สัญญาณโหลดเซลล์แบบวีตสโตนบริดจ์: ตรวจสอบ mV/V และช่วงอินพุต

โหลดเซลล์แบบวีตสโตนบริดจ์สร้างสัญญาณมิลลิโวลต์แบบผลต่าง ไม่ใช่เอาต์พุต 4-20 mA หรือ RS485 ที่พร้อมใช้งาน แหล่งจ่ายกระตุ้นให้พลังงานแก่บริดจ์ และความเครียดจากการเปลี่ยนรูปทำให้สมดุลระหว่างแขนตัวต้านทานเปลี่ยนไป ในการเลือกเครื่องมือหรือตรวจค่าที่ผิดปกติ ให้เริ่มจากความไวจริง แรงดันกระตุ้น และออฟเซ็ตศูนย์ หากคิดว่าทุกเซลล์ให้ 20 mV อาจเลือกช่วงอินพุตผิด ใช้ความละเอียดได้ไม่เต็มที่ หรือเกิดการอิ่มตัวเมื่อแรงกลับทิศ

คำนวณสัญญาณโหลดเซลล์แบบวีตสโตนบริดจ์

การเปลี่ยนแปลงสัญญาณตามค่าระบุที่โหลดพิกัดเท่ากับความไวหน่วย mV/V คูณแรงดันกระตุ้นหน่วย V หากประมาณเชิงเส้นที่โหลดต่ำกว่าพิกัด ให้คูณสัดส่วนโหลดที่กระทำต่อโหลดพิกัดอีกครั้ง เมื่อตรวจว่าเอาต์พุตรวมอยู่ในช่วงอินพุตเครื่องมือหรือไม่ ต้องบวกออฟเซ็ตศูนย์จริงด้วย ใช้แรงดันกระตุ้นที่เซ็นเซอร์ ไม่ใช่เพียงค่าที่เลือกในเมนูเครื่องมือ

การคำนวณเหล่านี้ใช้ความไวตามค่าระบุ ไม่ใช่ข้อมูลสอบเทียบ และยังไม่รวมความคลาดเคลื่อนความไว โหลดตั้งต้นหลังติดตั้ง และสมดุลศูนย์ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลอ้างอิง MV-LC0190 รุ่น 1 kg คือ 0.5 +/-0.1 mV/V ดังนั้นเฉพาะความคลาดเคลื่อนความไวก็ทำให้การเปลี่ยนแปลงเต็มสเกลที่คำนวณได้เป็น 2-3 mV ที่ 5 V ต้องเผื่อช่วงอินพุตอย่างเหมาะสมและสอบเทียบเซ็นเซอร์ที่ส่งมอบ แทนการถือว่า 2.5 mV เป็นค่าที่แน่นอน

ควรคำนวณแยกสำหรับแรงน้อยที่สุดที่ต้องการใช้งาน สำหรับเซ็นเซอร์พิกัดระบุ 5 kg ความไว 1 mV/V ที่กระตุ้นด้วย 5 V การเพิ่มโหลด 10 g เท่ากับสัญญาณเปลี่ยน 0.01 mV หรือ 10 ไมโครโวลต์ การคำนวณนี้ไม่รับประกันความละเอียดใช้งาน 10 g เพราะสัญญาณรบกวนของเครื่องขยาย ผลทางกล อุณหภูมิ และวิธีทดสอบอาจบดบังการเปลี่ยนแปลงนั้น

ตรวจช่วงค่าลบก่อนทดสอบแรงสลับทิศ

ขีดจำกัดด้านบวกเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของช่วงที่ต้องพิจารณา METRAVON MV-WI0009 ระบุแรงดันกระตุ้น 5 V และช่วงอินพุต -3 ถึง 30 mV เซ็นเซอร์ที่ให้สัญญาณประมาณ -10 ถึง +10 mV ในรอบทดสอบแรงดึงและแรงอัดที่ต้องการ ไม่อาจถือว่าเข้ากับช่วงนี้ได้ เพียงเพราะ +10 mV ต่ำกว่า +30 mV

กำหนดขั้ว โหลดตั้งต้น และค่าสูงสุดต่ำสุดที่คาดก่อนเลือกชุดอิเล็กทรอนิกส์ การรีเซ็ตศูนย์บนจอไม่ได้ทำให้ขีดจำกัดอิ่มตัวของอินพุตอะนาล็อกเปลี่ยนเสมอไป สำหรับการทดสอบแรงสลับทิศ ให้ยืนยันความสามารถรับสัญญาณสองขั้วตลอดช่วงและวิธีสอบเทียบ ใช้ คู่มือเลือกเครื่องขยายสัญญาณ เมื่อสัญญาณรบกวน จุดสูงสุดชั่วคราว หรือความเร็วในการสุ่มตัวอย่างส่งผลต่อผลลัพธ์

ระบุตัวนำไฟฟ้าตามฟังก์ชัน ไม่ใช่สี

บริดจ์สี่สายปกติมีสายกระตุ้นสองเส้นและสายสัญญาณสองเส้น แบบหกสายเพิ่มสายตรวจวัดแรงดัน เพื่อให้เครื่องมือที่เข้ากันได้ตรวจติดตามแรงดันกระตุ้น ณ จุดต่อสายเหล่านั้น สายนี้ไม่ใช่ช่องวัดแรงเพิ่มเติม ชีลด์เป็นการเชื่อมต่อแยกต่างหาก ห้ามนับเป็นหนึ่งในคู่สายวัด

แผนผังอ้างอิง MV-LC0149 กำหนดสีแดง/ดำเป็นสายกระตุ้น สีเขียว/ขาวเป็นสายสัญญาณ และสีเหลืองเป็นชีลด์ เอกสารสายไฟของ MV-LC0099 ใช้สีแดง/น้ำเงินเป็นสายกระตุ้น และสีขาว/เหลืองเป็นสายสัญญาณ ในแผนผังหนึ่ง สีเหลืองเป็นชีลด์ แต่อีกแผนผังเป็นตัวนำสัญญาณ จึงต้องตรวจแม้แต่สีที่คุ้นเคยกับข้อมูลสายไฟของรุ่นที่แน่นอน

เมื่อใช้เซ็นเซอร์สี่สายกับอินพุตหกสาย ให้ต่อสายตรวจวัดแรงดันตามคู่มือเครื่องมือ การต่อสายนี้ที่กล่องรวมสายจะตรวจติดตามแรงดันกระตุ้นที่กล่อง ไม่ใช่ที่บริดจ์แต่ละตัวซึ่งอยู่ถัดไป จึงชดเชยแรงดันตกทุกจุดหรือแก้ขั้วต่อหลวมด้านปลายทางไม่ได้ ให้บันทึกตำแหน่งต่อสายนี้ไว้ในแบบสายเคเบิล

ความต้านทานเป็นการวัดเชิงวินิจฉัย ไม่ใช่การอ่านน้ำหนัก

เมื่อตัดไฟและแยกเซลล์ออกจากชุดอิเล็กทรอนิกส์อย่างปลอดภัยแล้ว ให้เทียบความต้านทานระหว่างคู่สายกระตุ้นและคู่สายสัญญาณที่ระบุกับข้อกำหนดเฉพาะรุ่น MV-LC0149 ระบุอินพุต 385 +/-10 ohm และเอาต์พุต 351 +/-2 ohm ส่วน MV-LC0190 ระบุทั้งคู่เป็น 350 +/-5 ohm ค่าต่างกันไม่ได้แปลว่าเสียโดยอัตโนมัติหากเป็นคนละรุ่น

การต่อเซลล์ขนานทำให้ความต้านทานโหลดของแหล่งจ่ายกระตุ้นลดลง ตัวอย่างการคำนวณ อินพุตเหมือนกันสี่ตัว ขนาด 385 ohm ต่อขนานกันให้ 96.25 ohm ที่ 5 V จะใช้กระแสประมาณ 52 mA ก่อนคิดผลของสายเคเบิล ในการตรวจการติดตั้งจริง ให้ใช้ความต้านทานต่ำสุดที่ระบุและขีดจำกัดจ่ายกระแสของเครื่องมือ ไม่ใช่ใช้ความต้านทานเอาต์พุตแทนในการคำนวณกระแสกระตุ้นนี้

ผลความต้านทานปกติไม่ได้ยืนยันสภาพฉนวน ความแม่นยำการสอบเทียบ หรือการไม่มีความเสียหายทางกล ห้ามใช้เครื่องทดสอบฉนวนผ่านเครื่องขยายสัญญาณที่ยังต่ออยู่ แรงดันและขั้นตอนทดสอบฉนวนต้องได้รับอนุมัติสำหรับเซ็นเซอร์และชิ้นส่วนที่แยกออก การใช้เครื่องทดสอบไม่เหมาะสมอาจมีผลร้ายแรงกว่าความผิดปกติเดิม

คำถามที่ขั้วต่อเครื่องมือ

Q1. ต่อบริดจ์เข้ากับอินพุตอะนาล็อก PLC โดยตรงได้หรือไม่?

ได้เฉพาะอินพุตที่ออกแบบสำหรับบริดจ์และจ่ายหรือรับแรงดันกระตุ้นกับการวัดมิลลิโวลต์ตามที่ต้องการ ช่อง 4-20 mA ทั่วไปไม่ใช่อินพุตประเภทนี้ มิฉะนั้นให้ใช้ชุดปรับสภาพสัญญาณที่เหมาะสม และเลือกเอาต์พุตไปยังตัวควบคุมแยกต่างหาก คู่มือเชื่อมต่อโหลดเซลล์กับ PLC ครอบคลุมตัวเลือกการเชื่อมต่อเหล่านั้น

Q2. ทำไมค่าบนจอหยุดเพิ่มทั้งที่แรงยังเพิ่ม?

ตรวจการอิ่มตัวของอินพุต การเกินช่วงตั้งค่า หรือจุดหยุดทางกลที่รับแรงเพิ่มไปแทน เปรียบเทียบสัญญาณดิบ แรงดันกระตุ้น และค่าบนจอตามขั้นตอนทดสอบที่อนุมัติ อย่าเพิ่มโหลดต่อเพื่อหาขีดจำกัด ค่าที่ถูกตัดเพราะเกินช่วงใช้ยืนยันว่าเซ็นเซอร์ยังรับแรงต่ำกว่าพิกัดไม่ได้

Q3. เครื่องจำลองบริดจ์เพียงพอสำหรับตรวจรับเครื่องชั่งหรือไม่?

ช่วยตรวจเครื่องมือและบางส่วนของสายเคเบิลได้ตามตำแหน่งที่เชื่อมต่อ แต่ไม่ได้ออกแรงที่เซ็นเซอร์หรือทดสอบชุดติดตั้ง การตรวจรับสุดท้ายยังต้องทดสอบระบบที่ติดตั้งด้วยโหลดอย่างเหมาะสม เก็บผลเครื่องจำลองแยกจากบันทึกสอบเทียบทางกล

Q4. ควรเพิ่มแรงดันกระตุ้นเพื่อให้สัญญาณใหญ่ขึ้นหรือไม่?

ทำได้เฉพาะภายในข้อกำหนดเซ็นเซอร์และเครื่องมือ หลังคำนวณขีดจำกัดอินพุตและกระแสจ่ายใหม่ สำหรับเซลล์ความไวระบุ 3 mV/V การเปลี่ยนจาก 5 V เป็น 10 V ทำให้การเปลี่ยนแปลงเต็มสเกลที่คำนวณได้เพิ่มสองเท่าจาก 15 เป็น 30 mV หากอินพุตจำกัดที่ 30 mV จะไม่เหลือระยะเผื่อสำหรับออฟเซ็ตศูนย์ด้านบวกหรือความคลาดเคลื่อนความไว สัญญาณที่มากขึ้นไม่มีประโยชน์หากอินพุตเกินช่วงจนถูกตัด

สรุป

ใช้ mV/V เพื่อคำนวณสัญญาณที่คาดหวัง ตรวจสอบปลายทั้งสองด้านของช่วงอุปกรณ์ และระบุตัวนำทุกตัวจากฟังก์ชัน เมื่อร้องขอ ความช่วยเหลือทางเทคนิคจาก METRAVON ให้ระบุรุ่นย่อยเซลล์ แรงดันกระตุ้น แบบร่างสายไฟ และค่าอินพุต/เอาต์พุตที่วัดได้ ข้อมูลเหล่านี้ช่วยแยกเครื่องมือที่เข้ากันไม่ได้ออกจากสายเคเบิลเสียหรือปัญหาทางกล