Czujniki tensometryczne i czujniki siły do zastosowań przemysłowych

Czujnik tensometryczny jest przetwornikiem siły, który zamienia odkształcenie elementu sprężystego na sygnał elektryczny. W praktyce pracuje w nim tensometr rezystancyjny połączony najczęściej w mostek tensometryczny Wheatstone’a. Gdy belka, kolumna albo sworzeń ulega kontrolowanemu odkształceniu, zmienia się rezystancja gałęzi mostka, a na wyjściu pojawia się sygnał mV/V, czyli miliwolty na wolt zasilania. Pełny mostek tensometryczny zapewnia wysoką czułość i ułatwia kompensację temperaturową. Półmostek i ćwierćmostek spotyka się rzadziej, zwykle w rozwiązaniach specjalnych.

W przemyśle liczy się stabilność po tysiącach cykli. Dlatego analizujemy zakres pomiarowy czujnika tensometrycznego, czułość, histerezę, nieliniowość charakterystyki, pełzanie, czyli powolną zmianę wskazania pod stałym obciążeniem, oraz dopuszczalne przeciążenia. Te parametry decydują o błędzie pomiaru tensometrycznego i o tym, czy układ utrzyma powtarzalność przy zmianach temperatury, wilgoci oraz drgań. Równie ważne jest pytanie, gdzie i w jaki sposób siła jest przekazywana na czujnik, czy pojawiają się siły boczne oraz czy sygnał ma służyć do wskazania, dozowania czy sterowania w czasie rzeczywistym.

Po montażu konieczne są zerowanie i skalowanie czujnika tensometrycznego, czyli kalibracja z użyciem wzorcowego obciążenia oraz wzmacniacza pomiarowego do mostków tensometrycznych. Dopiero wtedy przetworniki tensometryczne pokazują rzeczywistą dokładność. Zbyt duży zapas nośności obniża użyteczną rozdzielczość, zbyt mały skraca żywotność i zwiększa ryzyko przeciążenia. Dobór musi więc obejmować cały system, a nie sam czujnik:

• Ponad 70 standardowych modeli ułatwia dobór czujników obciążenia do wag przemysłowych, zbiorników, silosów i maszyn procesowych.
• Hermetyczne wykonanie oraz stal nierdzewna w wybranych seriach ograniczają ryzyko dryftu sygnału w warunkach wilgoci, podczas mycia instalacji i w zapyleniu.
• Certyfikaty OIML, NTEP, ATEX i FM w odpowiednich grupach produktowych ułatwiają pracę przy wymagających projektach przemysłowych.
• Dostępność dokumentacji technicznej, rysunków i danych montażowych skraca czas projektowania oraz integracji z automatyką przemysłową.

Jeżeli przygotowują Państwo nową instalację albo modernizują istniejący układ, możemy dobrać ogniwa tensometryczne, armaturę montażową i tor pomiarowy do rzeczywistych obciążeń, wymagań certyfikacyjnych oraz środowiska pracy.

 

Belkowe czujniki tensometryczne

Belkowe czujniki tensometryczne są najczęściej wybierane wtedy, gdy potrzebny jest stabilny pomiar w zwartej konstrukcji o wysokiej odporności mechanicznej. Dobrze sprawdzają się w maszynach napełniających, platformach do wag przemysłowych, układach ważenia zbiorników i silosów, systemach ważenia pojazdów oraz w różnych zastosowaniach pomiarowych, gdzie sygnał musi szybko trafić do automatyki.

Konstrukcja belki ścinanej dobrze znosi obciążenia robocze i zachowuje powtarzalność przy długiej eksploatacji. Taka belka tensometryczna do pomiaru siły pozwala łatwo zbudować stanowisko, w którym sygnał z czujnika służy nie tylko do wskazania obciążenia, lecz także do dozowania, kontroli napełnienia i nadzoru nad procesem. Dla projektanta oznacza to prostszy montaż, a dla utrzymania ruchu mniej korekt po uruchomieniu.

Każdy tensometryczny czujnik siły tego typu wymaga poprawnie zaprojektowanego mocowania, które ogranicza wpływ sił bocznych i momentów zginających. Dzięki temu belka pomiarowa do wag zachowuje liniowość, odczyt szybciej się stabilizuje, a cały układ jest mniej wrażliwy na błędy montażowe. W praktyce jest to jedna z najbardziej uniwersalnych grup, gdy trzeba połączyć solidność mechaniczną z ograniczoną przestrzenią zabudowy.

Sprawdź nasze produkty tutaj!

 

 

Czujniki tensometryczne ściskające

Czujniki tensometryczne ściskające stosuje się tam, gdzie działają duże siły i wymagana jest wysoka dokładność. To typowy wybór do ważenia zbiorników, silosów, systemów ważenia pojazdów, zastosowań kolejowych oraz ciężkich zastosowań przemysłowych, w których obciążenie przekazywane jest osiowo w ściskaniu. Dobrze zaprojektowany układ pracujący na ściskanie zachowuje stabilność nawet przy pracy całodobowej i wysokich obciążeniach statycznych.

W tej grupie są dostępne wersje puszkowe i kolumnowe. Oba warianty mają korpus ze stali nierdzewnej, hermetyczne uszczelnienie oraz technologię szkło-metal, która chroni mostek pomiarowy przed migracją wilgoci i długotrwałą degradacją sygnału. Dla użytkownika oznacza to mniejszy dryft zera, stabilniejsze wskazania i mniej przestojów serwisowych w trudnym środowisku, także przy myciu instalacji lub pracy na zewnątrz.

Przy dużych obciążeniach sam czujnik nie wystarcza. Istotne są prowadzenie siły, ochrona przed obciążeniami bocznymi i dobór przewodu do warunków montażu, dlatego dostępne są różne typy i długości kabli. Certyfikaty OIML i NTEP oraz dopuszczenia do stref zagrożonych wybuchem pomagają wdrażać te czujniki siły tam, gdzie wymagania metrologiczne i bezpieczeństwo procesowe są równie ważne jak nośność.

Sprawdź nasze produkty tutaj!

 

 

Jednopunktowe czujniki tensometryczne

Jednopunktowe czujniki tensometryczne wybiera się wtedy, gdy obciążenie nie zawsze trafia idealnie w środek platformy, a mimo to wynik ma pozostać dokładny. To rozwiązanie do precyzyjnego ważenia przemysłowego, pakowania, systemów pokładowego ważenia pojazdów i urządzeń medycznych, gdzie liczy się powtarzalność każdej porcji lub każdego cyklu pomiarowego.

Najważniejszą cechą jest kalibracja pod kątem obciążeń mimośrodowych, czyli przesuniętych poza środek. W praktyce oznacza to niewrażliwość na zmianę położenia ładunku w polu pomiarowym. Dla producenta maszyny to krótsza lista ograniczeń konstrukcyjnych, a dla użytkownika końcowego stabilny wynik bez ciągłego pozycjonowania produktu. To bezpośrednio skraca czas obsługi i zmniejsza liczbę błędnych odczytów.

Czujniki jednopunktowe dobrze współpracują z kompaktowymi platformami wagowymi i zautomatyzowanymi stanowiskami pakującymi. Gdy liczy się wysoka rozdzielczość i powtarzalność, te czujniki obciążenia upraszczają mechanikę układu, bo jedna jednostka pomiarowa może zastąpić bardziej rozbudowany zestaw czujników.

Sprawdź nasze produkty tutaj!

 

 

Czujniki tensometryczne rozciągające

Czujniki tensometryczne rozciągające mierzą siłę wtedy, gdy element jest obciążany na rozciąganie, a nie na ściskanie. Stosuje się je w ważeniu procesowym, podnoszeniu, ważeniu zbiorników i silosów oraz w maszynach, w których sygnał pomiarowy ma pochodzić z cięgna, zawiesia lub punktu podwieszenia. To właściwy wybór wszędzie tam, gdzie geometria układu naturalnie przenosi obciążenie przez ucho, hak lub łącznik.

Wykonanie ze stali nierdzewnej i uszczelnienie szkło-metal zwiększają odporność na warunki przemysłowe oraz długotrwałą stabilność mostka pomiarowego. Dostępne certyfikaty OIML, NTEP, ATEX i FM rozszerzają zakres zastosowań, również tam, gdzie obowiązują wymagania dla stref zagrożonych wybuchem. To ważne, ponieważ w zastosowaniach związanych z podnoszeniem nie wystarcza sam odczyt siły. Liczy się przewidywalność pracy w całym cyklu eksploatacji i powtarzalna reakcja na obciążenia zmienne.

W tej grupie szczególnie zalecamy armaturę montażową z samonastawnym, liniowym zespołem mocowania. Taki układ ogranicza wpływ sił niepożądanych, skręcania i błędów ustawienia, które potrafią sztucznie zwiększyć histerezę oraz nieliniowość. Dostępność kart katalogowych, rysunków CAD, certyfikatów i raportów z badań ułatwia projektowanie, ocenę ryzyka oraz odbiór dokumentacji technicznej.

Sprawdź nasze produkty tutaj!

 

Czujniki tensometryczne belkowe płaskie

Płaskie belkowe czujniki tensometryczne stosuje się tam, gdzie wysokość zabudowy jest ograniczona i liczy się niski profil całego układu. Zwykle pracują w zestawach po trzy lub cztery sztuki, dzięki czemu obciążenie platformy rozkłada się równomiernie mimo małej przestrzeni montażowej. To podejście pozwala zbudować moduł pomiarowy tam, gdzie klasyczne czujniki nie mieszczą się pod konstrukcją.

Powłoka odporna na wilgoć chroni czujnik w środowisku, w którym kondensacja i okresowe mycie mogłyby obniżać stabilność sygnału. Dla uzyskania pełnej dokładności potrzebne są precyzyjne mocowania oraz odpowiednio dobrana elektronika pomiarowa. W praktyce nawet niewielka różnica wysokości punktów podparcia może zwiększyć nieliniowość, dlatego przy tych ogniwach tensometrycznych konieczna jest staranna obróbka mechaniczna ramy.

Sprawdzają się w urządzeniach medycznych i w przemysłowych modułach pomiarowych o ciasnej geometrii, gdzie klasyczna belka nie zmieściłaby się bez przebudowy konstrukcji.

Sprawdź nasze produkty tutaj!

 

 

Sworznie pomiarowe Flintec

Sworznie pomiarowe Flintec projektuje się indywidualnie pod geometrię i warunki pracy konkretnej maszyny. Najlepiej sprawdzają się w monitorowaniu obciążeń w dźwigach, wciągnikach, maszynach mobilnych oraz innych układach, w których pomiar siły ma zwiększać bezpieczeństwo i gotowość urządzenia do pracy. Tu najważniejsza jest zgodność sworznia z rzeczywistą kinematyką mechanizmu, a nie sam katalogowy wymiar.

Ich przewaga ma wymiar praktyczny. Sworzeń pomiarowy może zastąpić standardowy sworzeń konstrukcyjny, więc pomiar można dodać bez głębokiej przebudowy całego mechanizmu. Korpus ze stali nierdzewnej, wykonanie zalewane w klasie IP67 albo hermetyczne IP68, sygnał wyjściowy 0,5-1,5 mV/V, dokładność od 0,5 do 5% oraz zakres nośności od 1 t do 10 t pozwalają dopasować rozwiązanie do warunków pracy i wymaganej funkcji nadzorowej. Dostępne są wersje z wbudowaną elektroniką lub bez elektroniki, zależnie od architektury systemu.

W aplikacjach dźwigowych i mobilnych liczą się także obciążenia dynamiczne, sposób wyprowadzenia przewodu oraz odporność na środowisko. Jeśli chcą Państwo wdrożyć czujniki siły lub specjalne przetworniki tensometryczne w maszynie, przygotujemy dobór na podstawie dokumentacji, zakresów obciążenia i warunków środowiskowych.

Wystarczy przekazać nam swoje wymagania techniczne, a przygotujemy dla Państwa spersonalizowaną ofertę.

 Arkusz do uzupełniania danych technicznych. 

Najważniejsze informacje o czujnikach tensometrycznych

Czujniki tensometryczne zapewniają powtarzalny pomiar siły tylko wtedy, gdy dobierzesz je do geometrii maszyny, dynamiki obciążenia, warunków pracy i wymaganej dokładności procesu. Kluczowe parametry, takie jak zakres pomiarowy, czułość, histereza, nieliniowość, pełzanie i odporność na przeciążenia, bezpośrednio wpływają na błąd pomiaru oraz stabilność układu dozowania, napełniania i ważenia. Po montażu wykonaj zerowanie, kalibrację i skalowanie z użyciem wzorcowego obciążenia oraz odpowiedniego wzmacniacza, bo dopiero cały tor pomiarowy pokazuje rzeczywistą dokładność. Belkowe, ściskające, jednopunktowe, rozciągające i płaskie czujniki siły rozwiązują różne problemy konstrukcyjne, od kompaktowych platform po ciężkie zbiorniki, silosy i układy podnoszenia. W trudnym środowisku przemysłowym wybieraj hermetyczne wykonania ze stali nierdzewnej oraz modele z certyfikatami OIML, NTEP, ATEX i FM, aby zwiększyć trwałość, uprościć projekt i spełnić wymagania bezpieczeństwa.