1) odpowiada masie czynnego końca ogniwa, od punktu mocowania do cienkich sekcji zgięcia. Sprężyna, mająca stałą sprężystości (K), reprezentuje współczynnik sprężystości cienkiej sekcji pomiarowej zgięcia. Masa (M2) reprezentuje dodaną masę wszelkich elementów mocujących, które są przymocowane do czynnego końca ogniwa obciążeniowego.
Rysunek 7 odnosi te teoretyczne masy do rzeczywistych mas w rzeczywistym układzie ogniwa obciążnikowego. Należy zauważyć, że stała sprężystości (K) występuje na linii podziału w cienkiej części zgięcia.Częstotliwość własna jest podstawowym parametrem wynikającym z konstrukcji przetwornika wagowego, zatem użytkownik musi zrozumieć, że dodanie dowolnej masy na aktywnym końcu przetwornika wagowego spowoduje obniżenie całkowitej częstotliwości drgań własnych systemu. Na przykładampmożemy sobie wyobrazić lekkie pociągnięcie w dół masy M1 na Rysunku 6, a następnie jej puszczenie. Masa będzie oscylować w górę i w dół z częstotliwością określoną przez stałą sprężystości (K) i masę M1.
W rzeczywistości oscylacje będąamp w miarę upływu czasu, w podobny sposób jak na rysunku 5.
Jeżeli teraz przykręcimy masę (M2) do (M1),
zwiększone obciążenie masą obniży częstotliwość drgań własnych układu sprężyna-masa. Na szczęście, jeśli znamy masy (M1 ) i (M2) oraz częstotliwość drgań własnych pierwotnej kombinacji sprężyna-masa, możemy obliczyć, o ile częstotliwość drgań własnych zostanie obniżona przez dodanie (M2 ), zgodnie ze wzorem:Dla inżyniera elektryka lub elektronika statyczna kalibracja jest parametrem (DC), podczas gdy dynamiczna odpowiedź jest parametrem (AC). Jest to przedstawione na rysunku 7, gdzie kalibracja DC jest pokazana na fabrycznym certyfikacie kalibracji, a użytkownicy chcieliby wiedzieć, jaka będzie odpowiedź ogniwa przy pewnej częstotliwości napędowej, której będą używać w swoich testach.
Zwróć uwagę na równe odstępy linii siatki „Częstotliwość” i „Wyjście” na wykresie na rysunku 7. Obie te funkcje są funkcjami logarytmicznymi; oznacza to, że reprezentują współczynnik 10 od jednej linii siatki do drugiej. Na przykładampnp. „0 db” oznacza „bez zmian”; „+20 db” oznacza „10 razy więcej niż 0 db”; „–20 db” oznacza „1/10 tyle samo co 0 db”; a „–40 db” oznacza „1/100 tyle samo co 0 db”.
Stosując skalowanie logarytmiczne, możemy pokazać większy zakres wartości, a częstszymi cechami okazują się być linie proste na wykresie. Na przykładample linia przerywana pokazuje ogólne nachylenie krzywej odpowiedzi powyżej częstotliwości własnej. Gdybyśmy kontynuowali wykres w dół i w prawo, odpowiedź stałaby się asymptotyczna (coraz bliżej) przerywanej linii prostej.
NOTATKA:
Krzywa na rysunku 63 ma jedynie na celu zobrazowanie typowej reakcji lekko obciążonego ogniwa obciążnikowego w optymalnych warunkach. W większości instalacji rezonanse w mocowaniach, ramie testowej, mechanizmie napędowym i UUT (testowanej jednostce) będą dominować nad reakcją czujnika wagowego.

Częstotliwość naturalna ogniwa obciążnikowego: Mocno obciążona obudowa

W przypadkach, gdy ogniwo obciążnikowe jest mechanicznie ściśle połączone z systemem, w którym masy elementów są znacznie większe niż masa własna przetwornika, ogniwo obciążnikowe zachowuje się bardziej jak zwykła sprężyna, która łączy element napędowy z elementem napędzanym w system.
Problemem dla projektanta systemu staje się analiza mas w układzie i ich interakcji z bardzo sztywną stałą sprężystości czujnika wagowego. Nie ma bezpośredniej korelacji pomiędzy częstotliwością własną ogniwa obciążnikowego bez obciążenia a rezonansami pod dużym obciążeniem, które będą widoczne w systemie użytkownika.

Skontaktuj się z rezonansem

Prawie każdy z nas odbijał kiedyś piłkę do koszykówki i zauważył, że czas między cyklami jest krótszy, gdy piłka odbija się bliżej podłogi.
Każdy, kto grał w maszynę do gry w pinball, widział, jak kulka grzechocze tam i z powrotem między dwoma metalowymi słupkami; im bliżej słupki znajdują się średnicy kuli, tym szybciej kulka grzechocze. Oba te efekty rezonansowe są napędzane przez te same elementy: masę, wolną szczelinę i sprężysty kontakt, który zmienia kierunek ruchu.
Częstotliwość oscylacji jest proporcjonalna do sztywności siły przywracającej i odwrotnie proporcjonalna zarówno do wielkości szczeliny, jak i do masy. Ten sam efekt rezonansu można znaleźć w wielu maszynach, a powstawanie oscylacji może uszkodzić maszynę podczas normalnej pracy.Na przykładample, na Rysunku 9, dynamometr jest używany do pomiaru mocy silnika benzynowego. Testowany silnik napędza hamulec wodny, którego wał wyjściowy jest połączony z ramieniem promieniowym. Ramię może się swobodnie obracać, ale jest ograniczone przez ogniwo obciążnikowe. Znając obroty silnika, siłę na ogniwie obciążnikowym i długość ramienia promieniowego, możemy obliczyć moc silnika.
Jeśli przyjrzymy się szczegółom luzu pomiędzy kulką łożyska końcówki drążka a tuleją łożyska końcówki drążka na rysunku 9, znajdziemy wymiar luzu (D) ze względu na różnicę w wielkości kulki i jego ograniczający rękaw. Suma luzów dwóch kulek plus wszelkie inne luzy w układzie będzie całkowitą „przerwą”, która może powodować rezonans kontaktowy z masą ramienia promieniowego i sztywnością sprężyny czujnika wagowego.W miarę zwiększania prędkości obrotowej silnika możemy znaleźć pewną liczbę obrotów, przy której szybkość zapłonu cylindrów silnika odpowiada częstotliwości rezonansowej styku hamowni. Jeśli utrzymamy tę prędkość obrotową, nastąpi powiększenie (zwielokrotnienie sił), narosną oscylacje styku i na czujnik tensometryczny można z łatwością przyłożyć siły uderzenia dziesięciokrotnie lub więcej razy większe niż średnia siła.
Efekt ten będzie bardziej wyraźny podczas testowania jednocylindrowego silnika kosiarki niż podczas testowania ośmiocylindrowego silnika automatycznego, ponieważ impulsy zapłonu są wygładzone, gdy nakładają się na siebie w silniku automatycznym. Ogólnie rzecz biorąc, podniesienie częstotliwości rezonansowej poprawi odpowiedź dynamiczną dynamometru.
Efekt rezonansu kontaktowego można zminimalizować poprzez:

• Zastosowanie wysokiej jakości łożysk końcowych drążków, które mają bardzo mały luz pomiędzy kulką a gniazdem.
• Dokręcić śrubę łożyska końca drążka, aby upewnić się, że kula jest dobrze dociśniętaamped na miejscu.
• Zapewnienie jak największej sztywności ramy hamowni.
• Użycie ogniwa obciążnikowego o większej wydajności w celu zwiększenia sztywności ogniwa obciążnikowego.

Zastosowanie obciążeń kalibracyjnych: kondycjonowanie ogniwa

Każdy przetwornik, którego działanie zależy od ugięcia metalu, taki jak ogniwo obciążnikowe, przetwornik momentu obrotowego lub przetwornik ciśnienia, zachowuje historię swoich poprzednich obciążeń. Efekt ten występuje, ponieważ drobne ruchy krystalicznej struktury metalu, choć małe, w rzeczywistości mają składową tarcia, która objawia się jako histereza (nie powtarzanie pomiarów dokonywanych z różnych kierunków).
Przed przebiegiem kalibracji historię można usunąć z czujnika wagowego poprzez zastosowanie trzech obciążeń, od zera do obciążenia, które przekracza najwyższe obciążenie w przebiegu kalibracji. Zwykle przykładane jest co najmniej jedno obciążenie o wartości od 130% do 140% obciążenia znamionowego, aby umożliwić prawidłowe ustawienie i zablokowanie osprzętu testowego w ogniwie obciążnikowym.
Jeżeli ogniwo obciążeniowe jest kondycjonowane i obciążenia są wykonywane prawidłowo, otrzymamy krzywą o charakterystyce (ABCDEFGHIJA), jak na rysunku 10.
Wszystkie punkty znajdą się na gładkiej krzywej, która zamknie się po powrocie do zera. Co więcej, jeśli badanie zostanie powtórzone i obciążenia zostaną prawidłowo wykonane, odpowiednie punkty pomiędzy pierwszym i drugim biegiem znajdą się bardzo blisko siebie, co świadczy o powtarzalności pomiarów.

Zastosowanie obciążeń kalibracyjnych: uderzenia i histereza

Ilekroć przebieg kalibracji daje wyniki, które nie mają gładkiej krzywej, nie powtarzają się dobrze lub nie wracają do zera, w pierwszej kolejności należy sprawdzić konfigurację testu lub procedurę ładowania.
Na przykładample, Rysunek 10 przedstawia wynik przyłożenia obciążeń, w przypadku gdy operator nie zachował ostrożności przy przyłożeniu obciążenia wynoszącego 60%. Jeżeli ciężar został lekko upuszczony na stojak załadunkowy i przyłożony do 80% obciążenia, a następnie powrócił do punktu 60%, czujnik tensometryczny działałby w małej pętli histerezy, która zakończyłaby się w punkcie (P) zamiast w punkt (D). Kontynuując test, punkt 80% znajdzie się w (R), a punkt 100% w (S). Wszystkie punkty malejące spadną powyżej prawidłowych punktów, a powrót do zera nie zostanie zamknięty.
Ten sam błąd może wystąpić na hydraulicznej ramie testowej, jeśli operator przekroczy prawidłowe ustawienie, a następnie spuści ciśnienie z powrotem do prawidłowego punktu. Jedynym sposobem na uderzenie lub przeregulowanie jest odnowienie ogniwa i ponowne przetestowanie.

Protokoły testów i kalibracje

Ogniwa obciążnikowe są rutynowo kondycjonowane w jednym trybie (na rozciąganie lub ściskanie), a następnie kalibrowane w tym trybie. Jeżeli wymagana jest także kalibracja w trybie przeciwnym, ogniwo jest najpierw kondycjonowane w tym trybie przed drugą kalibracją. Zatem dane kalibracyjne odzwierciedlają działanie ogniwa tylko wtedy, gdy jest ono kondycjonowane w danym trybie.
Z tego powodu ważne jest, aby określić protokół testu (kolejność zastosowań obciążenia), który klient planuje zastosować, zanim nastąpi racjonalna dyskusja na temat możliwych źródeł błędów. W wielu przypadkach należy opracować specjalny odbiór fabryczny, aby zapewnić spełnienie wymagań użytkownika.
W przypadku bardzo rygorystycznych zastosowań użytkownicy zazwyczaj mogą skorygować dane testowe pod kątem nieliniowości ogniwa obciążnikowego, usuwając w ten sposób znaczną część całkowitego błędu. Jeśli nie są w stanie tego zrobić, nieliniowość będzie częścią ich budżetu błędów.
Niepowtarzalność jest zasadniczo funkcją rozdzielczości i stabilności elektroniki kondycjonującej sygnał użytkownika. Ogniwa obciążnikowe zazwyczaj charakteryzują się niepowtarzalnością lepszą niż ramy obciążeniowe, mocowania i elektronika używane do ich pomiaru.
Pozostałe źródło błędu, histereza, w dużym stopniu zależy od sekwencji ładowania w protokole testowym użytkownika. W wielu przypadkach możliwa jest optymalizacja protokołu badania tak, aby zminimalizować wprowadzenie niepożądanej histerezy do pomiarów.
Istnieją jednak przypadki, w których użytkownicy są ograniczeni, albo przez zewnętrzne wymagania klienta, albo przez wewnętrzną specyfikację produktu, do obsługi ogniwa wagowego w sposób niezdefiniowany, co spowoduje nieznane efekty histerezy. W takich przypadkach użytkownik będzie musiał zaakceptować najgorszy przypadek histerezy jako specyfikację operacyjną.
Ponadto niektóre ogniwa muszą być obsługiwane w obu trybach (naprężenia i ściskania) podczas normalnego cyklu użytkowania bez możliwości regeneracji ogniwa przed zmianą trybu. Powoduje to stan zwany toggle (brak powrotu do zera po przejściu przez oba tryby).
W normalnych warunkach fabrycznych wielkość przeskoku mieści się w szerokim zakresie, przy czym w najgorszym przypadku jest ona w przybliżeniu równa lub nieznacznie większa od histerezy, w zależności od materiału giętkiego i pojemności ogniwa obciążnikowego.
Na szczęście istnieje kilka rozwiązań problemu przełączania:

• Użyj ogniwa obciążnikowego o większej pojemności, aby mogło działać w mniejszym zakresie swojej pojemności. Przełącznik jest niższy, gdy rozszerzenie do trybu przeciwnego jest mniejszetage pojemności znamionowej.
• Użyj ogniwa wykonanego z dolnego materiału przełączającego. Aby uzyskać zalecenia, skontaktuj się z fabryką.
• Określ kryterium wyboru dla normalnej produkcji fabrycznej. Większość komórek ma zakres przełączników, który może dać wystarczającą liczbę jednostek z rozkładu normalnego. W zależności od tempa budowy fabryki koszt tego wyboru jest zwykle całkiem rozsądny.
• Podaj bardziej rygorystyczną specyfikację i poproś fabrykę o wycenę specjalnego przebiegu.

Zastosowanie obciążeń użytkowych: obciążenie osiowe

Wszystkie obciążenia na osi generują pewien poziom, bez względu na to, jak mały, zewnętrznych komponentów poza osią. Ilość tego zewnętrznego obciążenia jest funkcją tolerancji części w projekcie maszyny lub ramy obciążeniowej, precyzji, z jaką wytwarzane są komponenty, staranności, z jaką elementy maszyny są wyrównane podczas montażu, sztywności części nośnych i adekwatności osprzętu mocującego.
Kontrola obciążeń pozaosiowych
Użytkownik może zdecydować się na zaprojektowanie systemu w taki sposób, aby wyeliminować lub zmniejszyć obciążenie pozaosiowe czujników wagowych, nawet jeśli konstrukcja ulegnie odkształceniu pod obciążeniem. W trybie naprężania jest to możliwe dzięki zastosowaniu łożysk końcowych drążków ze sworzniami.
Jeżeli ogniwo obciążnikowe można oddzielić od konstrukcji ramy testowej, można je zastosować w trybie ściskania, co prawie eliminuje przykładanie do ogniwa elementów obciążenia poza osią. Jednakże w żadnym przypadku nie można całkowicie wyeliminować obciążeń pozaosiowych, ponieważ zawsze będzie występowało ugięcie elementów nośnych i zawsze będzie występować pewne tarcie pomiędzy przyciskiem obciążenia a płytą obciążającą, które może przenosić obciążenia boczne na komórka.
W razie wątpliwości LowProfile® będzie zawsze komórką z wyboru, chyba że ogólny budżet błędów systemu pozwala na duży margines na obciążenia zewnętrzne.
Ograniczenie zewnętrznych efektów obciążenia poprzez optymalizację projektu
W zastosowaniach testowych o wysokiej precyzji sztywną strukturę o niskim obciążeniu zewnętrznym można uzyskać, stosując zginacze szlifowane do budowy ramy pomiarowej. Wymaga to oczywiście precyzyjnej obróbki i montażu ramy, co może stanowić znaczny koszt.

Przeciążalność przy obciążeniu obcym

Jednym z poważnych skutków obciążenia pozaosiowego jest zmniejszenie zdolności ogniwa do przeciążania. Typowa wartość przeciążenia 150% w przypadku standardowego ogniwa obciążnikowego lub 300% przeciążenia w przypadku ogniwa obciążnikowego o wytrzymałości zmęczeniowej to dopuszczalne obciążenie osi głównej, bez równoczesnych obciążeń bocznych, momentów i momentów obrotowych przykładanych do ogniwa. Dzieje się tak, ponieważ wektory poza osią sumują się z wektorem obciążenia na osi, a suma wektorów może spowodować stan przeciążenia w jednym lub większej liczbie obszarów pomiarowych zgięcia.
Aby znaleźć dopuszczalną wytrzymałość na przeciążenia osiowe, gdy znane są obciążenia zewnętrzne, należy obliczyć składową osiową obciążeń zewnętrznych i odejmij je algebraicznie od znamionowej wytrzymałości na przeciążenia, pamiętając o tym, w jakim stanie (rozciąganie czy ściskanie) komórka jest ładowana.

Obciążenia udarowe

Nowicjusze w używaniu ogniw tensometrycznych często niszczą ogniwa, zanim starszy wyjadacz zdąży ostrzec ich o obciążeniach udarowych. Wszyscy chcielibyśmy, aby ogniwo tensometryczne mogło absorbować przynajmniej bardzo krótkie uderzenia bez uszkodzeń, ale rzeczywistość jest taka, że ​​jeśli żywy koniec ogniwa przesunie się o więcej niż 150% pełnego ugięcia pojemnościowego w stosunku do martwego końca, ogniwo może zostać przeciążone, niezależnie od tego, jak krótki jest okres, w którym występuje przeciążenie.
W panelu 1 przykładuampna Rysunku 11 stalowa kula o masie „m” została upuszczona z wysokości „S” na aktywny koniec ogniwa obciążnikowego. Podczas spadania kula jest przyspieszana przez grawitację i osiąga prędkość „v” w chwili zetknięcia się z powierzchnią ogniwa.
Na Panelu 2 prędkość piłki zostanie całkowicie zatrzymana, a na Panelu 3 kierunek piłki zostanie odwrócony. Wszystko to musi się wydarzyć w odległości, jaka jest potrzebna, aby ogniwo obciążeniowe osiągnęło znamionową nośność przeciążeniową, w przeciwnym razie ogniwo może zostać uszkodzone.
W byłymampJak pokazano, wybraliśmy ogniwo, które może odgiąć maksymalnie 0.002 cala przed przeciążeniem. Aby piłka została całkowicie zatrzymana na tak małej odległości, komórka musi wywrzeć na piłkę ogromną siłę. Jeżeli piłka waży jeden funt i zostanie upuszczona z jednej stopy na ogniwo, wykres na rysunku 12 wskazuje, że na ogniwo zostanie uderzone uderzenie z siłą 6,000 funtów siły (zakłada się, że masa piłki jest znacznie większa niż masa koniec ogniwa obciążnikowego pod napięciem, co zwykle ma miejsce).
Skalowanie wykresu można modyfikować mentalnie, pamiętając, że siła uderzenia zmienia się bezpośrednio wraz z masą i kwadratem przebytej odległości.Interface® to zaufany światowy lider w dziedzinie rozwiązań do pomiaru siły®.
Jesteśmy liderem w projektowaniu, produkcji i gwarantowaniu najwyższej wydajności ogniw obciążeniowych, przetworników momentu obrotowego, czujników wieloosiowych i powiązanych urządzeń pomiarowych. Nasi inżynierowie światowej klasy dostarczają rozwiązania dla przemysłu lotniczego, motoryzacyjnego, energetycznego, medycznego oraz testowego i pomiarowego od gramów do milionów funtów, w setkach konfiguracji. Jesteśmy wiodącym dostawcą dla firm z listy Fortune 100 na całym świecie, w tym: Boeing, Airbus, NASA, Ford, GM, Johnson & Johnson, NIST i tysięcy laboratoriów pomiarowych. Nasze wewnętrzne laboratoria kalibracyjne obsługują różnorodne normy testowe: ASTM E74, ISO-376, MIL-STD, EN10002-3, ISO-17025 i inne.
Więcej informacji technicznych na temat czujników wagowych i oferty produktów Interface® można znaleźć na stronie www.interfaceforce.com lub dzwoniąc do jednego z naszych doświadczonych inżynierów ds. zastosowań pod numer 480.948.5555.