إشارات خلية الحمل بجسر Wheatstone: تحقق من mV/V ومجال المدخل

تنتج خلية الحمل بجسر Wheatstone إشارة ميليفولت تفاضلية، وليس خرج 4-20 mA أو RS485 جاهزًا للاستخدام. تغذي الإثارة الجسر، ويغير الانفعال التوازن بين أذرعه المقاومية. ولاختيار جهاز أو فحص قراءة غير صحيحة، ابدأ بالحساسية الفعلية والإثارة وإزاحة الصفر. فقد يؤدي افتراض أن كل خلية تنتج 20 mV إلى اختيار مجال مدخل خاطئ، أو ضعف الاستفادة من قدرة التمييز، أو تشبع المدخل عند انعكاس اتجاه القوة.

خلية حمل بجسر METRAVON MV-LC0190 ذات حساسية mV/V تعتمد على إصدار سعة الحمل — تبلغ الحساسية الاسمية لخيار MV-LC0190 بسعة 1 kg مقدار 0.5 mV/V؛ ويتطلب اختيار مدخل الجسر معرفة إصدار سعة الحمل تحديدًا.

احسب إشارة خلية الحمل بجسر Wheatstone

يساوي التغير الاسمي في الإشارة عند الحمل المقنن الحساسيةَ بوحدة mV/V مضروبة في جهد الإثارة بالفولت. ولتقريب خطي دون الحمل المقنن، اضرب الناتج أيضًا في نسبة الحمل المطبق إلى الحمل المقنن. وأضف إزاحة الصفر الفعلية عند التحقق من بقاء الخرج الكلي ضمن مجال مدخل الجهاز. استخدم جهد الإثارة عند المستشعر، لا مجرد القيمة المختارة في قائمة الجهاز.

مثال عند إثارة 5 V	التغير الاسمي المحسوب عند نهاية المجال
MV-LC0190، 1 kg	0.5 mV/V x 5 V = 2.5 mV. يحتاج خيار القوة الصغيرة إلى مدخل يستطيع تمييز الجزء المفيد من هذه الإشارة.
MV-LC0190، 5-50 kg	1.0 mV/V x 5 V = 5 mV. تختلف حالة الكسب والمعايرة هنا عن خيار 1 kg.
MV-LC0149، إصدار 2 mV/V	2 mV/V x 5 V = 10 mV. أكد الخرج المطلوب بدلًا من الاستناد إلى عائلة الطرازات وحدها.
MV-LC0149، إصدار 3 mV/V	3 mV/V x 5 V = 15 mV. لن يغطي إبقاء ضبط المدخل عند 10 mV الإشارة الاسمية عند نهاية المجال.

تستخدم هذه الحسابات الحساسية الاسمية؛ وليست بيانات معايرة، ولا تشمل تفاوت الحساسية أو الحمل المسبق بعد التركيب أو اتزان الصفر. فمثلًا، تبلغ الحساسية المرجعية لـ MV-LC0190 بسعة 1 kg مقدار 0.5 +/-0.1 mV/V؛ ولذلك يعطي تفاوت الحساسية وحده تغيرًا محسوبًا عند نهاية المجال قدره 2-3 mV عند 5 V. اترك هامشًا مناسبًا للمدخل، وعاير المستشعر المسلم بدلًا من اعتبار 2.5 mV قيمة دقيقة تمامًا.

تستحق أصغر قوة مفيدة حسابًا منفصلًا. ففي مستشعر اسمي بسعة 5 kg وحساسية 1 mV/V وإثارة 5 V، تقابل زيادة 10 g تغيرًا في الإشارة قدره 0.01 mV، أي 10 ميكروفولت. ولا يضمن هذا الحساب قدرة تمييز عملية تبلغ 10 g: فقد تحجب ضوضاء المضخم والتأثيرات الميكانيكية ودرجة الحرارة وطريقة الاختبار تلك الزيادة.

تحقق من المجال السالب قبل اختبار القوة ثنائي الاتجاه

الحد الموجب للمدخل ليس سوى نصف ما يلزم فحصه. يحدد جهاز METRAVON MV-WI0009 إثارة 5 V ومجال مدخل من -3 إلى 30 mV. ولا يجوز افتراض أن مستشعرًا ينتج نحو -10 إلى +10 mV خلال دورة الشد والضغط المطلوبة يناسب هذا المجال، لمجرد أن +10 mV أقل من +30 mV.

حدد القطبية والحمل المسبق والقيم القصوى المتوقعة قبل اختيار الإلكترونيات. فتصفير القيمة المعروضة لا يغير بالضرورة حدود تشبع المدخل التناظري. ولاختبار القوة ثنائي الاتجاه، احصل على تأكيد لقدرة المدخل على تغطية المجال ثنائي القطبية كاملًا وطريقة المعايرة. استخدم دليل اختيار المضخم عندما تؤثر الضوضاء أو القمم العابرة أو سرعة أخذ العينات في النتيجة.

وحدة التحكم في الوزن METRAVON MV-WI0009 بمجال مدخل محدد من سالب 3 إلى 30 mV — يمتلك MV-WI0009 مجال مدخل غير متماثل. تحقق من قطبي الإشارة بدلًا من النظر إلى الحد الأقصى الموجب فقط.

حدد الموصلات بحسب الوظيفة، لا اللون

يضم الجسر رباعي الأسلاك عادة موصلين للإثارة وموصلين للإشارة. ويضيف الترتيب سداسي الأسلاك موصلات استشعار الجهد، لكي يستطيع جهاز متوافق مراقبة الإثارة عند نقطة اتصالها. وهذه الموصلات ليست قنوات إضافية للقوة. أما سلك التدريع فهو اتصال منفصل، ولا يجوز احتسابه ضمن أزواج القياس.

يخصص الرسم المرجعي لـ MV-LC0149 الأحمر والأسود للإثارة، والأخضر والأبيض للإشارة، والأصفر لسلك التدريع. أما التوصيل الموثق لـ MV-LC0099 فيستخدم الأحمر والأزرق للإثارة، والأبيض والأصفر للإشارة. ففي أحد الرسمين يكون الأصفر سلك تدريع، وفي الآخر موصل إشارة. ولهذا يجب التحقق حتى من الألوان التي تبدو مألوفة بالرجوع إلى معلومات توصيل الطراز المحدد.

اتبع دليل الجهاز لتوصيل أسلاك استشعار الجهد عند استخدام مستشعر رباعي الأسلاك مع مدخل سداسي الأسلاك. فتوصيلها عند صندوق التوصيل يراقب الإثارة هناك، لا عند كل جسر بعد الصندوق. ولا يستطيع ذلك تعويض كل هبوط في الجهد أو إصلاح طرف مرتخٍ بعد نقطة التوصيل. سجل مواضع هذه التوصيلات في رسم الكابل.

قياس المقاومة وسيلة تشخيص، وليس قراءة وزن

بعد فصل التغذية وعزل خلية الحمل بأمان عن الإلكترونيات، قارن المقاومة بين موصلي الإثارة المحددين وبين موصلي الإشارة بالمواصفات الدقيقة. يذكر MV-LC0149 مقاومة مدخل 385 +/-10 ohm ومقاومة خرج 351 +/-2 ohm؛ ويذكر MV-LC0190 مقدار 350 +/-5 ohm لكلتيهما. ولا يعني اختلاف القيمة عطلًا تلقائيًا عند اختلاف الطرازات.

يقلل توصيل الخلايا على التوازي مقاومة حمل الإثارة. وكمثال حسابي، تعطي أربعة مداخل متماثلة بمقاومة 385 ohm موصولة على التوازي مقاومة مكافئة 96.25 ohm؛ وتسحب عند 5 V نحو 52 mA قبل احتساب تأثير الكابل. استخدم أدنى مقاومة محددة وحد قدرة التغذية في الجهاز عند فحص تركيب فعلي. ولا تستبدل مقاومة الخرج بمقاومة المدخل في حساب تيار الإثارة.

لا تثبت نتيجة المقاومة الطبيعية سلامة العزل أو دقة المعايرة أو عدم وجود تلف ميكانيكي. ولا توصل جهاز اختبار العزل عبر مضخم ما زال متصلًا. ويجب اعتماد جهد اختبار العزل وإجراءاته للمستشعر والمكونات المفصولة؛ فقد تكون عواقب استخدام جهاز اختبار غير مناسب أشد من العطل الأصلي.

خلية حمل بعارضة قص METRAVON MV-LC0149 لفحوص الخرج ومقاومة الجسر — بالنسبة إلى MV-LC0149، تحقق من إصدار 2 أو 3 mV/V ووظائف أطراف التوصيل قبل تشخيص دائرة الوزن كاملة.

أسئلة عند أطراف توصيل الجهاز

Q1. هل يمكن توصيل الجسر مباشرة إلى مدخل تناظري في PLC؟

فقط إذا كان هذا المدخل مصممًا للجسر ويوفر أو يقبل الإثارة المطلوبة وقياس الميليفولت. فالقناة التقليدية 4-20 mA ليست مثل هذا المدخل. وإلا فاستخدم تهيئة مناسبة للإشارة، واختر الخرج المتجه إلى وحدة التحكم بصورة منفصلة. ويتناول دليل توصيل خلية الحمل إلى PLC خيارات التوصيل هذه.

Q2. لماذا يتوقف ازدياد القراءة المعروضة رغم ازدياد القوة؟

تحقق من تشبع المدخل أو تجاوز المجال المضبوط أو تحمل محدد ميكانيكي للقوة الإضافية. قارن الإشارة الخام والإثارة والقيمة المعروضة ضمن إجراء اختبار معتمد. ولا تواصل إضافة الحمل بحثًا عن الحد. فقراءة التشبع لا تثبت أن المستشعر لا يزال دون سعته المقننة.

Q3. هل يكفي محاكي الجسر لاعتماد الميزان؟

قد يساعد في فحص الجهاز وجزء من مسار الكابل بحسب موضع توصيله. لكنه لا يطبق قوة على المستشعر ولا يختبر هيكل التركيب. ولا يزال القبول النهائي يتطلب اختبارًا مناسبًا تحت الحمل للنظام المركب. احتفظ بنتائج المحاكي منفصلة عن سجل المعايرة الميكانيكية.

Q4. هل ينبغي زيادة الإثارة للحصول على إشارة أكبر؟

فقط ضمن مواصفات المستشعر والجهاز، وبعد إعادة حساب حدود المدخل وتيار التغذية. ففي خلية اسمية بحساسية 3 mV/V، تؤدي زيادة الإثارة من 5 V إلى 10 V إلى مضاعفة التغير المحسوب عند نهاية المجال من 15 إلى 30 mV. وعندئذ لن يترك حد مدخل 30 mV أي هامش لإزاحة صفر موجبة أو تفاوت الحساسية. ولا تفيد زيادة الإشارة إذا حدث قص في المدخل.

ملخص

استخدم mV/V لحساب الإشارة المتوقعة، وافحص طرفي مجال الجهاز، وحدد كل موصل بوظيفته. وعند طلب المساعدة الفنية من METRAVON، أدرج إصدار الخلية الدقيق والإثارة ومخطط التوصيل وقراءات المدخل والخرج المقاسة. تساعد هذه التفاصيل على التمييز بين جهاز غير متوافق وكابل تالف أو مشكلة ميكانيكية.