Как проверить тензодатчики веса по сопротивлению: Как проверить тензодатчик, тензодатчики ремонт, поиск неисправности, устранение сбоев, проверка тензодатчика

Как работает тензорезисторный датчик? Способы диагностики тензорезисторных датчиков.

Здравствуйте, друзья! Немного расскажу о тензорезисторных датчиках и о том как проверить тензодатчик на исправность. Часто случается ситуация, когда приходится менять неисправные тензодатчики в весах, и когда мы отдаем неисправный тензодатчик клиенту, клиент искренне не понимает, что с датчиком не так, спрашивает: “Что в нем сгорело?” Мы отвечаем, что ничего, датчик деформирован. Клиент смотрит на деталь, но никакой деформации не видит, думает: может обмануть хотят? Но мы не обманываем, датчик действительно неисправен. Просто на глаз неисправность тензодатчика не определить. И вот почему. 

 

 

Начнем с того, что тензорезисторный датчик представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразует механическое воздействие в электрический сигнал.

 

 

Механическая часть состоит из тела, которое подвергается нагрузке. 

 

Измерительная часть — это тензорезисторный мост. 

 

Чаще всего тензорезисторные датчики изготавливают из стали или алюминия. 

 

Формы тензорезисторных датчиков могут быть различными, одна из самых популярных — консольная балка. 

 

При изготовлении балочного тензодатчика металлическая балка обрабатывается таким образом, что в теле балки создаются технологические прослабления — полости.  

 

В местах, где создается меньшая толщина материала балка более чувствительна к механической деформации.  

 

В этих участках создается наибольшее механическое напряжение при прикладывании силы к балке. Механическое напряжение — это мера деформации упругого тела. Если сильно упростить скажем так — там где тонко, там гнется сильнее. 

 

Для примера возьмем консольные балочные датчики, которые используются в торговых весах.   

 

Вот алюминиевая балка с полостью. Где больше всего выбрано материала, там и создаются наиболее чувствительные к деформации участки. На этих участки и наклеиваются тензорезисторы. 

 

Тензорезистор — это тонкопленочный резистор, который растягивается или сжимается вместе с материалом на который этот резистор приклеен. Когда тензорезистор растягивается, то сечение его проводника уменьшается, а длина увеличивается, представьте резинку, если ее растянуть — она становится тоньше, но длинее. Так и в тензорезисторе при растяжении или сжатии меняется сечение проводника и длина, в следствии чего меняется и электрическое сопротивление тензорезистора.

  

 

Как мы знаем, чем тоньше и длиннее проводник, тем току будет сложнее по нему пройти, чем толще и короче проводник, тем току проще пройти. Это как с водой в трубе, чем труба длиннее и тоньше, тем воде сложнее пройти, чем труба короче и толще, тем воде проще через нее пройти.

  

 

Подытожим:  

 

Тензорезистор наклеивается на материал  

 

Материал получает упругую деформацию  

 

Тензорезистор вместе с материалом растягивается или сжимается 

 

Тензорезистор изменяет сопротивление  

 

В свою очередь изменяется и ток, который протекает по тензорезистору 

 

Так мы переходим ко второй части тензодатчика — измерительной. Как я уже сказал измерительная часть состоит из резисторов, которые соединены в мостовую схему. 

 

Изображу схему резисторного моста. Наиболее простая схема состоит из четырех резисторов. 

 

Такое соединение имеет диагональ питания. И сигнальную диагональ. На диагональ питания подается напряжение, и ток потечет от одного полюса к другому, через ветви моста, назовем их левая и правая ветви для наглядности. Тензорезисторы подобраны таким образом, что левая и правая ветвь имеет одинаковое электрическое сопротивление.   

 

Давайте упростим схему. Сложим сопротивление резисторов R1+R2 и сопротивление резисторов R3+R4 по правилу последовательного соединения. Теперь мы получили два резистора, которые соединены параллельно. Когда эти два параллельных сопротивления одинаковы, то ток будет протекать по ним одинаковый — это так называемый делитель тока.  Поскольку ток при равных сопротивлениях ветвей моста будет протекать одинаковый, то в точках измерительной диагонали разности потенциалов возникать не будет. В таком случае мост называют сбалансированным. 

 

Как только к тензодатчику прилагается усилие, сопротивление ветвей меняется, мост получает разбаланс, по ветвям начинает протекать разный ток, в следствии перекоса тока, в точках измерительной диагонали появится разность потенциалов, которую можно измерить мультиметром. 

 

Перейдем к нашим образцам. Это два консольных балочных датчика. Они имеют одинаковые формы, размеры и электрические параметры, но при этом один из них исправен, а другой — нет, он был подвержен необратимой деформации. Но по внешнему виду невозможно понять, где же исправный датчик, а где деформированный. 

 

Почему так происходит? Дело в том, что тензорезисторный датчик при допустимой механической нагрузке испытывает обратимые (упругие) деформации — это значит, что когда с датчика нагрузку убирают, то он возвращается к первоначальной форме. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов тела от положения равновесия (другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей). 

 

Если же к датчику приложить разрушающую нагрузку, то он выйдет за предел упругости, это значит, что когда нагрузку уберут, то датчик уже не вернется в первоначальное состояние. В основе необратимых деформаций лежат необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия (то есть выход за рамки межатомных связей, после снятия нагрузки переориентация в новое равновесное положение). 

 

Т.е. деформация в тензодатчике проходит на атомно-молекулярном уровне и поэтому невозможно увидеть деформацию невооруженным взглядом.

Но иногда, конечно бывает, что датчик разрушается физически, для этого датчику необходимо получить нагрузку в сотни или тысячи раз больше, чем та, на которую он рассчитан. 

 

Но по каким критериям можно определить работоспособность тензорезисторного датчика? Работоспособность тензоресисторного датчика выявляют по показаниям тензорезисторного моста. Для этого используют два критерия: 

 

Замер сопротивлений тензомоста 

 

Замер выходного сигнала тензомоста (замер начального разбаланса) 

 

Замер сопротивлений тензомоста в большинстве случаев не дает стопроцентного результата в определении исправности датчика, а помогает выявить наличие/отсутствие обрыва в цепи тензомоста. Ну, если датчик очень сильно деформирован, тогда да, по сопротивлению будет понятно исправен датчик или нет. Но зачастую так бывает, что сопротивления тензомоста в норме и близки к паспортным значениям, а весы с таким датчиком не работают.

Тогда на помощь приходит вторая методика — замер начального разбаланса. 

 

Как я уже рассказывал выше, тензорезисторный мост сбалансирован, когда по его ветвям протекает одинаковый ток, в таком случае в точках сигнальной диагонали напряжение будет нулевым. Как только датчик подвергается нагрузке, мост получает разбаланс, сопротивление ветвей начинает отличаться, ток по ветвям потечет разный, и в точках измерительной диагонали появляется напряжение. 

 

Это напряжение тем больше, чем больше нагрузку получает датчик. Если вообще все очень сильно упростить, то весы это вольтметр, который замеряет напряжение на сигнальной диагонали тензомоста и пересчитывает милливольты в единицы массы. 

 

Какая допустимая величина начального разбаланса тензомоста? Как определить порог, после которого величина выходного сигнала тензодатчика считается завышенной, а датчик неисправным.  

 

Нулевой выходной сигнал — это идеальный уровень сигнала ненагруженного исправного тензодатчика (0 милливольт).   

 

Уровень выходного сигнала ненагруженного тензодатчика, замерив который можно смело отбраковать датчик рассчитывается так: 

 

Берется напряжение питание тензодатчика, к примеру 5 вольт 

 

Перемножается на коэффициент чувствительности тензодатчика (РКП), для настольных весов это чаще всего 1.2 милливольта/вольт. 

 

Получаем 6 милливольт — это тот сигнал, который будет выдавать тензодатчик при полной нагрузке (полный сигнал). 

 

Начальный разбаланс моста тензодатчика не должен превышать 10% от полного сигнала. Т.е. в нашем случае 0.6 милливольта. 

 

По результатам измерений параметров дву датчиков выявляем неисправный.

 

Неисправный тнзодатчик хоть и имеет завышенный почти в четыре раза начальный сигнал, но тем не менее продолжает реагировать на нагрузку. Несмотря на это, в весах его использовать уже нельзя. Но почему так делается, ведь датчик реагирует на нагрузку и при большей деформации? Почему весы уже не могут работать с таким тензодатчиком, ведь мультиметр замеряет сигнал и мы можем его видеть?  

 

Дело в том, что производитель должен гарантировать линейность показаний тензодатчика, стабильность показаний тензодатчика, и верность показаний. Если в промышленности допускать применение тензодатчиков, с начальной деформацией более 10%, то цена ошибки может быть высокой. А предсказать, как себя поведет такой деформированный датчик и что он наизмеряет никто не сможет. 

 

Датчики на основе тензорезисторов и принципы их применения в измерениях

Тензорезисторы [1–3] используются для измерения деформации в твёрдых телах. На их основе строят датчики веса, давления, силы, перемещения, момента, ускорения, вибрации, натяжения, крутящего момента, остаточных напряжений в механических конструкциях и деталях машин после их обработки и т.д. Принцип действия тензорезистора основан на изменении электрического сопротивления твёрдого тела при его деформации приложенной силой.

Сопротивление твёрдого тела длиной L с площадью поперечного сечения определяется формулой R = ρL/S , где ρ – удельное сопротивление. При приложении к телу растягивающей силы F (рис. 1) происходит деформация: увеличивается длина тела на ∆L и уменьшается площадь поперечного сечения на ∆S. У большинства тел изменяется также удельное сопротивление на величину ∆ρ. В случае когда эти приращения малы, путём логарифмирования и последующего дифференцирования обеих частей формулы для R получим:

 

Поскольку площадь поперечного сечения проводника пропорциональна его характерному поперечному размеру (в случае круглого сечения S = πd²/4, для прямоугольного сечения c×d площадь S = kd², если c = kd), то при ∆d << d в обоих случаях можно получить соотношение ∆S/S = 2∆d/d.

Поэтому

где ν = ∆d/d / ∆d/d ^{– коэффициент Пуассона, для металлов равный ν = 0,25…0,4; ε = ∆L/L – относительное удлинение (относительная деформация) тела. Величина ε является безразмерной, но поскольку она измеряется тысячными и миллионными долями, для удобства оперирования числами используют безразмерные единицы измерения, такие как мм/м, мкм/м, а в зарубежной литературе чаще всего применяется единица микрострейн, равная 10–6.}

У металлов удельное сопротивление меняется слабо, поэтому

 

то есть относительное изменение сопротивления линейно зависит от относительного изменения длины.

Чувствительность тензорезистора к изменению его длины характеризуется коэффициентом относительной тензочувствительности GF (Gauge Factor):

 

или, используя (2), получим:

 

Коэффициент тензочувствительности GF для большинства металлических тензодатчиков примерно равен 2, для платины GF = 6,1, для некоторых специальных сплавов он может доходить до 10.

Для измерения силы с помощью тензорезисторов используют закон Гука, согласно которому при упругой деформации механическое напряжение σ пропорционально относительной деформации ε:

σ = K • ε,

где K – модуль упругости.

Напряжением σ называется физическая величина, численно равная упругой силе F, приходящейся на единицу площади поперечного сечения тела S (рис. 1): σ = F/S.

Используя приведённые соотношения, можно выразить величину силы через относительное изменение сопротивления тензорезистора в виде:

F = S • σ = S • K • ε. (6)

Подставляя вместо ε его значение из (4), получим:

Таким образом, измерение силы с помощью тензорезистора сводится к измерению его сопротивления или напряжения на выходе измерительного моста, которое зависит от сопротивления – см. (9).

Датчики на основе тензорезисторов

Конструктивно металлический датчик на основе тензорезистора (тензодатчик) состоит из очень тонкого провода или чаще из металлической фольги, сформированной в виде змейки (рис. 2) и нанесённой на подложку (носитель), которая непосредственно приклеивается к испытываемому телу. Типовая длина тензодатчиков колеблется от 0,2 мм до 10 см.

Змеевидная структура датчика обеспечивает большое относительное изменение длины фольги в направлении вдоль датчика и очень малое изменение при растяжении датчика в поперечном направлении. Поэтому коэффициент Пуассона в такой структуре минимален.

Серийные тензодатчики имеют сопротивление от 30 Ом до 3 кОм при типовых значениях 120 Ом, 350 Ом и 1 кОм. Материалами для них служат константан (45% Ni, 55% Cu), платина и её сплавы, нихром (80% Ni, 20% Cr), манганин (84% Cu, 12% Mn, 4% Ni), никель и др.

Для точной передачи растяжения образца через подложку на металлический проводник очень важно правильно прикрепить датчик к испытываемому образцу. Для этого лучше всего пользоваться информацией, предоставляемой изготовителем тензодатчика.

Длина чувствительного элемента тензодатчика и длина его подложки изменяются в зависимости от температуры. Поэтому несмотря на специальные меры, принимаемые при изготовлении тензодатчиков их производителями, существует проблема снижения температурной чувствительности. Температурная чувствительность определяется двумя физическими явлениями: зависимостью омического сопротивления материала тензорезистора от температуры и паразитным тензорезистивным эффектом, который возникает вследствие несогласованности температурных коэффициентов расширения тензорезистора и материала объекта, на который наклеен тензорезистор.

Измерения с помощью тензодатчиков

Измерения с помощью тензодатчиков требуют регистрации очень малых изменений сопротивления. Например, относительное изменение сопротивления, вызываемое относительным растяжением 0,0005 при тензорезистивном коэффициенте, равном 2, составит 0,1%, что для тензодатчика сопротивлением 120 Ом эквивалентно сопротивлению всего лишь 0,12 Ом. Чтобы измерять столь малое изменение сопротивления и скомпенсировать температурную погрешность, тензодатчики практически всегда используют в мостовой схеме (мост Уитстона, рис. 3), подключённой к источнику напряжения или тока (источнику питания моста).

Общепринятого стандарта для питания моста не существует. Типовыми являются напряжения 3 В и 10 В. Ток через тензодатчик обычно составляет от 2 до 30 мА для датчиков с сопротивлением от 1 кОм до 120 Ом. Напряжение питания моста должно быть по возможности большим, чтобы увеличить отношение сигнала к шуму, и в то же время достаточно малым, чтобы минимизировать погрешность, вызванную саморазогревом датчика. Особые требования предъявляются к точности и стабильности напряжения питания моста, если не используется шестипроводная схема подключения датчика (см. раздел «Влияние сопротивления соединительных проводов»).

Для проверки правильности калибровки измерительной схемы используют резистор с известным (калиброванным) значением сопротивления, которым шунтируют тензодатчик. Показания измерительной системы должны соответствовать расчётному значению для этого сопротивления.

В связи с малой величиной сигнала от тензодатчика во многих случаях целесообразно применять фильтр, ослабляющий помехи с частотой 50 Гц. Например, в модуле ввода сигналов тензодатчика NL-2SG фирмы НИЛ АП использован sinc-фильтр 3-го порядка, подавляющий помеху с частотой 50 Гц на 120 дБ.

Выходное напряжение измерительного моста (рис. 3) равно:

При условии баланса моста (R₁/R₂ = R_G/R₃) его выходное напряжение V₀ = 0. Малейшая разбалансировка вследствие изменения сопротивления тензодатчика приводит к появлению напряжения на выходе.

Обозначим абсолютное изменение сопротивления тензодатчика через ∆R. Тогда, как следует из (4),

∆R = R_G • GF • ε,

где R_G – сопротивление тензорезистора в ненапряженном состоянии.

Если сбалансировать мост таким образом, чтобы при отсутствии растяжения тензодатчика R_{1 = R2 и R3 = RG, то из (8) получим:}

 

или окончательно:

 

Таким образом, зная напряжение на выходе моста, из формулы (9) мы можем найти относительное удлинение тензодатчика ε и из (6) – силу F.

Поскольку относительное удлинение зависит также от температуры, для компенсации температурной составляющей используют два тензочувствительных элемента, расположенных на общей подложке перпендикулярно друг другу (рис. 4). 

При этом температурные удлинения обоих элементов одинаковы, а удлинения вследствие воздействия деформирующей силы будут разные. Используя эти элементы в разных плечах измерительного моста (рис. 5), можно частично скомпенсировать температурную погрешность.

Компенсация температурной погрешности, выполняемая изготовителем тензодатчиков, обычно не позволяет получить ошибку менее 10 микрострейн на градус. Однако, используя полиномиальную аппроксимацию температурной зависимости сопротивления для её программной компенсации, можно снизить температурную погрешность до 1 микрострейна на градус.

В полумостовой схеме (рис. 5) можно использовать два тензодатчика с нескомпенсированной температурной погрешностью, если один из них работает на растяжение, а второй – на сжатие, например в случае измерения механического напряжения изгибаемой балки. Таким образом можно повысить чувствительность схемы измерения в 2 раза и одновременно скомпенсировать температурную погрешность (рис. 6).

Дальнейшего повышения чувствительности схемы измерений можно достичь, если использовать четыре тензодатчика, два из которых работают на растяжение, а два других – на сжатие (рис. 7).

В схеме на рис. 6 относительное выходное напряжение моста равно:

а с учётом начального смещения напряжения вследствие дисбаланса моста V_см получим:

Если ввести обозначение

то для измерительной цепи, показанной на рис. 6, относительное растяжение тензодатчика в зависимости от относительного приращения напряжения на выходе моста V_r будет равно

Зная ε и пользуясь законом Гука в форме (6), можно найти искомую силу F.

Для других схем включения тензодатчиков, показанных на рис. 7–9, аналогичные формулы приведены в соответствующих подрисуночных подписях.

Начальная балансировка моста может быть выполнена как аппаратно (с помощью резисторов), так и программно. Эти методы имеют принципиальные различия.

Если мост не сбалансирован с помощью резисторов, то на его выходе присутствует напряжение дисбаланса V_см, которое складывается с полезным сигналом V_с, то есть V₀ = V_см + V_с. Если верхняя граница диапазона измерения напряжения (напряжение насыщения усилителя) равна V_max, то коэффициент усиления не может быть больше, чем V_max / (V_см + V_c), то есть максимально возможный коэффициент уси­ления сигнала K_с на выходе несбалансированного моста ограничивается напряжением дисбаланса: K_c ≤ V_max / V_см. Например, при типовом значении V_max = 2,5 В и V_см = 25 мВ коэффициент усиления сигнала не может быть больше 100. Однако практически необходимое усиление достигает 2000 (см. описание прибора SCXI-1121 фирмы National Instruments).

Таким образом, несмотря на возможность компенсации смещения программным способом, этот метод ограничивает возможность увеличения чувствительности измерительной системы. Им можно пользоваться для компенсации только небольших напряжений дисбаланса моста.

Влияние сопротивления соединительных проводов

В предыдущих измерительных цепях не были учтены сопротивления подводящих проводов. Однако при использовании низкоомных датчиков они могут достигать единиц и десятков ом, что вносит значительную погрешность в результат измерения.

Для решения этой проблемы весь измерительный мост обычно располагают рядом с датчиком, а сигналы с выхода моста измеряют модулями с высокоомным (потенциальным) входом. Для исключения погрешности, вызванной падением напряжения на проводах, передающих к мосту напряжение питания V_ex, используют шестипроводное подключение моста (рис. 10). 

В этой цепи напряжение питания моста не задаётся, а измеряется. Поэтому падение напряжения на проводах питания не вносит погрешность в величину V_ex, которая используется в расчётных формулах.

Если сопротивления проводов невозможно сделать достаточно малыми, их измеряют и учитывают в дальнейших расчётах с целью исключения вносимой ими погрешности.

В подрисуночных подписях к рис. 11–13 приведены соответствующие формулы, которые могут быть реализованы программно в микропроцессоре модуля ввода сигналов тензодатчиков или в компьютере.

Составляющие погрешности измерения

При использовании тензорезисторов большинство источников погрешностей аналогичны тем, что возникают при использовании терморезисторов. Основными компонентами погрешностей являются следующие:

• случайная погрешность, вызванная технологическим разбросом сопротивлений тензорезисторов;
• систематическая погрешность, вызванная термоэлектрическим эффектом;
• тепловой и фликкер-шум измеряемого сопротивления;
• температурная погрешность, вызванная разогревом датчика протекающим током;
• погрешность, связанная с разностью температурных коэффициентов расширения тензорезистора и материала объекта, на который наклеен тензорезистор;
• погрешность метода (схемы измерения) сопротивления, зависящая от длины проводов и точности измерения их сопротивления;
• внешние наводки;
• сопротивление контактов;
• «ползучесть» сопротивления длительно нагруженного тензорезистора;
• погрешность измерительного модуля ввода.

Вследствие очень малой чувствительности тензорезисторов особую роль играют наведённые помехи. Для их уменьшения используют не витые пары, а четыре плетёных провода, в которых попарно параллельно соединяют провода, проходящие во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это устраняет индуктивность обычной витой пары, которая представляет собой катушку индуктивности, если смотреть на витую пару с торца [4]. ●

Литература

1. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим про­цессом, экспериментом, оборудованием. – М. : Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с.
2. ГОСТ 20420-75. Тензорезисторы. Термины и определения.
3. ГОСТ 21616-91. Тензорезисторы. Общие технические условия.
4. Noise Control in Strain Gage Measurements. Tech. Note TN-501-2. – Vishay Micro-Measurements, 2007. – 8 p.

Как проверить тензодатчик на наличие неисправностей

Весоизмерительные датчики могут время от времени сталкиваться с неисправностями, которые нарушают их работу. В этой статье рассказывается о распространенных неисправностях тензодатчиков и способах их устранения.

Общие неисправности тензодатчика

Следующие неисправности являются общими для типичного тензометрического тензодатчика:

• Внезапное изменение нулевого баланса значения тензодатчика,
• Нестабильные показания и случайные изменения нулевой точки баланса тензодатчика,
• Неправильные или перегрузка показания для известного веса
• Нет чтения вообще
• Ошибочное отображение выходного сигнала при приложении или снятии нагрузки.

Для устранения неполадок в каждой из этих ситуаций существует отдельный тест; эти тесты описаны в последующих разделах.

Поиск и устранение неисправностей тензодатчиков: шаги

Если вы столкнетесь с какой-либо из вышеперечисленных неисправностей, выполните действия, описанные в каждом подразделе.

1) Выполнение предварительных визуальных проверок

При возникновении этих или других неисправностей важно проверить целостность системы взвешивания перед поиском и устранением неисправностей тензодатчика . Это включает следующие шаги:

1. Проверьте механические опоры, ориентацию тензодатчика и монтажные поверхности на чистоту, ровность и выравнивание. При необходимости используйте линейку или уровень. (См. Рекомендации по монтажу и установке тензодатчика .)
2. Проверьте тензодатчик на наличие вмятин, трещин, коррозии, чрезмерного износа в зоне нагрузки, изгибов или коробления. Опять же, приложенная к тензодатчику поверочная линейка может помочь обнаружить любую нежелательную деформацию. (см. Контроль качества: обращение с тензодатчиками, их консервация и хранение, что можно и чего нельзя делать.)
3. Проверить соединительные кабели на суммирующем блоке . На всех кабелях не должно быть порезов, перегибов, оголенных проводов и т. д.
4. Проверить подключение коробки суммирования к панели цифрового индикатора .
5. Проверьте соединения источника напряжения возбуждения. Убедитесь, что источник напряжения возбуждения обеспечивает стабильный сигнал.

Если визуальные проверки выявили проблемы, устраните их и определите, сохраняются ли неисправности. Если да, приступайте к поиску и устранению неполадок тензодатчика.

2) Подготовьте необходимое испытательное оборудование

Для выполнения остальных действий по устранению неполадок потребуется следующее испытательное оборудование:

• Высококачественный цифровой вольтметр и омметр, способные считывать значения в диапазоне 0–50 мВ и 4–20 мА с точностью ±0,1. мВ и ±0,5 мА,
• Набор отверток,
• Мегаомметр, способный считывать 5000 Ом (или сопротивление изоляции, указанное в паспорте весоизмерительного датчика , в зависимости от того, что больше) с точностью 500 Ом при 50 В. Следует отметить, что выбранный мегаомметр не должен подавать на тензодатчик напряжение более 50 В, поскольку превышение этого напряжения может привести к необратимому повреждению тензодатчика.

Получив указанное выше, выполните следующие шаги по порядку, в зависимости от возникшей проблемы. В качестве альтернативы ANYLOAD предлагает тестовое устройство , которое выполняет все необходимые тестовые функции.

3) Определение нулевого баланса

Нулевой баланс – это выходное показание тензодатчика без нагрузки. Для системы измерения с несколькими тензодатчиками каждый тензодатчик следует проверять отдельно.

1. Подсоедините входные клеммы тензодатчика к стабильному входному напряжению возбуждения с низким уровнем шума.
2. Измерьте напряжение на выходных клеммах тензодатчика с помощью милливольтметра (мВ) и разделите результат на напряжение возбуждения, чтобы получить баланс нуля в мВ/В.
3. Сравните это значение для нулевого баланса со значением в паспорте продукта .

Ожидаемый результат : Нулевой баланс находится в пределах значений, указанных в паспорте продукта.

Неудачный тест : Постоянные изменения нулевого баланса могут указывать на необратимую деформацию тензодатчика из-за перегрузки или ударов. Дрейф нулевого баланса с течением времени может указывать на проникновение влаги, что изменяет сопротивление тензорезистора. В последнем случае очень часто весоизмерительный датчик также не проходит по крайней мере одно из следующих двух испытаний.

Если проблема не в нулевом балансе или результаты проверки указывают на проникновение влаги, выполните следующую проверку.

4) Проведение испытания сопротивления изоляции

Испытание сопротивления изоляции выполняется при нестабильных показаниях и/или случайных изменениях нулевой точки баланса тензодатчика. Он измеряет сопротивление между корпусом тензодатчика и всеми подключенными к нему проводами следующим образом:

1. Сначала отсоедините тензодатчик от сумматора и индикаторной панели.
2. Соедините вместе все входные, выходные и измерительные провода (при наличии).
3. Измерьте сопротивление изоляции между подключенными проводами и корпусом тензодатчика мегаомметром.
4. Затем измерьте сопротивление изоляции между присоединяемыми проводами и экраном кабеля.
5. Наконец, измерьте сопротивление изоляции между корпусом тензодатчика и экраном кабеля.

Ожидаемый результат : Сопротивление изоляции должно соответствовать значению в тензодатчике продукта техпаспорт .

Ошибка теста : Меньшее значение указывает на утечку тока, вызванную влажностью или загрязнением; очень низкое значение указывает на короткое замыкание, приводящее к нестабильным выходным сигналам тензодатчика.

Если проблема не в сопротивлении изоляции, переходите к следующим проверкам.

5) Проведите проверку целостности моста

Проверка целостности моста проводится, когда весы показывают перегрузку, дают неверные показания для известного веса или вообще не дают никаких показаний. Он включает в себя измерение выходное сопротивление , входное сопротивление и мостовой баланс, выполнив следующие действия:

1. Отсоедините тензодатчик от распределительной коробки или измерительных приборов.
2. Измерьте входное и выходное сопротивление между входными и выходными клеммами тензодатчика с помощью омметра.
3. Сравните значения сопротивления со значениями в паспорте изделия .
4. Сравните сопротивление от отрицательного вывода к отрицательному входу с сопротивлением от отрицательного вывода к положительному входу, чтобы получить баланс моста.

Ожидаемый результат : Разница между двумя показаниями теста балансировки моста должна быть меньше или равна 1%. Входное и выходное сопротивления должны быть менее 3 кОм.

Ошибка проверки : Различия в измеренных значениях балансировки моста превышают 1% или входное и выходное сопротивления превышают 3 кОм. Это происходит из-за неисправности электрических компонентов или внутреннего короткого замыкания. Причиной этих проблем, как правило, являются удары молнии (перенапряжение), превышение температуры или физическое повреждение от неправильное обращение .

Примечание: Никогда не используйте мегаомметр для измерения входного и выходного сопротивления тензодатчика, поскольку он работает при уровне напряжения (50 В), намного превышающем нормальное входное и выходное напряжение тензодатчика, и поэтому может повредить тензодатчик.

6) Проведите испытание на ударопрочность

Испытание на ударопрочность проводится, если тензодатчик выдает неустойчивый выходной сигнал при приложении нагрузки или после снятия нагрузки. Шаги:

1. Подключите тензодатчик к источнику стабильного напряжения.
2. Подсоедините вольтметр к выходным клеммам.
3. Аккуратно постучите по тензодатчику небольшим молотком, чтобы слегка ударить его. Примечание : Для весоизмерительных ячеек с очень малой емкостью позаботьтесь о том, чтобы не перегрузить весоизмерительную ячейку при выполнении этого шага.

Ожидаемый результат : При проверке показания не должны стать ошибочными; они должны быть устойчивыми и возвращаться в нулевую точку.

Test Failure : Если на дисплее отображаются ошибочные показания, возможно, произошел сбой электрического соединения внутри тензодатчика; в противном случае виновником, скорее всего, является поврежденный слой клея или соединение между тензометрическим датчиком и корпусом тензодатчика.

Заключение

Если тензодатчик окажется неисправным после выполнения всех вышеуказанных тестов на наличие неисправностей, он может быть возвращен OEM-производителю для ремонта или замены. Tacuna Systems поддерживает все свои продукты и готова помочь устранение неполадок и решение любых проблем с продуктом.

Как определить, что тензодатчик неисправен

Перейти к содержимому

Наблюдаете ли вы какие-либо из перечисленных ниже признаков при использовании вашей измерительной системы тензодатчика? Это может указывать на то, что ваш тензодатчик может быть сломан. Используйте наше руководство ниже, чтобы узнать, сломан ли ваш тензодатчик.

Признаки того, что весоизмерительный датчик может быть сломан

• Несогласованные показания дисплея
• Показания дисплея постоянно колеблются вверх и вниз
• Дисплей не возвращается к нулю после снятия нагрузки
• Нулевой баланс резко изменился
• Дисплей неправильно считывает перегрузку Приложено
• Показания дисплея не меняются при приложении нагрузки

Существует несколько причин, по которым ваш тензодатчик может показывать признаки, указанные выше. Это может быть связано с:

• Ударная перегрузка
• Грозовые или электрические перенапряжения
• Неправильное обращение
• Попадание влаги или воды
1 Попадание влаги или воды1 ion
• Обрыв кабельных соединений
• Короткое замыкание

Есть Вот несколько проверок, которые вы можете выполнить на месте, чтобы определить, неисправен ли ваш тензодатчик, прежде чем отправить его обратно поставщику для ремонта. Выполняйте следующие проверки на месте только в том случае, если это безопасно. Не пытайтесь использовать их в опасной зоне ATEX.

Визуальная проверка

Визуальная проверка не только тензодатчика, но и всей измерительной системы позволит определить возможное место неисправности. На что следует обратить внимание:

• Повреждение датчика веса – Коррозия или износ, деформация, трещины
• Кабельные соединения и кабельная сборка – Порезы или износ от датчика веса до подключенных измерительных устройств
• Препятствия — Все, что находится между датчиком веса и измеряемой единицей измерения
• Монтажные поверхности — Ровные или неровные, механические опоры установлены правильно

Примечание. отдельный тензодатчик, который вы тестируете.

Проверка нулевого баланса

Для проверки нулевого баланса тензодатчиков необходимо выполнить следующее.

1. Отсоедините отдельные тензодатчики от систем с несколькими тензодатчиками.
2. Снимите весь вес с тензодатчиков
3. Подключите тензодатчик к стабильному источнику питания 10 В постоянного тока (используйте внешний источник) Разделите эту цифру на напряжение питания (в данном случае 10 В постоянного тока)
4. Сверьте эту цифру с нулевым балансом сертификата калибровки, предоставленного вашим поставщиком.

Если значение нулевого баланса значительно отличается от данных в сертификате калибровки, это может указывать на то, что тензодатчик подвергся перегрузке. Умеренная перегрузка приведет к необратимой деформации тензодатчиков, и их потребуется отправить обратно поставщику для ремонта, в то время как сильная перегрузка обычно физически деформирует сам тензодатчик, а это означает, что его необходимо заменить.

Проверка сопротивления изоляции

1. Отсоедините тензодатчик от распределительной коробки, индикатора или дисплея.
2. Соедините все провода вместе
3. С помощью мегомметра измерьте сопротивление изоляции между выводами и корпусом тензодатчика
4. С помощью мегомметра измерьте сопротивление изоляции между выводами и экраном кабеля.
5. Наконец, измерьте сопротивление изоляции между корпусом тензодатчика и экраном кабеля.
6. Сравните это значение с значением сопротивления изоляции, указанным в сертификате калибровки или в паспорте.

Если сопротивление изоляции значительно отличается, это может быть результатом попадания влаги внутрь тензодатчика.

Проверка сопротивления входа, выхода и перемычки

Для сопротивления входа и выхода:

1. Отсоедините тензодатчик от распределительной коробки, индикатора или дисплея.
2. С помощью омметра измерьте входное сопротивление между выводами возбуждения.
3. С помощью омметра измерьте выходное сопротивление между сигнальными проводами.

Сопротивление перемычки:

1. С помощью омметра измерьте сопротивление от -ve сигнального провода и -ve провода возбуждения.
2. С помощью омметра измерьте сопротивление положительного сигнального провода и положительного провода возбуждения.

В большинстве случаев разница между этими двумя цифрами должна быть ≤1 Ом.

Сравните эти цифры с сертификатом калибровки или спецификацией.

Если значение сопротивления моста значительно отличается от данных в сертификате калибровки, это указывает на короткое замыкание в датчике веса. Это может быть связано с ударной перегрузкой, молнией или скачком напряжения.

Что мне теперь делать?

После проведения указанных выше испытаний весоизмерительного датчика, если вы считаете, что он неисправен, мы рекомендуем отправить его обратно вашему первоначальному поставщику.