Wie funktioniert eine Mehrkopfwaage? (Prinzip)

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

Eine Mehrkopfwaage ist eine Maschine, die kinetische Energie umwandelt. Genauer gesagt handelt es sich um einen Kraftsensor, der mechanische Energie (wie Stützkraft, Schrumpfung, Arbeitsdruck oder Drehmoment) in präzise messbare elektronische Signale umwandelt. Die Kompressionsstärke des Datensignals ändert sich mit der Kompressionsstärke der Auslösekraft.

Es gibt drei grundlegende Arten von Mehrkopfwaagen, die sich durch ihr Ausgangssignal unterscheiden: hydraulische, pneumatische und Widerstands-Dehnungsmessstreifen-Waagen. Die in der industriellen Fertigung am häufigsten eingesetzte Waage ist die Mehrkopfwaage mit integriertem Dehnungsmessstreifen. Die Widerstands-Dehnungsmessstreifen-Mehrkopfwaage besteht aus einem massiven Metallkörper (oder einem „elastischen gelben Bauteil“), in dem der Widerstands-Dehnungsmessstreifen befestigt ist.

Das Gehäuse besteht in der Regel aus Aluminium-, Kohlenstoffstahl- oder Edelstahlblech und ist daher sehr robust und gleichzeitig formbar. Die Mehrkopfwaage verformt sich beim Wiegen leicht, kehrt aber – außer bei Belastung – vollständig in ihre ursprüngliche Form zurück. Um besser auf die Formänderung reagieren zu können, ändert auch der Dehnungsmessstreifen sein Aussehen.

Dies wiederum bewirkt eine Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifens, die als Änderung der Betriebsspannung präzise gemessen werden kann. Da diese Änderungen im Ausgangssignal positiv mit dem freigesetzten Nettogewicht korrelieren, lässt sich das Nettogewicht des Gegenstands aus der Änderung der Betriebsspannung bestimmen. Wie funktioniert eine Mehrkopfwaage? Um die Frage „Wie funktioniert eine Mehrkopfwaage?“ zu beantworten, muss man zunächst verstehen, wie ein Dehnungsmessstreifen funktioniert. Ein Dehnungsmessstreifen ist ein Gerät, das die Änderung eines Widerstands bei Krafteinwirkung präzise misst.

Ein typischer Dehnungsmessstreifen besteht aus einem sehr feinen Drahtgewebe aus Folie, das gitterförmig angeordnet ist. Beim Wegfallen einer Kraft entlang einer Achse verändert sich der Widerstand des Drahtes. Es gibt verschiedene Arten von Dehnungsmessstreifen: Linearer Dehnungsmessstreifen: Die an der Rückseite des Dehnungsmessstreifens angeschlossene Zuleitung verläuft parallel zu dessen Kante. Dieser wird zur präzisen Messung von Radial- und Biegedehnungen verwendet.

Dehnungsmessstreifen für den Schnittwiderstand: Die an der Rückseite der Dehnungsmessstreifen angeschlossenen Stromleitungen verlaufen in einem Winkel von 45° zu beiden Seiten des Arbeitsdruckrahmens. Dies dient der präzisen Messung der Schnittdehnung. Zur Erhöhung der Genauigkeit werden Dehnungsmessstreifen üblicherweise in Kombination mit einer größeren Anzahl von Dehnungsmessstreifen eingesetzt.

Ein einzelner Dehnungsmessstreifen in einem digitalen Leistungsverstärker wird als Viertelbrücke bezeichnet, zwei Dehnungsmessstreifen als Halbbrücke und vier Dehnungsmessstreifen als Vollbrücke. Die Spannungsänderungen eines Dehnungsmessstreifens sind nicht mit dem Gewicht einer wiederaufladbaren Batterie vergleichbar. Durch die Zugkraft wird der Dehnungsmessstreifen weich und gedehnt, wodurch der Widerstand angehoben wird.

Die Anziehkraft verkürzt die Dicke des Dehnungsmessstreifens und reduziert dessen Widerstand. Der Dehnungsmessstreifen ist an der dünnen Rückseite (fester Halterung) befestigt, die wiederum direkt am Wägemodul angebracht ist. Dadurch kann der Dehnungsmessstreifen die Dehnungskraft der Mehrkopfwaage erfassen. Der Widerstandsübergang, der von einem einzelnen Dehnungsmessstreifen präzise gemessen wird, ist sehr gering und beträgt etwa 0,12°.

Die Empfindlichkeit des Lastmoduls steigt mit der Anzahl der verwendeten Dehnungsmessstreifen. Eine gute Möglichkeit, diese geringfügige Änderung messbarer zu machen, besteht darin, sie als intelligente Waagenbrücken zu vernetzen. Arten von Widerstandsdehnungsmessstreifen: Die Widerstandsdehnungsmessstreifen werden in unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet, und die Art der präzise gemessenen Kraft ist entscheidend.

Biege-, Scher- und Radialdehnung, Drehmoment und Betriebsdruck werden mithilfe einer speziellen Anordnung von Dehnungsmessstreifen präzise gemessen. Die intelligente Wägebrückenschaltung ist mit vier Ausgleichswiderständen ausgestattet und verwendet die bekannte Anregungsspannung (siehe unten): 5 ist die bekannte stabile Betriebsspannung, und VO wird genau gemessen. Sind alle Widerstände ausgeglichen, bedeutet dies, dass R1/R2/R3/R4 und somit VO gleich null ist.

Ändert sich einer der Widerstandswerte, ändert sich auch die Spannung VO, die sich mithilfe des Ohmschen Gesetzes präzise messen und ausdrücken lässt. Das Ohmsche Gesetz besagt, dass die Stromstärke (I, in Ampere), die durch einen elektrischen Leiter zwischen zwei Punkten fließt, proportional zur Spannung (V) zwischen diesen Punkten ist. Der Widerstand (R, genau in Ohm gemessen) wird in diesem Zusammenhang als Variable eingeführt und hat nichts mit dem Stromfluss zu tun.

Das Ohmsche Gesetz wird durch die Formel I = U/R ausgedrückt. Angewendet auf die vier Papierstreifen des Stromkreises der intelligenten Waagebrücke ergeben sich folgende Gleichungen: In der Mehrkopfwaage wird dieser Widerstand durch einen Dehnungsmessstreifen ersetzt, um die Stützkraft zu kompensieren und die Schrumpfung präzise zu messen. Sobald die Kraft auf den gewogenen Akku wirkt, ändern sich die Widerstände in den Dehnungsmessstreifen, und V₀ wird genau gemessen.

Aus den resultierenden Dateninformationen kann VO mithilfe des oben genannten Gleichungssystems leicht bestimmt werden.

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