2025-09-26
계량 및 힘 측정 센서 선택 관련
계량 센서는 전자 저울의 심장으로 알려져 있으며, 그 성능은 전자 저울의 정확성과 안정성을 크게 결정합니다. 전자 저울을 설계할 때 센서를 어떻게 선택할 것인가 하는 문제에 자주 직면하게 됩니다.
1、 센서 선택 방법
계량 센서는 실제로 질량 신호를 측정 가능한 전기 신호 출력으로 변환하는 장치입니다. 센서를 사용할 때는 센서가 위치한 실제 작업 환경을 고려하는 것이 중요하며, 이는 센서를 올바르게 선택하는 데 매우 중요합니다. 센서가 제대로 작동할 수 있는지, 안전성과 수명, 심지어 전체 계량 장치의 신뢰성과 안전성과 관련이 있습니다.
환경이 센서에 미치는 영향은 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다.
1. 고온 환경은 센서의 코팅 재료 용융, 솔더 조인트 균열, 탄성체 내부 응력의 구조적 변화와 같은 문제를 일으킵니다. 고온 환경에서 작동하는 센서에는 종종 고온 내성 센서가 사용됩니다. 또한 절연, 수냉 또는 공냉 장치를 추가해야 합니다.
2. 먼지와 습기는 센서의 단락을 유발할 수 있습니다. 이러한 환경 조건에서는 높은 기밀성을 가진 센서를 선택해야 합니다. 센서마다 밀봉 방법이 다르며, 밀봉 특성에도 큰 차이가 있습니다.
일반적인 밀봉 방법에는 실란트 충전 또는 코팅; 고무 패드 기계적 고정 밀봉; 용접(아르곤 아크 용접, 플라즈마 빔 용접) 및 진공 질소 밀봉이 있습니다.
밀봉 효과 측면에서 용접 밀봉이 가장 좋고, 실란트 충전 및 도포는 차이가 있습니다. 깨끗하고 건조한 실내 환경에서 작동하는 센서의 경우 접착제 밀봉 센서를 선택할 수 있으며, 습하고 먼지가 많은 환경에서 작동하는 센서의 경우 멤브레인 열 슬리브 밀봉 또는 멤브레인 용접 밀봉, 진공 충전 및 질소 충전 센서를 선택해야 합니다.
3. 부식성이 강한 환경, 예를 들어 습도와 산도는 탄성체 손상 또는 센서 단락을 유발할 수 있으며, 외부 표면에 스프레이 또는 스테인리스 스틸 커버를 사용하여 내식성이 좋고 밀봉 특성이 좋은 센서를 선택해야 합니다.
4. 전자기장이 센서의 출력 장애 신호에 미치는 영향. 이 경우 센서의 차폐가 양호한 전자기 내성을 가지고 있는지 엄격하게 확인해야 합니다.
5. 가연성 및 폭발성 물질은 센서에 완전한 손상을 입힐 뿐만 아니라 다른 장비 및 개인의 안전에도 큰 위협이 됩니다. 따라서 가연성 및 폭발성 환경에서 작동하는 센서는 방폭 성능에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 가연성 및 폭발성 환경에서는 방폭 센서를 선택해야 하며, 이러한 센서의 밀봉 덮개는 기밀성뿐만 아니라 방폭 강도, 케이블 리드의 방수, 방습 및 방폭 특성도 고려해야 합니다.
2、 센서 수량 및 범위 선택
센서 수량 선택은 전자 저울의 목적과 저울 본체가 지원해야 하는 지점 수에 따라 결정됩니다(지지점 수는 저울 본체의 기하학적 무게 중심이 실제 무게 중심과 일치하도록 하는 원칙에 따라 결정해야 함). 일반적으로 저울 본체의 지지점 수에 따라 여러 개의 센서를 선택합니다. 그러나 전자 훅 저울과 같은 일부 특수 저울의 경우 하나의 센서만 사용할 수 있습니다. 일부 전기 기계 결합 저울의 경우 선택한 센서 수는 실제 상황에 따라 결정해야 합니다.
센서 범위 선택은 저울의 최대 계량 값, 선택한 센서 수, 저울 본체의 무게, 가능한 큰 편향 하중 및 동적 하중과 같은 요소를 종합적으로 평가하여 결정할 수 있습니다. 일반적으로 센서의 범위가 각 센서에 할당된 하중에 가까울수록 계량 정확도가 높아집니다. 그러나 실제 사용에서는 계량 대상 외에도 저울 본체의 무게, 용기 무게, 오프셋 하중 및 진동 충격과 같은 하중이 센서에 존재합니다. 따라서 센서 범위를 선택할 때는 센서의 안전과 수명을 보장하기 위해 다양한 요소를 고려해야 합니다.
센서 범위 계산 공식은 저울 본체에 영향을 미치는 다양한 요소를 충분히 고려한 후 광범위한 실험을 통해 결정됩니다.
공식은 다음과 같습니다.
C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N
C - 단일 센서의 정격 범위; W - 저울 본체의 자체 무게; Wmax - 참조 대상의 최대 순중량; N - 저울 본체에 사용되는 지지점 수; K-0- 보험 계수, 일반적으로 1.2~1.3 범위; K-1- 충격 계수; K-2- 저울 본체의 무게 중심 오프셋 계수; K-3- 풍압 계수.
예를 들어, 최대 계량 용량이 30t이고 자체 무게가 1.9t인 30t 전자 자동차 저울에는 4개의 센서가 장착되어 있습니다. 당시의 실제 상황에 따라 보험 계수 K-0=1.25, 충격 계수 K-1=1.18, 무게 중심 오프셋 계수 K-2-=1.03, 풍압 계수 K-3=1.02를 선택하여 센서의 톤수를 결정합니다.
해결책: 센서 범위 계산 공식에 따르면:
C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N
알려진 바:
C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（30＋1.9）/4＝12.36t
따라서 15t 범위의 센서를 선택할 수 있습니다(센서의 톤수는 일반적으로 10T, 15T, 20t, 25t, 30t, 40t, 50t 등이며, 특별히 맞춤 제작된 경우 제외).
경험상 센서는 일반적으로 범위의 30%에서 70% 사이에서 작동해야 합니다. 그러나 동적 트랙 저울, 동적 트럭 저울, 강철 저울 등과 같이 사용 중에 상당한 충격력이 발생하는 일부 계량 기기의 경우 센서를 선택할 때 일반적으로 범위의 20%에서 30% 사이에서 작동하도록 범위를 확장하여 센서의 계량 여유를 늘려 안전과 수명을 보장해야 합니다.
3、 다양한 유형의 센서의 적용 범위 고려
센서 유형 선택은 주로 계량 유형 및 설치 공간에 따라 달라지며, 적절한 설치와 안전하고 신뢰할 수 있는 계량을 보장합니다. 다른 한편으로는 제조업체의 제안을 고려해야 합니다. 제조업체는 일반적으로 응력 조건, 성능 지표, 설치 형태, 구조 유형 및 탄성체의 재료를 기반으로 센서의 적용 범위를 지정합니다. 예를 들어, 알루미늄 캔틸레버 빔 센서는 가격 책정 저울, 플랫폼 저울, 절단 저울 등에 적합합니다. 강철 캔틸레버 빔 센서는 호퍼 저울, 전자 벨트 저울, 분류 저울 등에 적합합니다. 강철 브리지 센서는 철도 저울, 트럭 저울, 오버헤드 크레인 저울 등에 적합합니다. 컬럼 센서는 자동차 저울, 동적 트랙 저울, 대형 톤수 호퍼 저울 등에 적합합니다.
4、 센서의 정확도 등급도 선택해야 합니다.
센서의 정확도 등급에는 비선형성, 크리프, 크리프 회복, 히스테리시스, 반복성, 감도 등과 같은 기술 지표가 포함됩니다. 센서를 선택할 때 단순히 높은 등급의 센서를 추구하지 말고 전자 저울의 정확도 요구 사항 충족과 비용을 모두 고려하십시오.
센서 레벨 선택은 다음 두 가지 조건을 충족해야 합니다.
1. 기기 입력 요구 사항을 충족합니다. 계량 표시 기기는 센서의 출력 신호를 증폭하고 A/D 변환한 후 계량 결과를 표시합니다. 따라서 센서의 출력 신호는 기기에서 요구하는 입력 신호 크기보다 크거나 같아야 합니다. 즉, 센서의 출력 감도는 센서와 기기 간의 일치 공식으로 표시되어야 하며, 계산 결과는 기기에서 요구하는 입력 감도보다 크거나 같아야 합니다.
센서와 기기 간의 일치 공식:
센서 출력 감도 x 여기 전원 전압 x 저울의 큰 눈금/저울의 분할 수 x 센서 수 x 센서 범위
예를 들어, 최대 분할이 1000 분할인 25kg 계량 포장 저울; 저울 본체는 25kg 범위, 2.0 ± 0.008mV/V 감도, 12V 아치 브리지 전기 압력의 세 개의 L-BE-25 센서를 채택합니다. 저울은 EVT-800A 기기를 채택합니다. 사용된 센서가 기기와 일치할 수 있습니까?
해결책: 상담 후 EVT-800A 기기의 입력 감도는 0.6 μ V/d입니다. 따라서 센서와 기기 간의 일치 공식에 따라 기기의 실제 입력 신호는 다음과 같이 얻을 수 있습니다.
2×12×25/1000×3×25＝8μV/d＞0.6μv/d
따라서 사용된 센서는 기기 입력 감도 요구 사항을 충족하며 선택한 기기와 일치할 수 있습니다.
2. 전체 전자 저울의 정확도 요구 사항을 충족합니다. 전자 저울은 주로 저울 본체, 센서 및 기기의 세 부분으로 구성됩니다. 센서의 정확도를 선택할 때 센서의 정확도는 이론적 계산 값보다 약간 높아야 합니다. 이론은 종종 저울 본체의 강도 차이, 기기의 성능 저하, 저울의 가혹한 작업 환경과 같은 객관적인 조건에 의해 제한되기 때문에 저울의 정확도 요구 사항에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 모든 측면에서 요구 사항을 개선하고 경제적 이점을 고려하여 목표 달성을 보장해야 합니다.
