Grundlagen und Anwendungsexpertise von Mehrkopfwaagen

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

Grundprinzip und Anwendungsbereich der Mehrkopfwaage: Die Mehrkopfwaage gehört zur Gruppe der Zug- und Drucksensoren und wird häufig zur präzisen Messung statischer und dynamischer Daten eingesetzt. 1. Die Mehrkopfwaage berücksichtigt die Erdbeschleunigung (g) und den Auftrieb (f) von Gas und Wasser. Durch die Umwandlung einer Messgröße (Qualität) in eine andere (Ausgangsgröße) misst der Kraftsensor die Qualität präzise. 2. Funktionsweise der Mehrkopfwaage: Ein Polyurethan-Elastomer (Schwingungsdämpfer, empfindlicher Balken) verformt sich unter äußerer Krafteinwirkung elastisch. Dadurch verformt sich auch der auf seiner Oberfläche angebrachte Dehnungsmessstreifen (Transformationskomponente). Der Widerstandswert des Dehnungsmessstreifens ändert sich (erhöht oder verringert sich). Dieser Widerstand wird durch eine präzise Messung der Stromversorgungsschaltung in ein elektronisches Signal umgewandelt. Damit ist der gesamte Prozess der Umwandlung der äußeren Kraft in ein elektronisches Signal abgeschlossen.

Es ist leicht einzusehen, dass Widerstandsdehnungsmessstreifen, Polyurethan-Elastomere und Teststromkreise zu den wichtigsten Komponenten einer Widerstands-Dehnungsmesskraft-Mehrkopfwaage gehören. Diese drei Komponenten werden im Folgenden kurz beschrieben. 1. Widerstandsdehnungsmessstreifen: Ein Widerstandsdehnungsmessstreifen ist ein elektrisch beheizter Draht, der auf einem Substrat aus organischem Material angebracht ist.

Einer seiner wichtigsten Parameter ist der Geschicklichkeitsindex K. Wenn auf seine beiden Seiten die Kraft F wirkt, kann es zu einer Dehnung, also einer Verformung, kommen. Angenommen, es wird gedehnt, verringert sich seine Querschnittsfläche, d. h. der halbkreisförmige Querschnitt nimmt ab.

Der Widerstands-Elastizitätskoeffizient des Dehnungsmessstreifens (die relative Widerstandsänderung) und die Dehnung des Heizdrahts (die relative Längenänderung) verhalten sich proportional zueinander. Der Wert des Empfindlichkeitsindex K ist ein Parameter, der durch die Eigenschaften des Rohmaterials des Heizdrahts bestimmt wird und nichts mit Aussehen und Größe des Dehnungsmessstreifens zu tun hat. Der K-Wert verschiedener Rohmaterialien liegt üblicherweise im Bereich von 1,7 bis 3,6; darüber hinaus ist er dimensionslos. In der technischen Mechanik wird ΔL/L als Dehnungskraft bezeichnet und mit ε abgekürzt. Dieser Wert wird häufig verwendet, um eine sehr hohe Duktilität anzuzeigen, die jedoch unpraktisch ist. Oft wird er als ein Millionstel des Wertes angegeben und mit με abgekürzt.

2. Polyurethan-Elastomer: Das Polyurethan-Elastomer ist ein Bauteil mit einer einzigartigen Form. Es erfüllt zwei Funktionen: Erstens nimmt es die äußere Kraft der Mehrkopfwaage auf und erzeugt so eine Rückstellkraft, die für ein relatives Gleichgewicht sorgt. Zweitens eignet sich der daran angebrachte Dehnungsmessstreifen ideal für die tägliche Aufgabe, die Dehnungskraft in ein elektronisches Signal umzuwandeln. 3. Überprüfung der Stromversorgungsschaltung: Die Überprüfung der Stromversorgungsschaltung dient dazu, den Widerstand des Dehnungsmessstreifens in eine Betriebsspannung umzuwandeln.

Da die Wheatstone-Brücke zahlreiche Vorteile bietet, wie beispielsweise die Unterdrückung von Temperatureinflüssen und Seitenkräften sowie die einfache Kompensation von Mehrkopfwaagen, findet sie breite Anwendung in diesen Systemen. Da Armbrückenschaltungen wie die Vollakkumulationskette besonders empfindlich sind, die Hauptparameter jedes Arms identisch sind und sich die verschiedenen Einflüsse leicht gegenseitig aufheben, werden in Mehrkopfwaagen Vollakkumulationsketten und andere Armbrückenschaltungen eingesetzt.

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