คุณรู้หรือไม่ว่าเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักคืออะไร

คุณรู้หรือไม่ว่าเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักคืออะไร

เซ็นเซอร์วัดน้ำหนักคืออะไร
เซ็นเซอร์วัดน้ำหนัก - บางครั้งเรียกว่าหน่วย "แรง", "วัดน้ำหนัก" หรือ "น้ำหนัก" - เป็นเซ็นเซอร์ที่แปลงภาระที่กระทำต่อเซ็นเซอร์ให้เป็นเอาต์พุตที่วัดได้ (แบบอะนาล็อกหรือดิจิทัล) เอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับแรงหรือภาระที่ใช้ ถัดไป เราจะแนะนำวิธีการใช้เซ็นเซอร์วัดน้ำหนักและเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักประเภทต่างๆ สำหรับการวัดแรง
การแปลงทำได้โดยการเสียรูปทางกายภาพของเกจวัดความเครียด ซึ่งรวมเข้ากับโครงสร้างเซ็นเซอร์วัดน้ำหนัก เกจวัดความเครียดเชื่อมต่อกับวงจรบริดจ์ Wheatstone ที่มีเกจวัดความเครียดสี่ตัว (ฟูลบริดจ์) เครื่องมือสองตัว (ฮาล์ฟบริดจ์) หรือเครื่องมือหนึ่งตัว (ควอเตอร์บริดจ์) การใช้ฮาล์ฟบริดจ์และควอเตอร์บริดจ์ บริดจ์จะเสร็จสมบูรณ์โดยใช้จอภาพที่มีความแม่นยำ
กำหนดค่าตัวต้านทานแบบพันธะเพิ่มเติมในวงจรบริดจ์เพื่อชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิต่อสัญญาณศูนย์หรือไม่มีโหลดและความไว (เนื่องจากเอาต์พุตที่เกิดจากภาระที่ใช้ บวกกับตัวต้านทานอีกตัวเพื่อให้บริดจ์ไม่มีผลเมื่อไม่มีการโหลด)

บริดจ์ Wheatstone ที่เสร็จสมบูรณ์ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรเพื่อกระตุ้นวงจร โดยปกติคือ 5VDC หรือ 10Vdc แต่อาจเป็นค่าใดก็ได้ตั้งแต่ 1VDC ถึง 18Vdc
เมื่อใช้ความเครียดกับเกจวัดความเครียดแบบกาว จะเกิดการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน ทำให้บริดจ์ Wheatstone เสียสมดุล ซึ่งให้สัญญาณเอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับค่าความเครียด ค่าของสัญญาณนี้ยังเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้ากระตุ้น โดยทั่วไปคือไม่กี่มิลลิโวลต์
ตัวเลือกเอาต์พุตสำหรับเซ็นเซอร์วัดน้ำหนัก
สัญญาณมิลลิโวลต์ระดับต่ำเหล่านี้เข้ากันได้กับเครื่องมือเกจวัดความเครียดที่ปรับแต่งได้ต่างๆ เครื่องมือเหล่านี้รวมถึงจอแสดงผลดิจิทัล เครื่องขยายเสียงแบบอะนาล็อกและดิจิทัล เครื่องขยายเสียงแบบอะนาล็อกทั่วไปจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น (0-5VDC, 0-10VDC) หรือกระแส (0-20mA, 4-20mA) สำหรับการประมวลผลในภายหลัง
เครื่องขยายเสียงดิจิทัลมักจะให้เอาต์พุต RS232, RS422 หรือ RS485 โดยใช้โปรโตคอล ASCII สากลหรือโปรโตคอลเฉพาะอุตสาหกรรมที่เชี่ยวชาญมากขึ้น เช่น Modbus ขนาดของเครื่องมือทั้งแบบอะนาล็อกและดิจิทัลลดลง (ย่อขนาด) เพียงพอที่จะอนุญาตให้ติดตั้งรายการต่างๆ ภายในตัวเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักหรือแรง
การออกแบบเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักมีความโดดเด่นด้วยประเภทของสัญญาณเอาต์พุตที่สร้างขึ้น (นิวเมติก, ไฮดรอลิก หรือไฟฟ้า) หรือโดยวิธีการตรวจจับภาระหรือน้ำหนัก (การดัด, การเฉือน, การบีบอัด, แรงดึง ฯลฯ)
เพื่อให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ต่างๆ ในการวิจัยและการใช้งานทางอุตสาหกรรม เซ็นเซอร์วัดน้ำหนักสามารถใช้ได้หลายรูปแบบ อย่างไรก็ตาม การออกแบบส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้เกจวัดความเครียดเป็นองค์ประกอบการตรวจจับ โดยใช้ฟอยล์หรือสารกึ่งตัวนำ

เกจฟอยล์มีตัวเลือกการออกแบบเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักที่หลากหลายที่สุด ทำให้มักถูกใช้กันทั่วไป รูปแบบเกจวัดความเครียดให้การวัดแรงดึง แรงอัด และแรงเฉือน
เกจวัดความเครียดสารกึ่งตัวนำมีช่วงโหมดที่เล็กกว่า แต่มีข้อดีที่เล็กกว่าและให้ตัวประกอบขนาดใหญ่ ส่งผลให้เอาต์พุตสูงขึ้นภายใต้ความเครียดที่กำหนดเท่ากัน เนื่องจากลักษณะเหล่านี้ พวกเขามักจะถูกใช้ในการออกแบบเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักขนาดเล็ก พิสูจน์ว่าวงแหวนใช้สำหรับการวัดภาระ โดยใช้วงแหวนโลหะที่สอบเทียบแล้ว และการเคลื่อนที่ของวงแหวนวัดโดยใช้เซ็นเซอร์การกระจัดที่มีความแม่นยำ

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดน้ำหนัก Xi'an
เกจวัดความเครียดแปลงภาระที่กระทำต่อเกจวัดความเครียดให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า ตัวเครื่องมือวัดติดอยู่กับคานหรือส่วนประกอบโครงสร้าง และเมื่อใช้แรง คานหรือส่วนประกอบโครงสร้างจะเสียรูป ในกรณีส่วนใหญ่ เกจวัดความเครียดสี่ตัวถูกใช้เพื่อให้ได้ความไวสูงสุดและการชดเชยอุณหภูมิ เครื่องมือสองตัวมักจะอยู่ในสภาวะที่ยืดออกและสองตัวอยู่ในสภาวะที่ถูกบีบอัด และเชื่อมต่อผ่านการปรับการชดเชย เมื่อใช้ภาระ ความเครียดจะทำให้ความต้านทานของภาระเปลี่ยนไปตามสัดส่วนกับภาระ เนื่องจากเวอร์ชันเกจวัดความเครียดมีการปรับปรุงความแม่นยำอย่างต่อเนื่องในขณะที่ลดต้นทุนต่อหน่วย เซ็นเซอร์วัดน้ำหนักอื่นๆ จึงได้รับความนิยมลดลงเรื่อยๆ
การออกแบบเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักในยุคแรกๆ ใช้เกจวัดความเครียดเพื่อวัดความเครียดโดยตรง ซึ่งถูกนำมาใช้ในส่วนประกอบโลหะเมื่อต้องรับแรงดึงหรือแรงอัด
การออกแบบคานโค้งใช้เกจวัดความเครียดเพื่อตรวจสอบความเครียดในองค์ประกอบการตรวจจับเมื่อต้องรับแรงดัด เมื่อเร็วๆ นี้ การวัดความเค้นเฉือนถูกนำมาใช้เป็นวิธีการกำหนดภาระที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากขึ้นอยู่กับทิศทางของแรงที่ใช้กับเซ็นเซอร์วัดภาระน้อยลง
เซ็นเซอร์วัดน้ำหนักประเภทอื่นๆ ได้แก่ เซ็นเซอร์วัดน้ำหนักแบบไฮดรอลิก (หรือไฮโดรสแตติก) นิวเมติก พีโซอิเล็กทริก และแบบลวดสั่น