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Eine industrielle Wägezelle wandelt Kraft in eine elektrische Messgröße um. Bei einer Ausführung mit Dehnungsmessstreifen verformt die Kraft einen elastischen Körper geringfügig und verändert dadurch den Widerstand der aufgeklebten Messstreifen. Eine Brückenschaltung wandelt diese Widerstandsänderung in eine kleine Differenzspannung um. Ein Instrument stellt die Speisung bereit, misst die Spannung und zeigt mithilfe der Kalibrierung Kraft oder Masse an. Die Zelle benötigt daher sowohl einen definierten mechanischen Lastpfad als auch einen geeigneten elektrischen Eingang.
Verfolgen Sie einen Messwert von der Vorrichtung bis zur Anzeige
Betrachten Sie eine axiale Prüfvorrichtung mit einem Sensor zwischen Antrieb und Prüfling. Sind die Befestigungen ausgerichtet, fließt die vorgesehene Kraft durch das Messelement. Die Dehnungsmessstreifen reagieren auf die Verformung und die Brückenspannung ändert sich. Der Verstärker misst diese Änderung bezogen auf die Speisung. Die Kalibrierung ordnet das Ergebnis einer bekannten aufgebrachten Last zu.
Die angezeigte Zahl ist nur für die Kraft aussagekräftig, die den Sensor tatsächlich erreicht. Eine reibende Führung kann einen Teil der Last am Sensor vorbeileiten. Ein versetzter Anschluss kann Biegung einleiten. Ein steifes Kabel kann an einer kleinen Vorrichtung ziehen. Durch bloßes genaueres Auslesen der Brücke kann die Elektronik diese Einflüsse nicht von der vorgesehenen Kraft unterscheiden.
Bei einer Waage wird die angezeigte Masse aus der Gewichtskraft der getragenen Last abgeleitet. Bei einer Prüfmaschine kann Newton die bevorzugte Einheit sein. Eine andere Einheitenbeschriftung ersetzt nicht die Festlegung der Kalibrierreferenz und Belastungsrichtung. Bewahren Sie diese Einstellungen mit der Instrumentenkonfiguration auf, damit sie bei einem Steuerungsaustausch erhalten bleiben.
Was mV/V für eine industrielle Wägezelle bedeutet
Die Nennempfindlichkeit beschreibt die nominelle Signaländerung bei Nennlast je Volt Speisespannung. Sie ist weder die Versorgungsspannung noch ein fertiges PLC-Signal. Die unbelastete Brücke kann einen Offset haben; die Rechnung sagt daher eine Änderung gegenüber dem Nullzustand voraus und keinen exakten absoluten Ausgangswert.
Für die METRAVON MV-LC0190 beträgt die Nennempfindlichkeit 0.5 mV/V bei der Ausführung für 1 kg und 1 mV/V bei den Ausführungen für 5, 20 und 50 kg. Bei einer beispielhaften Speisung mit 5 V ergeben sich daraus nominelle Signaländerungen bei Nennlast von 2.5 mV beziehungsweise 5 mV. Fünf Volt liegen im veröffentlichten Speisebereich von 4-12 V. Die tatsächliche Empfindlichkeitstoleranz, der Nullpunktversatz und die Verstärkerkalibrierung bleiben zu berücksichtigen.
| Prüfung | Was sie aussagt | Was sie nicht nachweist |
|---|---|---|
| Speisespannung am Sensor | Ob die Brücke die vorgesehene Versorgung erhält. | Dass die aufgebrachte Last oder Montage korrekt ist. |
| Änderung der Differenzausgangsspannung | Ob die Brücke auf einen kontrollierten Lastwechsel reagiert. | Die endgültige Wägegenauigkeit ohne Referenz und Kalibrierung. |
| Eingangswiderstand | Ungefähre elektrische Belastung der Brückenspeisung. | Dass alle Dehnungsmessstreifen und Isolationsstrecken intakt sind. |
| Vom PLC empfangenes Gewicht | Das Ergebnis nach Signalaufbereitung, Skalierung und Kommunikation. | Dass der unverstärkte Sensor selbst eine PLC-Schnittstelle bereitstellt. |
Messen Sie gemäß den Geräteanweisungen und verwenden Sie für den niedrigen Signalpegel geeignete Instrumente. Widerstandsprüfungen erfolgen an einem abgetrennten, spannungsfreien Stromkreis. Legen Sie weder einen Isolationsprüfer an angeschlossene Elektronik noch eine nicht dokumentierte Prüfspannung an den Sensor an. Ein scheinbar plausibler Widerstandswert schließt mechanische Schäden oder elektrische Ableitströme unter Betriebsbedingungen nicht aus.
Warum ein Verstärker oder Wägeinstrument benötigt wird
Ein üblicher industrieller Stromeingang kann ein passives Brückensignal nicht direkt auswerten. Ein kompatibler Brückeneingang stellt die Speisung bereit und misst die kleine Spannung vor der Skalierung. Ein Wägeanzeigegerät kann das Ergebnis lokal anzeigen; ein Messumformer kann einen analogen oder digitalen Ausgang für eine Steuerung bereitstellen. Manche PLC-Wägemodule messen die Brücke direkt, sodass nicht immer ein zusätzlicher Messumformer erforderlich ist.
Wählen Sie die Schnittstelle auf Instrumentenebene. Die Anforderung 4-20 mA, RS485 oder Modbus RTU macht aus einem unverstärkten Brückensensor kein Gerät mit dieser Schnittstelle. Prüfen Sie Eingangsbereich, Leistungsfähigkeit der Sensorspeisung, Rauschen, Aktualisierungsrate und die tatsächliche Ausgangsoption des gewählten Instruments. Nutzen Sie für Registerzuordnung und Steuerungsskalierung den Artikel zur PLC-Signalkette.
Auch die Filterung gehört zu dieser Kette. Durch Mittelung wechselnder Werte kann sie die Anzeige beruhigen, verzögert jedoch die Reaktion. Eine für einen Lagertank geeignete Einstellung kann für die Abschaltung einer Befüllung zu langsam sein. Beobachten Sie das Gewicht im Moment der Prozessentscheidung, nicht erst nach dem Einschwingen der Anzeige.
Mehrere Zellen unter einer Plattform
Eine Plattform oder ein Behälter verteilt die Last häufig auf mehrere Sensoren. Ihre Signale können mit kompatibler Summierelektronik zusammengeführt oder als getrennte Kanäle erfasst werden. Die Instrumentenanordnung bestimmt, ob einzelne Auflagerwerte verfügbar bleiben. Entscheiden Sie dies vor dem Kauf, wenn Fehlerdiagnose oder Überwachung der Lastverteilung wichtig sind.
Ein Summenwert kann richtig aussehen, obwohl ein Auflager schlecht sitzt. Prüfen Sie die einzelnen Reaktionen, soweit zugänglich, und bringen Sie dann eine bekannte Last an verschiedenen Positionen auf. Ein Eckenabgleich kann kleine elektrische Unterschiede korrigieren; er kann keine Plattform instand setzen, die eine feste Schutzvorrichtung berührt. Die Tragkonstruktion muss sich reproduzierbar bewegen und zurückstellen, bevor ein elektrischer Abgleich sinnvoll ist.
Zusätzliche Zellen erhöhen auch den Bedarf an Speiseleistung. Prüfen Sie die äquivalente Brückenlast, die Kabelverluste und die Bemessung der Speisung. Die Anzahl der Klemmen an einem Anzeigegerät belegt nicht, dass es beliebig viele parallel geschaltete Sensoren versorgen kann.
Verwenden Sie das Symptom, um die nächste Prüfung auszuwählen
| Beobachtetes Verhalten | Erster Vergleich | Grund |
|---|---|---|
| Der Messwert ändert sich, wenn sich ein Rohr oder Kabel bewegt | Wiederholen Sie den Vorgang mit derselben Last und prüfen Sie dabei die mechanische Verbindung. | Die Verbindung überträgt möglicherweise Kraft auf den Sensor. |
| Vor-Ort-Anzeige stimmt, PLC-Wert ist falsch | Vergleichen Sie Einheiten, analoge Skalierung oder digitale Registerinterpretation. | Der Fehler kann auftreten, nachdem die Brücke korrekt gemessen wurde. |
| Nullpunkt kehrt nach Entlastung nicht zurück | Prüfen Sie Kontaktstellen, das Spiel der Sicherungseinrichtungen und die Entlastungsfolge, bevor Sie den Nullpunkt verstellen. | Klemmen oder Restkräfte können eine Sensordrift vortäuschen. |
Bewahren Sie die vor der Einstellung erfassten Messwerte auf. Sie helfen, eine mechanische Veränderung von einer während der Wartung geänderten Elektronikeinstellung zu unterscheiden. Das Kalibrierverfahren für die eingebaute Anlage behandelt Belastungs- und Entlastungsprüfungen ausführlicher.
Fragen zum Rohsignal
Q1. Sollte ein unbelasteter Sensor genau null Millivolt erzeugen?
Nicht unbedingt. Der anfängliche Brückenabgleich, das Vorrichtungsgewicht und die Montagevorspannung beeinflussen das unbelastete Ausgangssignal. Vergleichen Sie es mit den gelieferten Sensordaten und dem zuvor aufgezeichneten Nullpunkt der eingebauten Anlage. Ein neuer Offset nach einer Überlast oder mechanischen Änderung muss untersucht werden, selbst wenn das Instrument ihn durch Tarieren ausblenden kann.
Q2. Macht das Vertauschen der Signalleitungen eine Druckwägezelle für Zug geeignet?
Nein. Durch Umkehren der Messpolarität ändert sich nur das elektrische Vorzeichen. Die Lasteinleitungsflächen, Befestigungen und die zulässige Kraftrichtung werden dadurch nicht verändert. Verwenden Sie einen für den erforderlichen Belastungsmodus ausgelegten Sensor und überprüfen Sie sowohl die mechanische Anordnung als auch die Kalibrierungsrichtung.
Zusammenfassung
Ein brauchbarer Wägezellenmesswert hängt von drei zusammenhängenden Vorgängen ab: Aufbringen der vorgesehenen Kraft, Messen des Brückensignals und Kalibrieren des Ergebnisses. Wenn Sie eine METRAVON-Anlage spezifizieren, senden Sie die Vorrichtungs- oder Auflagerzeichnung zusammen mit der benötigten Anzeige- oder Steuerungsschnittstelle. So wird deutlich, wo der Sensor endet und das übrige Messsystem beginnt.
