Yük hücresi, mekanik kuvveti (ağırlığı) elektrik sinyaline dönüştürür. Her yük hücresinin içinde yük altında hafifçe deforme olan metal bir eleman bulunur. Bu elemana gerinim ölçerler bağlanmıştır: esnedikçe veya sıkıştıkça elektrik direnci değişen ince dirençli folyolar. Dirençteki bu değişiklik, uygulanan kuvvetle orantılı ölçülebilir bir voltaj çıkışı üretir. bir kantar , birden fazla yük hücresi güvertenin altına yerleştirilir ve bunların birleştirilmiş elektrik sinyalleri, bir ağırlık okumasını görüntülemek için bir gösterge veya bağlantı kutusu tarafından işlenir.
Temel mekanizma budur. Hermetik sızdırmazlık, sıcaklık telafisi, aşırı yük koruması, dijital çıkış gibi diğer her şey bu temel prensip etrafında inşa edilmiş bir mühendisliktir. Ayrıntıları anlamak önemlidir çünkü yük hücresi seçimi, kurulumu ve bakımı, bir kantar köprüsünün yıllar süren çalışma boyunca ne kadar doğru ve güvenilir performans göstereceğini doğrudan belirler.
Gerinim ölçer, yük hücresi teknolojisini mümkün kılan algılama elemanıdır. Genellikle yüksek dereceli alaşımlı çelik veya paslanmaz çelikten oluşan elastik bir metal gövdenin yüzeyine yapışkanla bağlanmış ince metalik folyo deseninden (tipik olarak nikel-krom alaşımı) oluşur. Metal gövde ağırlık altında deforme olduğunda folyo da onunla birlikte deforme olur. Bu, folyonun elektrik direncini ayar faktörü (GF) tarafından açıklanan ilişkiye göre değiştirir.
Çoğu metalik gerinim ölçer için ayar faktörü yaklaşık olarak 2.0 Bu, %0,1'lik bir gerilimin dirençte %0,2'lik bir değişiklik ürettiği anlamına gelir. Standart 350 ohm'luk bir gerinim ölçer için bu, yaklaşık 0,7 ohm'luk bir direnç değişikliği anlamına gelir; doğru ölçüm yapmak için dikkatli devre tasarımı gerektiren küçük bir değer.
Yük hücreleri, Wheatstone köprüsü konfigürasyonunda düzenlenmiş dört gerinim ölçeri kullanır. İki mastar gergin (yük altında uzar) ve iki mastar (yük altında kısalır) olarak yerleştirilir. Bu düzenleme birkaç kritik avantaj sağlar:
Standart bir uyarma voltajı 5 ila 15 volt DC köprüye uygulanır. Nominal kapasitede köprü milivolt seviyesinde bir çıkış üretir; tipik olarak 2mV/V Bu, 10V'luk bir uyarımın tam yükte 20 mV ürettiği anlamına gelir. Bu sinyal daha sonra güçlendirilir ve işlenir.
Tüm yük hücreleri aynı geometriyi paylaşmaz. Elastik elemanın iç şekli nasıl deforme olacağını belirler; bu da doğruluğu, kapasite aralığını ve farklı kantar konfigürasyonlarına uygunluğunu etkiler.
Bunlar çukura monteli ve yüzeye monteli kantarlarda bulunan en yaygın türdür. Yükü tek bir eksende (düz aşağı) taşıyacak şekilde tasarlanmışlardır ve genellikle silindirik veya gözleme şeklindedirler. Kamyon kantarlarında kullanılan sıkıştırma hücreleri aşağıdaki kapasiteleri yönetir: Hücre başına 50 tondan 150 tona kadar Genellikle tam bir kantar güvertesini destekleyen altı ila on iki hücreden oluşur. Sağlamdırlar, kurulumu kolaydır ve uygun montaj donanımıyla donatıldığında yan yükleri oldukça iyi bir şekilde taşıyabilirler.
Bükme kiriş hücreleri konsol veya çift uçlu kiriş prensibine göre çalışır. Yük, diğer ucunda sabitlenmiş bir kiriş boyunca bir veya iki noktaya uygulanarak bükülmesine neden olur. Maksimum eğilme momenti konumuna yerleştirilen gerinim ölçerler bu deformasyonu yakalar. Bu hücreler, çok sığ bir güverte profiline monte edilebildikleri için düşük profilli platform terazilerinde ve bazı taşınabilir kantar tasarımlarında popülerdir. Genellikle aşağıdaki kapasiteler için kullanılırlar: Hücre başına 20 ton .
Kesme kirişi hücreleri, bükülme veya doğrudan sıkıştırma yerine kesme gerilimini ölçer. Gerinim ölçerler, maksimum kesme gerinimini yakalamak için kiriş eksenine 45 derecelik açıyla yönlendirilir. Bu tasarım, yük uygulama noktasına karşı son derece duyarsızdır; bu, bir aracın aks yükünün kesin bir konuma inmeyebileceği kantar uygulamalarında önemli bir avantajdır. Kesme kirişleri mükemmel doğruluk sunar ve genellikle OIML Sınıf C3 veya daha iyisi ve hem portatif aks kantarlarında hem de kalıcı kantar kurulumlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tek noktalı hücreler, yükün platform üzerinde nereye yerleştirildiğine bakılmaksızın, sınırlar dahilinde doğru okumalar verecek şekilde tasarlanmıştır. Öncelikle daha küçük platform kantarlarında kullanılırlar ve nadiren tam boyutlu kamyon kantarlarında bulunurlar. Bununla birlikte, hızlı yol kenarı kontrol kontrolleri için kullanılan bazı aks balatası kantarlarında da görülürler.
| Yük Hücresi Tipi | Tipik Kapasite Aralığı | Ortak Kantar Kullanımı | Temel Avantaj |
|---|---|---|---|
| Sıkıştırma | Hücre başına 50–150 ton | Çukura monte kamyon kantarları | Yüksek kapasiteli, sağlam |
| Bükme Kirişi | Hücre başına 20 tona kadar | Düşük profilli platformlar | Kompakt kurulum |
| Kesme Kirişi | Hücre başına 5–50 ton | Taşınabilir ve sabit akslı kantarlar | Yük noktası duyarsızlığı |
| Tek Nokta | 5 tona kadar | Aks balatası terazileri | Platform genelinde tek tip yanıt |
Bir yük hücresinin tek başına nasıl çalıştığını anlamak resmin yalnızca bir parçasıdır. Bir kantar kurulumunda birden fazla yük hücresi birlikte çalışır ve ekranda bir ağırlık değeri görünmeden önce sinyalleri birkaç işlem aşamasından geçer.
Kantar platformunun altındaki her yük hücresi, taşıdığı kuvvetle orantılı olarak milivolt düzeyinde bir sinyal üretir. Bir aracın yükü asla mükemmel bir şekilde merkezlenmediğinden, tek tek hücreler eşit olmayan paylara sahiptir. Asimetrik olarak park edilmiş 60 tonluk bir kamyon, bir köşe hücresine 12 ton, diğerine 8 ton yük getirebilir.
Tüm ayrı hücre kabloları bir bağlantı kutusuna (toplama kutusu da denir) gider. İçeride sinyaller dirençli toplama ağları yoluyla pasif olarak veya amplifikasyon yoluyla aktif olarak birleştirilir. Pasif toplama bağlantı kutuları, hücre duyarlılığındaki farklılıkları ayarlamak için trim dirençleri kullanır ve herhangi bir tek hücre üzerindeki 1 tonluk yükün, toplanan çıktıya aynı katkıyı üretmesini sağlar. Bu kalibrasyon adımı kritik öneme sahiptir: Bu adım olmadan, yükün kantar platformu üzerindeki konumu son okumayı etkileyecektir.
Toplanan milivolt sinyali (hala çok küçük) ağırlık göstergesine gider. İçeride hassas bir enstrümantasyon amplifikatörü, sinyali tipik olarak 0-10 volt aralığına yükseltir. Bir analog-dijital dönüştürücü (ADC) daha sonra güçlendirilmiş sinyali örnekler. Modern kantar göstergelerinin kullanımı 24 bit ADC'ler Ölçüm aralığı boyunca 16 milyondan fazla ayrık adım sağlayan. Bu çözünürlük, yasal olarak gerekli olan ekran artışından çok daha iyidir ve istikrarlı ve gürültüye dayanıklı bir okuma sağlar.
Ham ADC verileri gürültülüdür. Rüzgar yükü, araç titreşimi ve elektriksel parazitlerin tümü hızlı dalgalanmalara neden olur. Göstergenin mikroişlemcisi, sabit bir ağırlık değeri elde etmek için dijital filtreleme algoritmaları (genellikle yapılandırılabilir ortalama veya frekans bazlı filtreler) uygular. Görüntülenen son değer, ticareti yasal olan kantarlar için tipik olarak onaylanmış ölçek aralığına yuvarlanır. 20 kg 60 tonluk bir ölçek için.
Bir kantar için yük hücrelerini seçerken, veri sayfası numaraları doğrudan ölçüm kalitesini tahmin eder. İşte her spesifikasyonun pratikte gerçekte ne anlama geldiği.
Hücrenin maksimum yükü doğru bir şekilde ölçmek için tasarlanmıştır. Güvenlik açısından yük hücreleri aynı zamanda güvenli aşırı yüke göre de derecelendirilmiştir; genellikle Nominal kapasitenin %150'si —ve genellikle kalıcı hasardan önce nihai bir aşırı yük %300 . Altı hücre tarafından desteklenen 60 tonluk brüt araç ağırlığını taşıyan bir kantar köprüsü, yük dağılımı dikkate alındığında her biri en az 15 tonluk hücrelere ve ayrıca araç girişi sırasında dinamik yükleme için yeterli aşırı yük marjına ihtiyaç duyar.
OIML (Uluslararası Yasal Metroloji Örgütü) yük hücrelerini Sınıf A'dan (en yüksek doğruluk) Sınıf D'ye (en düşük) kadar sınıflandırır. Kantar yük hücreleri tipik olarak Sınıf C3 veya C4 Burada sayı, maksimum doğrulama aralığı sayısını (sırasıyla 3.000 veya 4.000) gösterir. 60 tonluk bir kantar köprüsünde kullanılan bir C3 yük hücresi, standart kantar gereksinimlerine uygun olarak 60.000 kg ÷ 3.000 = 20 kg'lık bir ekran artışını destekleyebilir.
Bu spesifikasyon, doğrusal olmama ve gecikme hatalarını, genellikle nominal çıkışın yüzdesi olarak ifade edilen tek bir değerde birleştirir. Bir C3 yük hücresi için birleşik hata tipik olarak Nominal çıkışın ±%0,023'ü veya daha iyisi . Tam yükte 2 mV/V üreten 20 ton kapasiteli bir hücrede bu, 0,9 mikrovolttan daha düşük bir hataya karşılık gelir; bu, sinyal zincirinin korunması için dikkatli koruma ve kablolama uygulamaları gerektiren olağanüstü derecede küçük bir değerdir.
Dış mekan kantar kurulumlarında kullanılan yük hücreleri önemli sıcaklık değişimleriyle karşı karşıyadır. İki sıcaklık katsayısı önemlidir:
-10°C ile 50°C arasında (60 derecelik bir aralık) çalışan bir dış mekan kantar köprüsünde, TK Açıklığı %0,008/10°C olan bir hücre, %0,048 . 60 tonluk bir ölçekte bu, yalnızca sıcaklığa atfedilebilecek 29 kg'lık bir sürüklenmedir. Kantar kalibrasyonunun her zaman çalışma sıcaklığında yapılmasının ve periyodik yeniden doğrulamanın yasal olarak gerekli olmasının nedeni budur.
Kantar yük hücreleri, genellikle su baskını, çamur ve basınçlı yıkamaya maruz kalan çukur ortamlarında, açık havada kalıcı olarak kurulur. Kantar yük hücreleri için kabul edilebilir minimum IP derecesi: IP67 (toz geçirmez ve 1 metreye kadar geçici suya dalmaya dayanıklıdır). Birçok kurulum şunları belirtir: IP68 veya IP69K ikinci derece, yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıktaki su jetlerine izin verir; kantar güvertesini düzenli olarak temizleyen alanlar için uygundur.
Geleneksel yük hücreleri analog bir milivolt sinyali üretir. Geçtiğimiz yirmi yılda, bir ADC'yi ve mikroişlemciyi doğrudan yük hücresi gövdesinin içine entegre eden dijital yük hücreleri, kantar kurulumlarında giderek daha yaygın hale geldi. Fark pratik açıdan önemlidir.
Analog hücreler daha basit, daha ucuzdur ve piyasadaki hemen hemen tüm ağırlık göstergeleri ile uyumludur. Milivolt sinyalleri, uzun kablolar boyunca elektromanyetik girişime (EMI) karşı hassastır; bu, ağır makinelerin bulunduğu büyük endüstriyel tesislerde gerçek bir endişe kaynağıdır. Sinyal bozulması sorun yaratmadan önce maksimum pratik kablo uzunluğu yaklaşık olarak 100 ila 150 metre standart korumalı kabloyla.
Dijital yük hücreleri, gerinim ölçer sinyalini hücre muhafazasının içindeki dijital bir değere dönüştürür ve verileri bir seri veri yolu (tipik olarak RS-485 veya CAN veri yolu) aracılığıyla iletir. Temel avantajlar şunları içerir:
Farklı üreticilerin hücreleri genellikle uyumsuz iletişim protokolleri kullandığından, maliyet (dijital yük hücreleri önemli ölçüde daha pahalıdır) ve satıcıya bağlılıktır.
Doğru montaj hücre kalitesi kadar önemlidir. Kusursuz şekilde belirlenmiş bir yük hücresinin yanlış takılması hatalı ve dengesiz okumalara neden olacaktır. Kantar yük hücresi montaj sistemleri aynı anda birçok şeyi başarmalıdır.
Yük hücreleri tek eksendeki kuvveti ölçmek için tasarlanmıştır. Araç frenlemesinden, döşemenin termal genleşmesinden veya döşemenin yanlış hizalanmasından kaynaklanan yan yükler hataya neden olur ve yorgunluğu hızlandırır. Montaj düzenekleri, eksen dışı kuvvetlerin mekanik olarak reddedilmesini sağlamak için külbütör pimleri, yük düğmeleri veya kendiliğinden hizalanan yük hücresi tabanları kullanır. Külbütör pimi montajı, hücrenin herhangi bir yönde hafifçe eğilmesine olanak tanır ve uygulanan herhangi bir kuvvetin yalnızca dikey bileşenini algılama elemanına aktarır.
18 metre uzunluğundaki çelik kantar tabliyesi yaklaşık olarak genişleyecek 10mm Ilıman bir iklimde kış ve yaz sıcaklıkları arasındaki fark (yaklaşık 11,7 × 10⁻⁶ /°C'lik bir termal genleşme katsayısı ve 50°C sıcaklık aralığı kullanılarak). Montaj donanımı bu harekete bağlanmadan izin vermelidir. Sabit uçlu ve serbest uçlu montaj konfigürasyonları, döşemeyi bir uçta sabitleyerek ve diğer uçta kısıtlı kayma hareketine izin vererek termal genleşmenin bir yük değişikliği olarak yorumlanmasını önleyerek bu sorunu çözer.
Bazı yük hücresi montaj tasarımlarında, merkez dışı yükleme sırasında döşemenin hücrelerden kalkmasını önlemek için bağlama cıvataları veya tutma klipsleri kullanılır. Kaldırma sınırlaması olmadığında, kantarın bir ucuna yakın bir eksantrik yük, karşı ucun yükselmesine neden olarak hücrelerin yükten çıkmasına ve önemli bir hataya neden olabilir. Yukarıya doğru güverte hareketini 2-3 mm ile sınırlayan kontrol çubuğu düzenekleri, kaliteli kantar kurulumlarının standart bir parçasıdır.
Yük hücreleri sağlamdır ancak yıkılmaz değildir. Nasıl arızalandıklarını bilmek, bakım ekiplerinin sorunları, önemli tartım hatalarına veya komple sistem arızalarına neden olmadan önce tespit etmelerine yardımcı olur.
Kablo giriş noktaları hasar görürse, kablo konnektörleri düzgün şekilde kapatılmamışsa veya hücre gövdesi fiziksel olarak çatlamışsa IP68 dereceli hücreler bile tehlikeye girebilir. Gerinim ölçerlere ulaşan nem, folyonun korozyonuna, yapışkanlık özelliklerinde değişikliklere ve sonuçta köprü kolları arasında elektrik kaçağına neden olur. Semptom tipik olarak sıfır okumada kademeli bir sapma ve artan dengesizliktir. Köprü devreleri ile hücre gövdesi arasındaki yalıtım direncinin kontrol edilmesi (aşılmalıdır) 5.000 MΩ sağlıklı bir hücrede) standart bir teşhis adımıdır.
Tek bir şiddetli aşırı yük (bir aracın güverteye hızlı bir şekilde çarpması veya bir vincin beklenmedik bir şekilde ağır bir yükü indirmesi nedeniyle) elastik elemanı plastik olarak deforme edebilir. Hücrenin sıfır noktası bir kez deforme olduğunda kalıcı olarak kayar ve yeniden kalibre edilemez. Yorgunluk milyonlarca yükleme döngüsünde birikir; Çoğu kaliteli kantar hücresi aşağıdaki özelliklere göre derecelendirilmiştir: 10 milyon veya daha fazla döngü nominal kapasitededir, ancak şok yükleme ve aşırı yükleme, yorulma ömrünü önemli ölçüde azaltır.
Yük hücresi kabloları kantar tabliyelerinin altında açıkta kalan konumlardan geçer. Kemirgen hasarı, döşeme hareketinden dolayı tekrarlanan esneme ve enkazdan kaynaklanan fiziksel ezilme, kablo arızasının yaygın nedenleridir. Hasarlı bir koruma veya sinyal iletkenindeki kısmi bir kopma, gürültüye, ofset hatalarına veya tamamen sinyal kaybına yol açar. Kablo kanalının korunması ve düzenli görsel inceleme, sistem ömrünü uzatan basit önleyici tedbirlerdir.
Paslanmaz çelik yük hücresi gövdeleri korozyona dayanıklıdır ancak çevredeki yumuşak çelik montaj donanımı (yük hücresi tabanları, kontrol çubukları, montaj cıvataları) değildir. Aşınmış donanım tutukluk yapabilir, termal genleşme sırasında gerekli küçük hareketleri önleyebilir ve yük hücresine yan kuvvetler uygulayabilir. Montaj donanımı için yıllık inceleme ve yağlama programı minimum bakım gereksinimidir.
Bir yük hücresinin milivolt cinsinden çıkışı, bilinen referans ağırlıklarına göre kalibre edilene kadar anlamsızdır. Kalibrasyon, elektrik çıkışı ile görüntülenen ağırlık arasındaki matematiksel ilişkiyi kurar ve periyodik yeniden kalibrasyon, ilişkinin sapmadığını doğrular.
Kantar kalibrasyonu için altın standart, güverteyi bilinen kütleye sahip sertifikalı test ağırlıklarıyla yüklemektir; genellikle M1 veya F2 sınıfı sertifikalı kütleler Ulusal standartlara göre izlenebilir. Gösterge, görüntülenen değerin, tüm ölçüm aralığı boyunca birden fazla noktada uygulanan ağırlıkla eşleşecek şekilde ayarlanır. 60 tonluk bir kantar için kalibrasyon tipik olarak maksimum kapasitenin 0, %20, %50 ve %100'ünde test yüklerini içerir.
Tam kapasiteli bir kalibrasyon için yeterli test ağırlıklarının taşınması ve taşınması pahalıdır ve lojistik açıdan zorludur. Hidrolik yük hücresi referans cihazı veya ağırlığı doğrulanmış bir araç kullanan ikame ağırlık yöntemleri, kalibrasyon kontrollerinin daha düşük maliyetle yapılmasını sağlar. Bu yöntemler, ilk kalibrasyonun ölü ağırlıklarla yapılması koşuluyla, tam ölü ağırlık kalibrasyonları arasında periyodik doğrulama için birçok ulusal ağırlık ve ölçü otoritesi tarafından kabul edilmektedir.
Ticaret için kullanılan kantarların (müşterilere ağırlığa göre faturalandırma, araç uyumluluğunu kontrol etme veya mali ölçüm) yetkili bir denetim kuruluşu tarafından periyodik olarak doğrulanması gerekir. Avrupa Birliği'nde, Otomatik Olmayan Tartım Aletleri (NAWI) Direktifi, ticari kantarlar için izin verilen maksimum hataları (MPE) belirler: ±0,5 ölçek aralıkları ilk doğrulamada ve ±1 ölçek aralığı hizmette. Doğrulama aralıkları yetki alanına göre değişir ancak genellikle 1 ila 2 yıl .
Bakımı iyi yapılmış bir kantar köprüsündeki yük hücreleri uzun süre boyunca doğru kalmalıdır. 10 ila 20 yıl . Bu hizmet ömrüne ulaşmak, birkaç temel alana tutarlı bir şekilde dikkat edilmesini gerektirir.
Kantar köprüsü altındaki yük hücrelerinin sayısı ve yerleşimi, hem ölçüm doğruluğunu hem de sistem yedekliliğini etkiler. Tek bir evrensel standart yoktur; konfigürasyonlar güverte uzunluğuna, beklenen araç tiplerine ve doğruluk gereksinimlerine göre seçilir.
Standart 18 metrelik tek platformlu bir kantar tipik olarak şunları kullanır: 6 yük hücresi : üç ana kirişin her birinin altında iki adet. Bu, iyi bir yük dağılımı ve yeterli yedeklilik sağlar; eğer bir hücre arızalanırsa, sistem genellikle arızayı büyük bir hatadan ziyade dengesiz bir köşe okuması yoluyla tespit edebilir. Bazı yüksek hassasiyetli uygulamalar şunları kullanır: 8 hücre Daha iyi kapsama alanı için dört çapraz kirişin altında.
Her bir güvertenin bağımsız dingil gruplarını ayrı ayrı tarttığı çok katlı dingilli kantar köprüleri, her bir hücre grubunun bağımsız olarak işlendiği, her bir güvertenin altında ayrı hücre setleri gerektirir. Dört katlı dingilli bir kantarın kullanabileceği 16 ila 24 yük hücresi Toplamda her grup, bireysel aks okumalarının toplamının, araç bir bütün olarak tartıldığında ölçülen toplam araç ağırlığına eşit olmasını sağlamak için bağımsız olarak kalibre edilir.
Hücre yerleşim simetrisi önemlidir. Asimetrik olarak yerleştirilmiş hücreler, döşeme yüzeyi boyunca eşit olmayan bir hassasiyet haritası oluşturur: bir hücre kümesinin yakınındaki yükler, hücrelerin ortasında konumlandırılmış yüklerden daha doğru şekilde kaydedilir. Kaliteli kurulum uygulaması, her köşeye yerleştirilen bir referans kütlesi kullanılarak tamamlanmış bir kurulumun köşe hassasiyetinin kontrol edilmesini ve okumaların karşılaştırılmasını içerir. İyi dengelenmiş bir kurulum gösterir ±%0,1'den az değişim köşe pozisyonları boyunca.
Eklemek: Bina 3, No. 355, Xiangshan East Road, Binhai Ekonomik Kalkınma Bölgesi, Cixi City, Ningbo, Zhejiang, Çin.
Tel: +86-18969402526
Telefon: +86-0574-86864809
E-posta:
