Tín hiệu cảm biến tải cầu Wheatstone: Kiểm tra mV/V và dải đầu vào

Cảm biến tải cầu Wheatstone tạo tín hiệu milivôn vi sai, không phải đầu ra 4-20 mA hoặc RS485 có thể dùng ngay. Điện áp kích thích cấp năng lượng cho cầu, còn biến dạng làm thay đổi cân bằng giữa các nhánh điện trở. Khi chọn thiết bị hoặc điều tra số đọc sai, hãy bắt đầu từ độ nhạy thực tế, kích thích và độ lệch không. Giả định mọi cảm biến đều tạo 20 mV có thể dẫn đến chọn sai dải đầu vào, không tận dụng được độ phân giải hoặc bão hòa khi lực đảo chiều.

Cảm biến tải cầu METRAVON MV-LC0190 có độ nhạy mV/V phụ thuộc tải trọng định mức — Tùy chọn MV-LC0190 1 kg có độ nhạy danh định 0.5 mV/V; phải biết đúng phiên bản tải trọng khi chọn đầu vào cầu.

Tính tín hiệu cảm biến tải cầu Wheatstone

Độ thay đổi tín hiệu danh định tại tải định mức bằng độ nhạy theo mV/V nhân với điện áp kích thích theo vôn. Để xấp xỉ tuyến tính dưới tải định mức, nhân tiếp với tỷ phần tải đang đặt. Cộng độ lệch không thực tế khi kiểm tra tổng đầu ra có nằm trong dải đầu vào thiết bị không. Dùng điện áp kích thích tại cảm biến, không chỉ giá trị được chọn trong trình đơn thiết bị.

Ví dụ với kích thích 5 V	Độ thay đổi toàn thang danh định tính được
MV-LC0190, 1 kg	0.5 mV/V x 5 V = 2.5 mV. Tùy chọn lực nhỏ cần đầu vào có thể phân biệt được phần hữu ích của tín hiệu này.
MV-LC0190, 5-50 kg	1.0 mV/V x 5 V = 5 mV. Đây là trường hợp độ lợi và hiệu chuẩn khác với tùy chọn 1 kg.
MV-LC0149, phiên bản 2 mV/V	2 mV/V x 5 V = 10 mV. Xác nhận đầu ra đặt hàng thay vì chỉ dựa vào dòng thiết bị.
MV-LC0149, phiên bản 3 mV/V	3 mV/V x 5 V = 15 mV. Cài đặt đầu vào 10 mV giữ nguyên sẽ không bao quát tín hiệu toàn thang danh định.

Các phép tính này dùng độ nhạy danh định; không phải dữ liệu hiệu chuẩn và chưa tính dung sai độ nhạy, tải đặt trước sau lắp đặt và cân bằng không. Ví dụ, giá trị tham khảo MV-LC0190 1 kg là 0.5 +/-0.1 mV/V, nên riêng dung sai độ nhạy đã cho độ thay đổi toàn thang tính được 2-3 mV ở 5 V. Chừa dự phòng đầu vào phù hợp và hiệu chuẩn cảm biến được giao thay vì coi 2.5 mV là chính xác tuyệt đối.

Lực nhỏ nhất có ích cần được tính riêng. Với cảm biến danh định 5 kg, 1 mV/V được kích thích ở 5 V, mức tăng 10 g tương ứng thay đổi tín hiệu 0.01 mV, tức 10 microvôn. Phép tính này không hứa hẹn độ phân giải sử dụng được 10 g: nhiễu bộ khuếch đại, tác động cơ học, nhiệt độ và phương pháp thử có thể che lấp thay đổi đó.

Kiểm tra dải âm trước phép thử đảo chiều

Giới hạn dương của đầu vào chỉ là một nửa vấn đề. Thiết bị METRAVON MV-WI0009 quy định kích thích 5 V và dải đầu vào -3 đến 30 mV. Không thể giả định cảm biến tạo khoảng -10 đến +10 mV trong chu kỳ kéo/nén yêu cầu sẽ phù hợp dải đó chỉ vì +10 mV nhỏ hơn +30 mV.

Xác định cực tính, tải đặt trước và các giá trị cực trị dự kiến trước khi chọn điện tử. Đặt lại điểm không hiển thị không nhất thiết dịch chuyển giới hạn bão hòa đầu vào tương tự. Với phép thử lực đảo chiều, cần xác nhận khả năng đầu vào hai cực đầy đủ và phương pháp hiệu chuẩn. Sử dụng hướng dẫn chọn bộ khuếch đại khi nhiễu, đỉnh quá độ hoặc tốc độ lấy mẫu ảnh hưởng đến kết quả.

Bộ điều khiển cân METRAVON MV-WI0009 có dải đầu vào quy định từ âm 3 đến 30 mV — MV-WI0009 có dải đầu vào bất đối xứng. Kiểm tra cả hai cực tính tín hiệu thay vì chỉ xét cực đại dương.

Xác định dây theo chức năng, không theo màu

Cầu bốn dây thường có hai dây kích thích và hai dây tín hiệu. Cấu hình sáu dây bổ sung dây cảm nhận để thiết bị tương thích theo dõi kích thích tại điểm nối của chúng. Những dây này không phải kênh lực bổ sung. Lớp chống nhiễu là kết nối riêng, không được tính là một trong các cặp đo.

Sơ đồ tham khảo MV-LC0149 gán đỏ/đen cho kích thích, xanh lá/trắng cho tín hiệu và vàng cho lớp chống nhiễu. Dây MV-LC0099 được lập thành tài liệu dùng đỏ/xanh dương cho kích thích và trắng/vàng cho tín hiệu. Ở sơ đồ này vàng là dây chống nhiễu, ở sơ đồ kia là dây tín hiệu. Vì vậy, ngay cả màu có vẻ quen thuộc cũng phải kiểm tra theo thông tin dây của đúng thiết bị.

Tuân thủ hướng dẫn thiết bị về kết nối dây cảm nhận khi dùng cảm biến bốn dây với đầu vào sáu dây. Nối dây cảm nhận tại hộp nối chỉ theo dõi kích thích ở đó, không phải ở từng cầu phía sau. Cách nối này không bù được mọi sụt áp hoặc sửa đầu nối lỏng ở phía sau. Ghi vị trí các kết nối đó cùng bản vẽ cáp.

Điện trở là phép đo chẩn đoán, không phải số đọc khối lượng

Khi đã cắt nguồn và tách cảm biến an toàn khỏi điện tử, so sánh điện trở giữa hai dây kích thích và giữa hai dây tín hiệu đã xác định với thông số chính xác. MV-LC0149 nêu đầu vào 385 +/-10 ohm và đầu ra 351 +/-2 ohm; MV-LC0190 nêu 350 +/-5 ohm cho cả hai. Giá trị khác không tự động là lỗi khi các thiết bị thuộc dòng khác nhau.

Các cảm biến mắc song song làm giảm điện trở tải kích thích. Ví dụ, bốn đầu vào giống nhau 385 ohm mắc song song tạo 96.25 ohm; ở 5 V, chúng tiêu thụ khoảng 52 mA khi chưa tính ảnh hưởng cáp. Dùng điện trở tối thiểu theo thông số và giới hạn cấp dòng của thiết bị khi kiểm tra hệ thống thực tế. Không thay điện trở đầu ra vào phép tính dòng kích thích này.

Kết quả điện trở bình thường không chứng minh tình trạng cách điện, độ chính xác hiệu chuẩn hoặc không có hư hỏng cơ học. Không thử cách điện xuyên qua bộ khuếch đại còn nối. Điện áp và quy trình thử cách điện phải được phê duyệt cho cảm biến và các thành phần đã tách; hậu quả của máy thử không phù hợp có thể nghiêm trọng hơn lỗi ban đầu.

Cảm biến tải dầm chịu cắt METRAVON MV-LC0149 dùng để kiểm tra đầu ra và điện trở cầu — Với MV-LC0149, xác nhận phiên bản 2 hoặc 3 mV/V và chức năng đầu nối trước khi chẩn đoán toàn bộ mạch cân.

Câu hỏi tại đầu nối thiết bị

Q1. Có thể nối cầu trực tiếp vào đầu vào tương tự PLC không?

Chỉ khi đầu vào đó được thiết kế cho cầu và cung cấp hoặc chấp nhận kích thích cùng phép đo milivôn cần thiết. Kênh 4-20 mA thông thường không phải đầu vào như vậy. Nếu không, dùng điều hòa tín hiệu phù hợp và chọn riêng đầu ra hướng về bộ điều khiển. Hướng dẫn nối cảm biến tải với PLC đề cập các lựa chọn kết nối này.

Q2. Vì sao hiển thị ngừng tăng dù lực vẫn tăng?

Kiểm tra bão hòa đầu vào, vượt dải cài đặt hoặc cữ chặn cơ khí đang chịu phần lực tăng thêm. So sánh tín hiệu thô, kích thích và giá trị hiển thị trong quy trình thử được phê duyệt. Không tiếp tục tăng tải để tìm giới hạn. Số đọc bị cắt ngọn không thể dùng để chứng minh cảm biến vẫn dưới tải trọng định mức.

Q3. Bộ mô phỏng cầu có đủ để nghiệm thu cân không?

Nó có thể giúp kiểm tra thiết bị và một phần đường cáp tùy nơi kết nối. Nó không đặt lực lên cảm biến hoặc thử kết cấu lắp. Nghiệm thu cuối cùng vẫn cần phép thử có tải phù hợp của hệ thống đã lắp. Tách kết quả mô phỏng khỏi hồ sơ hiệu chuẩn cơ học.

Q4. Có nên tăng kích thích để có tín hiệu lớn hơn không?

Chỉ trong phạm vi thông số cảm biến và thiết bị, sau khi tính lại giới hạn đầu vào và dòng cấp. Với cảm biến danh định 3 mV/V, đổi từ 5 V lên 10 V làm độ thay đổi toàn thang tính được tăng gấp đôi từ 15 lên 30 mV. Giới hạn đầu vào 30 mV khi đó không còn dự phòng cho độ lệch không dương hoặc dung sai độ nhạy. Tín hiệu lớn hơn không hữu ích nếu đầu vào bị cắt ngọn.

Tóm tắt

Dùng mV/V để tính tín hiệu dự kiến, kiểm tra cả hai đầu dải thiết bị và xác định từng dây theo chức năng. Khi yêu cầu hỗ trợ kỹ thuật METRAVON, nêu đúng phiên bản cảm biến, kích thích, sơ đồ dây và số đọc đầu vào/đầu ra đã đo. Các chi tiết này giúp phân biệt thiết bị không tương thích với cáp hỏng hoặc vấn đề cơ học.