Цифровые тензометрические весы

В текущее время обширное распространение в быту и на производстве получили рычажные, пружинные весы. Недочеты таких весов: низкая точность и быстродействие, неудобство считывания результатов измерений, отсутствие способности обработки результатов измерений и оперативного предоставления в требуемой форме (таблиц, графиков и т.п.). Перспективное направление развития весоизмерительной техники связано с возможными способностями обеспечения высокоточных измерений при помощи тензодатчиков силы и микропроцессорной техники.

Разрабатываемые цифровые тензометрические весы (бытовые с измерением нагрузки до 10 кг, напольные с нагрузкой до 150 кг) состоят из 2-ух главных частей: грузоприемной платформы с тензодатчиками и микропроцессорного устройства (МПУ). В качестве тензодатчиков могут быть применены как серийно выпускаемые датчики класса точности 0.05.0.15, так и разработанные специально датчики, к примеру, комфортные для внедрения в компактных бытовых весах. Обобщенная схема цифровых тензометрических весов представлена на рисунке 1.

МПУ употребляется для усиления сигналов датчиков, преобразования в цифровой код, опроса измерительных каналов, обработки результатов измерений. МПУ позволяет опрашивать до 7 измерительных каналов, проводить линеаризацию градуировочных черт датчиков и суммирование результатов нескольких измерений. Свойства МПУ совместимы с выпускаемыми индустрией тензодатчиками. Эксплуатационные способности цифровых тензометрических весов существенно расширяются c объединением с компьютером. Это дозволит, к примеру, вести непрерывное слежение за конфигурацией массы в течение долгого периода времени в тех либо других процессах, с регистрацией в данные моменты времени. Получаемые данные предоставляется показывать в виде графиков либо таблиц конфигурации массы.

Микропроцессорное устройство (МПУ), представленное на рис.1, состоит из последующих главных блоков: усилитель аналогового сигнала, АЦП, схемы дешифрации, процессора, блока регистров. Усилитель употребляется для усиления низковольтного сигнала от датчика до уровня сигнала, который может конвертировать АЦП. АЦП дискретизирует выходные сигналы датчиков силы. АЦП выполнен на микросхеме MAX118CPI. Плюсы микросхемы: цифровой интеейс совместимый с процессором, возможность опроса до 7 аналоговых каналов с частотой 1.23MHz, время перевода в дискретную форму (660 ns), низкое энергопотребление 40 mW в рабочем режиме и 5 mW в режиме отключения. После перевода в цифровую форму данные выдаются на 8 разрядную шину данных.

В МПУ употребляется процессор AT89C51. Выбор этого типа процессора обоснован тем, что однокристальные микро-ЭВМ семейства АТ89 программно и аппаратно совместимы с микроконтроллерами семейства MCS51 компании Intel и русскими микроконтроллерами серий 1816/51 и 1830/51. Они отличаются внедрением в их в качестве внутренней неизменной памяти репрограммируемого запоминающего устройства с электронным стиранием записи (Flash memory), что значительно упрощает функцию репрограммирования, позволяет делать запись кодов в постоянную память после установки микроконтроллера в аппаратуре и понижает цена микросхемы по сопоставлению с микроконтроллерами со стиранием памяти ультрафиолетовым облучением. В МПУ употребляется блок регистров, потому использована схема дешифрации. Она выдает разрешающий сигнал одной либо другой микросхеме на выдачу данных, приходящих по одной шине. Схема собрана на микросхеме К555ИД4, которая позволяет обслуживать два регистра. Блок регистров, употребляется для временного хранения инфы, поступаемой от процессора, и следующей выдачей ее на 7 сегментные индикаторы.

После подачи напряжения питания на схему, происходит инициализация процессора, проверяется работоспособность всех устройств, входящих в МПУ. Воззвание процессора к АЦП делается методом посылки адреса аналогового канала. После чего начинается преобразование аналогового сигнала в дискретный сигнал. Во время преобразования процессор находится в режиме ожидания конца преобразования. После возникновения сигнала от АЦП, подтверждающего окончание преобразования, данные считываются во внутренние регистры процессора. Дальше процессор производит обработку данных: линеаризацию, учитывает температурную погрешность, переводит значение напряжения в значение массы, которое потом в двоичнодесятичном виде передается в блок регистров, из которых, потом выводится приобретенное значение на 7 сегментные индикаторы.

Для бытовых весов в качестве датчика употребляется железное кольцо, сделанное из стали 30ХГН3МА и закаленное до 30 HRC. На внутреннюю и внешнюю стороны кольца наклеиваются тензорезисторы сопротивлением 400. соединенные в мостовую схему. Кольцо верхней стороной крепится к крепежному устройству, а к нижней стороне крепится, в простом случае крюк, на который помещается груз. Крепежное устройство позволяет, при маленьких отклонениях от вертикального положения корпуса самих весов, выровнять датчик в вертикальное положение, тем уменьшить погрешность измерений. В напольных весах подразумевается использовать серийно выпускаемые тензодатчики силы.

Как самостоятельно сделать весы электронные

Чтоб сделать весы электрические без помощи других, нужны некие познания в области электроники и программирования. Мы же попробуем разглядеть, с чего состоят весы и без чего не обойтись при их производстве. Составляющие электрических весов можно рассматривать в 2-ух качествах:

К наружным составным частям можно отнести:

  • Весопроцессор. Он вмещает в себя весь функционал и механизм обработки данных, приобретенных с весов. Обычно весопроцессором именуют отдельный блок с экраном, кнопками и внутренними микросхемами.
  • Клавиатура. На ней должны быть числа от 0 до 9, многофункциональные кнопки. Клавиатуры могут быть разных типов.
  • Экран для показаний веса и других данных. Для начала будет довольно сделать весы, которые будут демонстрировать хотя бы вес.
  • Платформа. Платформа должна быть высококачественной и подходящего размера. Можно взять пример с имеющихся моделей на рынке.
  • Корпус. Необходимо будет продумать каркас, куда поместить все внутренности.
  • Ножки. Ножки обязательно должны быть регулируемыми. Ведь очень важно для точности, чтобы устройство стояло по уровню.

Внутренне электронные весы гораздо сложнее.

Положив на платформу груз, осуществляется давление на эту платформу за счет силы тяжести. В зависимости от массы, сила, с которой груз будет давить на платформу, изменится прямо пропорционально. А на табло уже получаются значения в виде цифр. Чтобы преобразовать информацию от силы давления на платформу в графический вид, задействованы такие устройства:

Чтобы сделать весы самостоятельно необходимо детально ознакомится с каждым устройством, каких они бывают типов и какое именно вам необходимо. Вообще, сконструировать торговые или промышленные весы самостоятельно сложно, однако реально. Компания Унипро с радостью поможет вам в этом. Вы можете звонить консультироваться и покупать у нас все необходимые детали.

Главной составляющей электронных весов можно назвать тензодатчик. Начнем с его рассмотрения. Тензометрический датчик получил свое название из-за встроенного внутри тензорезистора. Именно тензорезистор выполняет основную функцию тензодатчика. Свойства те нзо резистора таковы, что он меняет свое сопротивление в зависимости от деформации. Этот принцип взят в основу разработки датчиков веса для современных устройств.

Когда на платформу поступает груз, тензодатчик весовой, находящийся под ней, испытывает нагрузку и деформируется, а вместе с ним претерпевает изменения и те нзо резистор. У последнего меняется сила сопротивления.

В то же время на тензодатчик подается напряжение, которое на выходе имеет измененное значение за счет воздействия с те нзо резистором. Значение выходного напряжения – это то, что требуется получить от тензодатчика.

Затем в действие вступает аналого-цифровой преобразователь. Он получает значение напряжения из тензодатчика и преобразовывает его в цифровой вид. Затем отправляет на обработку на микроконтроллер. Процессор анализирует значение напряжения и делает выводы о массе груза на платформе. Конечно, все это происходит очень быстро. Чтобы самостоятельно делать весы в домашних условиях, нужно понимать принцип работы тензодатчика и всей системы электронных весов.

Купить тензодатчик вы можете в Компании Унипро. В продаже имеются разные типы тензодатчиков, из разных категорий и разная на тензодатчик цена. Вы обязательно найдете то, что нужно.

Самые распространенные типы тензодатчиков:

  • Одноточечный тензодатчик – устанавливается в весы один под платформу по центру. Предназначен для торговых, напольных, фасовочных, технических, балочных весов.
  • Балочный тензометрический датчик на сдвиг или на изгиб. Применяют его для платформенных электронных весов и подобных конструкций.
  • Стержневой тензодатчик нужен для тяжелых и габаритных весов – автомобильных, вагонных, бункерных. Подходит для грузов от 20 тонн.
  • S-образный датчик веса применяют для подвесных и крановых электронных весов.
  • Сдвоенная балка – для измерения массы от 10 тонн – для транспортных взвешиваний.

Выбирая тензодатчик, проверьте, в каких условиях будет он использоваться. В плане применения тензометрических датчиков, очень важна степень защиты от влаги и пыли. С связи с этим существуют отдельные классификации.

Также ознакомьтесь со схемой подключения тензодатчика перед его установкой. Очень важно, чтобы от датчика до АЦП шел целый, неповрежденный, несоединенный кабель. Причем кабель должен быть не обычным, а сверх качественным. Ведь малейшие влияния температуры, влажности, атмосферного давления могут повлиять на значение напряжения. А именно данное напряжение необходимо передать по кабелю без изменений. И звоните для консультации в офис Унипро – мы расскажем, какие существуют нюансы при работе с тензометрией.

Чтобы вам было проще конструировать свои собственные электронные весы, вы можете купить у нас готовый весопроцессор.

Весопроцессор сразу решит проблему соединения АЦП, микропроцессора, экрана, клавиатуры, других микросхем. Также вам не нужно будет думать над программированием весов электронных.

Весопроцессор может быть разным, в зависимости от типа весов и максимального предела взвешивания. Но у нас в наличии разнообразные варианты весопроцессоров. Чтобы было быстрее – звоните нашим менеджерам. Они помогут подобрать и блок индикации, и тензодатчик.

Весоизмерительный терминал – это другое название весопроцессора. Также вы можете встретить название весовой индикатор. Подбирать его можно по разным параметрам:

  • Количество возможных подключений тензодатчиков (от 4 до 8);
  • Тип экрана – жидкокристаллический или светодиодный, с подсветкой или без нее;
  • Степень защиты от влаги и пыли. IP53, IP54, IP64, IP65;
  • Наличие интеейсов для подключения к другим устройствам;
  • Функционал – функция усреднения массы, стабилизация показаний, тарирование, установка нуля, сума значений показаний.
  • Для индикаторов веса также имеет значение температурный режим работы и влажность;
  • Питания весоизмерительного терминала – от аккумулятора, от сети 220В или комбинированное.

Необходимые компоненты

Для данного проекта мы подобрали по возможности простые и недорогие компоненты, которые можно приобрести в любом магазине электронных компонентов.

  • Плата Arduino Nano (купить на AliExpress).
  • Датчик веса/нагрузки (Load cell) с допустимой нагрузкой до 10 кг (купить на AliExpress).
  • Модуль усиления HX711 (купить на AliExpress).
  • ЖК дисплей 16х2 с модулем интеейса I2C (купить на AliExpress).
  • Резистор 1 кОм – 2 шт. (купить на AliExpress).
  • Светодиод – 2 шт. (купить на AliExpress).
  • Зуммер (Buzzer) (купить на AliExpress).
  • Батарея на 7.4V (если вы хотите сделать весы портативными/переносными) (купить на AliExpress).
  • Регулятор напряжения LM7805 (купить на AliExpress).

Внешний вид используемых в проекте компонентов показан на следующем рисунке.

тензодатчиках, корпус

Схема проекта

Схема электронных весов на основе платы Arduino и датчике веса представлена на следующем рисунке.

Датчик веса (load cell) имеет 4 провода: красный, черный, зеленый и белый. Цвета этих проводов могут изменяться в зависимости от производителя датчика, поэтому не стоит всецело доверять цвету проводов – лучше доверяйте даташиту на купленный вами датчик. Подключите красный провод датчика веса к контакту E модуля HX711, черный провод – к E-, белый – к A, а зеленый – к A-. Выходной контакт модуля (Dout) HX711 и его контакт синхронизации подключите к контактам D4 и D5 платы Arduino. Одни концы кнопок подключите к контактам D3, D8, D9 платы Arduino, а другие их концы – к общему проводу схемы (ground). Мы используем ЖК дисплей 16х2 с модулем интеейса I2C, поэтому подключите его контакты SDA и SCL к контактам A4 и A5 платы Arduino соответственно. Подключите общий провод (ground) ЖК дисплея и модуля HX711 к «земле» платы Arduino, а их контакты питания подключите к контакту 5V платы Arduino. Все компоненты нашей схемы работают от напряжения 5V, поэтому в схему мы добавили регулятор напряжения LM7805. Но если вы не хотите делать весы портативными, то вы можете просто запитать плату Arduino от компьютера с помощью USB кабеля.

Преодолеем кризис вместе, или весы своими руками. Часть 1.

З.Г. Авзалов, В.А. Афанасьев, А.А. Железнов, Н.М. Киреенко, М.В. Сенянский.

За окном не только весна, но и мировой финансовый кризис. Погоду изменить нельзя, но с кризисом бороться можно! Просто надо работать гораздо эффективнее, чем раньше – производить, взвешивать и учитывать производимую продукцию. На современные весы, конечно, нужны деньги. Если вы ведете внутренний производственный учет, ваши «умелые пионерские руки» помогут сэкономить немалые деньги.

Дело в том, что поверенные госповерителем областного Центра стандартизации и метрологии (ЦСМ) весы необходимы при денежных расчетах за продукцию или сырье между юридическими и физическими лицами. Для внутреннего производственного или технологического учета достаточно весов или систем, которые просто откалиброваны эталонными мерами массы (гирями). Такие весовые системы обычно принято называть ТВЭУ, что означает – тензометрическое весоизмерительное устройство.

Крупнейший в России производитель весоизмерительного оборудования — компания «Тензо-М» производит все элементы весов и дозаторов

Для создания ТВЭУ элементы своеобразного весового конструктора: весоизмерительные тензодатчики, узлы их встройки, вторичные электронные приборы (преобразователи) или весовые терминалы (ВТ), а также сами грузоприемные устройства – платформы, бункера, балки и баки – Вы приобретаете в компании «Тензо М».

Далее производите сборку, настройку и калибровку системы, Своеобразная весоизмерительная IКЕA. Обоюдные выгоды очевидны — вы экономите на сборке монтаже и настройке системы, а сотрудники компании «Тензо-М» не отвлекаются на командировки по монтажу и наладке, сосредотачиваясь только на производстве. Так мы вместе прорываемся через кризис и выживаем.

Начнем с простейших примеров. Взвесьте, например, цистерну с молоком. Тогда Вы будете круглосуточно контролировать движение этого продукта. Сама цистерна у вас, конечно же, есть. Это же экономия. Теперь надо встроить датчики под ее ноги Датчики должны, быть, конечно, изготовлены из нержавеющей стали и обязательно отечественного производства. иначе нам не преодолеть кризис! Датчики подключаются к весовому терминалу через коммутационную коробку. Обо всех этапах этой работы мы и расскажем в следующих номерах журнала.

Точность взвешивания, которую Вы получаете, будет зависит от каждого элемента системы, но все начинается с «головы». электронного микропроцессорного весового терминала. Ему мы посвятим эту первую публикацию, а в следующих номерах расскажем о датчиках, узлах и правилах встройки, о программном обеспечении и, главное, о том, как получить наиболее точный результат.

Для самостоятельного творчества пользователей в конце прошлого года мы разработали и запустили в серию свой «антикризисный продукт». новый «народный» весовой терминал TV-003/05Н, пришедший на смену прибору-ветерану TV-003/05Д, десятки тысяч штук которого успешно трудятся в составе весов и систем на предприятиях России и ближнего зарубежья. Своей надежностью и безотказностью они заслужили отличную репутацию.

В настоящее время конкурентов у терминала TV-003/05Н нет – привлекательная цена, современный дизайн и удобство работы делают его незаменимым помощником при решении весоизмерительных задач в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Он позволяет осуществлять подключение практически любых типов весовых платформ или устройств с аналоговыми тензометрическими датчиками. Терминал может устанавливаться везде, где требуется строгий учет веса получаемых и отгружаемых товаров. И, конечно же, идеален для ТВЭУ.

TV-003/05Н «умеет» горазда больше, чем просто взвешивать – он незаменимый помощник в сборке, обработке и передаче информации о весе, а также в оформлении необходимых документов.

TV-003/05Н отличается от аналогов следующими преимуществами:

Элементная база прибора полностью индустриального исполнения. При калибровке терминала можно компенсировать нелинейность весоизмерительной системы в целом. Высокая разрешающая способность и широкий фиксированный входной диапазон позволяют использовать тензометрические датчики с рабочим коэффициентом передачи от 1 до 3 мВ/В.

Качество выпускаемых терминалов, как и других видов продукции, выпускаемых «Тензо-М», обеспечивается системой менеджмента качества компании, сертифицированной по стандарту ISO 9001: 2000 Британским институтом стандартов (BSI), являющимся «прародителем» стандартов этой серии.

Для ТВЭУ очень важно то, что корпус прибора TV-003/05Н изготовлен из «нержавейки». Это позволяет проводить регулярную влажную уборку производственного помещения. Кроме того, в самих взвешиваемых емкостях могут находиться различные жидкости, в том числе и агрессивные. Еще более важным, с точки зрения повышения надежности и герметичности, является то, что в отличие от всех извечных аналогов в нашем терминале использованы высококачественные герметичные электрические разъемы, обычно устанавливаемые в приборы существенно более дорогой ценовой категории.

В следующих статьях мы расскажем о том, как спроектировать ТВЭУ, подобрать для него тензодатчики и узлы их встройки, как грамотно провести калибровку и избежать «детских» ошибок. Успехов всем нам, российским аграриям и производственникам, в преодолении кризиса! Вместе мы победим!

Преодолеем кризис вместе, или весы своими руками. Часть 1.

З.Г. Авзалов, В.А. Афанасьев, А.А. Железнов, Н.М. Киреенко, М.В. Сенянский.

За окном не только весна, но и мировой финансовый кризис. Погоду изменить нельзя, но с кризисом бороться можно! Просто надо работать гораздо эффективнее, чем раньше – производить, взвешивать и учитывать производимую продукцию. На современные весы, конечно, нужны деньги. Если вы ведете внутренний производственный учет, ваши «умелые пионерские руки» помогут сэкономить немалые деньги.

Дело в том, что поверенные госповерителем областного Центра стандартизации и метрологии (ЦСМ) весы необходимы при денежных расчетах за продукцию или сырье между юридическими и физическими лицами. Для внутреннего производственного или технологического учета достаточно весов или систем, которые просто откалиброваны эталонными мерами массы (гирями). Такие весовые системы обычно принято называть ТВЭУ, что означает – тензометрическое весоизмерительное устройство.

Крупнейший в России производитель весоизмерительного оборудования — компания «Тензо-М» производит все элементы весов и дозаторов

Для создания ТВЭУ элементы своеобразного весового конструктора: весоизмерительные тензодатчики, узлы их встройки, вторичные электронные приборы (преобразователи) или весовые терминалы (ВТ), а также сами грузоприемные устройства – платформы, бункера, балки и баки – Вы приобретаете в компании «Тензо М».

Далее производите сборку, настройку и калибровку системы, Своеобразная весоизмерительная IКЕA. Обоюдные выгоды очевидны — вы экономите на сборке монтаже и настройке системы, а сотрудники компании «Тензо-М» не отвлекаются на командировки по монтажу и наладке, сосредотачиваясь только на производстве. Так мы вместе прорываемся через кризис и выживаем.

Начнем с простейших примеров. Взвесьте, например, цистерну с молоком. Тогда Вы будете круглосуточно контролировать движение этого продукта. Сама цистерна у вас, конечно же, есть. Это же экономия. Теперь надо встроить датчики под ее ноги Датчики должны, быть, конечно, изготовлены из нержавеющей стали и обязательно отечественного производства. иначе нам не преодолеть кризис! Датчики подключаются к весовому терминалу через коммутационную коробку. Обо всех этапах этой работы мы и расскажем в следующих номерах журнала.

Точность взвешивания, которую Вы получаете, будет зависит от каждого элемента системы, но все начинается с «головы». электронного микропроцессорного весового терминала. Ему мы посвятим эту первую публикацию, а в следующих номерах расскажем о датчиках, узлах и правилах встройки, о программном обеспечении и, главное, о том, как получить наиболее точный результат.

Для самостоятельного творчества пользователей в конце прошлого года мы разработали и запустили в серию свой «антикризисный продукт». новый «народный» весовой терминал TV-003/05Н, пришедший на смену прибору-ветерану TV-003/05Д, десятки тысяч штук которого успешно трудятся в составе весов и систем на предприятиях России и ближнего зарубежья. Своей надежностью и безотказностью они заслужили отличную репутацию.

В настоящее время конкурентов у терминала TV-003/05Н нет – привлекательная цена, современный дизайн и удобство работы делают его незаменимым помощником при решении весоизмерительных задач в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Он позволяет осуществлять подключение практически любых типов весовых платформ или устройств с аналоговыми тензометрическими датчиками. Терминал может устанавливаться везде, где требуется строгий учет веса получаемых и отгружаемых товаров. И, конечно же, идеален для ТВЭУ.

TV-003/05Н «умеет» горазда больше, чем просто взвешивать – он незаменимый помощник в сборке, обработке и передаче информации о весе, а также в оформлении необходимых документов.

TV-003/05Н отличается от аналогов следующими преимуществами:

Элементная база прибора полностью индустриального исполнения. При калибровке терминала можно компенсировать нелинейность весоизмерительной системы в целом. Высокая разрешающая способность и широкий фиксированный входной диапазон позволяют использовать тензометрические датчики с рабочим коэффициентом передачи от 1 до 3 мВ/В.

Качество выпускаемых терминалов, как и других видов продукции, выпускаемых «Тензо-М», обеспечивается системой менеджмента качества компании, сертифицированной по стандарту ISO 9001: 2000 Британским институтом стандартов (BSI), являющимся «прародителем» стандартов этой серии.

Для ТВЭУ очень важно то, что корпус прибора TV-003/05Н изготовлен из «нержавейки». Это позволяет проводить регулярную влажную уборку производственного помещения. Кроме того, в самих взвешиваемых емкостях могут находиться различные жидкости, в том числе и агрессивные. Еще более важным, с точки зрения повышения надежности и герметичности, является то, что в отличие от всех извечных аналогов в нашем терминале использованы высококачественные герметичные электрические разъемы, обычно устанавливаемые в приборы существенно более дорогой ценовой категории.

В следующих статьях мы расскажем о том, как спроектировать ТВЭУ, подобрать для него тензодатчики и узлы их встройки, как грамотно провести калибровку и избежать «детских» ошибок. Успехов всем нам, российским аграриям и производственникам, в преодолении кризиса! Вместе мы победим!

Преодолеем кризис вместе, или весы своими руками. Тензометрические весовые электронные устройства

Авзалов З.Г., ведущий специалист Афанасьев В.А., начальник отделения разработки и производства электронных приборов Железнов А.А., начальник отделения разработки и производства тензодатчиков Киреенко Н.М., Генеральный Директор ООО «ТД «Тензо-М» Сенянский М.В., Генеральный Директор ЗАО «ВИК «Тензо-М» Фаворский Д.В., начальник отдела рекламы

За окном уже весна. Все мы начинаем понимать, что кризис – это надолго, а жить надо, поэтому работать надо эффективнее, чем раньше. Вторая наша антикризисная публикация поможет нам с Вами повысить свою эффективность. В ней мы продолжим рассказ о том, как своими руками организовать и воплотить в жизнь технологическое взвешивание на базе ТВЭУ. В предыдущем номере журнала была раскрыта тема электроники ТВЭУ – презентован новый антикризисный продукт – весовой терминал TV-003/05Н, имеющий большие возможности при низкой цене. В этом номере мы расскажем о том, как спроектировать ТВЭУ, подобрать для него тензодатчики и узлы их встройки, как грамотно провести калибровку и избежать «детских» ошибок.

Прежде всего, надо сформулировать цель работы – что и зачем мы будем взвешивать, а затем учитывать. Часто собственники и руководители бизнеса стараются учитывать не только количество принимаемого сырья и отпускаемой готовой продукции, но и организовывать учет на промежуточных стадиях технологического процесса. Постараемся изложить процесс «синтеза» технического задания (Т.З.) на создание ТВЭУ в виде нескольких простых шагов.

Шаг 1 – Найдите те точки Вашего технологического процесса, где Вы хотели бы организовать пункты контроля (PC). В каких емкостях и в каком физическом состоянии находится сырье или полуфабрикат? Это бункера с сыпучим продуктом типа зерно, мука, мел или комбикорм, или это баки и цистерны с маслом, дизельным топливом, молоком, горячим шоколадом и т.д.?

Шаг 2 – Узнайте каковы пределы изменения массы продукта в емкости? Какова масса тары, т.е. самого бункера или силоса?

Шаг 3 – Нарисуйте схему наполнения-опорожнения емкости и все подходящие к ней, так называемые, «паразитные» связи. К ним относятся присоединенные трубопроводы, подпорные конструкции, межэтажные перекрытия, снеговые и ветровые нагрузки (Рис.1).

Шаг 4 – Решите для себя какую точность взвешивания Вы хотели бы иметь в каждом пункте контроля. Этот шаг является, пожалуй, самым важным, поскольку именно точность взвешивания определяет эффективность производственного учета. В зависимости от наибольшего предела взвешивания (НПВ), способа калибровки, количества и несовершенства «паразитных» связей предельная погрешность взвешивания может составлять 0,05… 0,5%.

Шаг 5 – Охарактеризуйте условия работы ТВЭУ с точки зрения агрессивности окружающей среды, влажности, взрывоопасности и т.д. Воздействует ли на датчики и электронику высокая температура, сильные электромагнитные поля и т.п.?

Первая задача, которую предстоит решить Вашим специалистам – это как встраивать весоизмерительные датчики. Как правило, решение подсказывает сама жизнь. Если Ваши бункера подвешены, то датчики могут быть встроены в линии подвеса. Датчики будут работать «на растяжение» и при использовании рекомендованных узлов встройки обеспечивать наивысшую точность. Для таких случаев «Весоизмерительная компания «Тензо-М» серийно производит датчики типа С2А, С2Н и С2 из алюминия, нержавеющей и легированной сталей на нагрузки от 100кг до 20т. (Рис.2).

Однако, чаще всего, емкости устанавливают на полу и тогда Вы должны подставить датчики под их опоры (Рис.3). Для этих случаев мы серийно производим датчики М50, М70К и М100 из нержавеющей стали на нагрузки от 500кг до 50т и датчики типа МВ из нержавеющей стали на нагрузки до 100т. Подробные рекомендации по выбору датчиков и силопередающих устройств мы дадим в следующем номере журнала, а сейчас продолжим описание процесса создания ТВЭУ у Вас на предприятии.

Элементы для построения ТВЭУ Вы приобретаете в компании «Тензо-М», являющейся крупнейшим производителем весоизмерительного оборудования в России. Мы производим все элементы весов и дозаторов – весоизмерительные тензодатчики, узлы их встройки, вторичные электронные приборы (преобразователи) или весовые терминалы (ВТ). Грузоприемные устройства (ГПУ) – платформы, бункера, балки и баки с целью снижения затрат Вам лучше использовать свои. При необходимости, конечно, мы можем изготовить их для Вас тоже.

Продолжим решение примера, начатое в прошлом номере журнала. А именно, взвесим бак с молоком. Решив это задачу, Вы будете круглосуточно контролировать приход молока с ферм и расход его в производство молочных продуктов (шаг 1). Сама цистерна или открытое «корыто» у Вас, конечно же, есть. Это уже экономия. Теперь надо встроить датчики под ее ноги (Рис.4).

Вес самой емкости из «нержавейки» составляет, например, 2т. Максимальный вес молока, соответственно, 10т. Итого максимальный вес «брутто» составит 12 т (Шаг 2). Ближайшее значение НПВ ТВЭУ составляет 15т (см. модельный ряд). Это означает, что цистерну или «корыто» надо устанавливать на 4 датчика по 5 т каждый, поскольку датчики должны иметь запас по перегрузу.

Паразитными связями являются впускной и выпускной трубопроводы, жесткость которых надо снизить до возможного минимума (Шаг 3). Достигается это обычно за счет использования трубопроводов из новых эластичных материалов или их удлинения путем придания формы петли или змеевика. Иногда устанавливают гофрированные вставки.

Если жесткость подходящих трубопроводов (влияние) будет снижена до ±5 кг, то мы можем рассчитывать на точность взвешивания молока с погрешностью не хуже ±10кг (Шаг 4). Это соизмеримо с погрешностью автомобильных весов, на которых взвешивается молоковоз Вашего поставщика молока! Следует, конечно, пояснить, что получение столь высокой точности взвешивания требует тщательной калибровки ТВЭУ гирями методом прямого нагружения.

Визуальный осмотр

При оценке тензодатчика первым шагом всегда необходимо проводить визуальный осмотр. Часто, наметанным глазом, проблема может быть обнаружена до проведения каких-либо измерений. На что обратить внимание:

  • Нарушение формы или деформация любой части тензодатчика указывает на то, что он испытал недопустимые воздействия, скорее всего произошло превышение максимально допустимой нагрузки, ударная нагрузка или боковая нагрузка. В данном случае рекомендуется полная замена датчика.
  • Поврежденная сварка: Сварные швы не должны иметь трещин, глубоких выбоин или других аномалий. Нарушения целостности сварного шва может привести к попаданию влаги и пыли в тензодатчик.
  • Много ржавчины: небольшое количество ржавчины на внешней стороне корпуса не оказывает существенного влияния на работу тензодатчика, но при этом ржавчина может указывать на возможное повреждения внутренней части влагой. Этой проблемы можно избежать если для влажных сред использовать тензодатчики из нержавеющей стали. Обязательно внимательно осмотрите места герметизации, чтобы увидеть, нет ли признаков ржавчины.
  • Чрезмерная коррозия: воздействие химических веществ, будь то порошок, газ или жидкость, может привести к коррозии корпуса тензодатчика и его электрических компонентов. В отличие от ржавчины, химическая коррозия может образоваться даже в тензодатчиках из нержавеющей стали. Как и в случае с ржавчиной, обязательно осмотрите корпус, чтобы увидеть, есть ли признаки повреждений.
  • Повреждение кабеля. Кабель тензодатчика необходимо проверить по всей его длине, начиная с того места, где он соединяется с датчиком. Поврежденный или оборванный кабель может вызвать множество проблем.

Тест нажатием

Тест нажатием можно выполнить, просто наблюдая за показаниями индикатора веса, слегка постукивая по датчику ручкой отвертки или резиновым молотком (никогда не используйте молоток или другой металлический предмет), силу удара подбирайте исходя из номинала предельной нагрузки датчика. Нормальный тензодатчик должен быстро возвращаться в нулевое значение, без скачков показаний. Если тензодатчик уже отсоединен от индикатора, то этот текст можно выполнить с помощью мультиметра во время проверки нулевого баланса.

Баланс нуля (выражается в процентах от номинальной мощности). это значение выходного сигнала тензодатчика при номинальном напряжении питания и отсутствии нагрузки.

  • Отсоедините тензодатчик от индикатора.
  • Убедитесь, что на датчик не подается весовая нагрузка и что провода питания подключены к источнику напряжения, подающему рекомендуемое для этого датчика питание, указанное в техническом описании. (Это напряжение можно подать с весоизмерительного прибора, оставив подключенными только соответствующие провода)
  • Подключите мультиметр к сигнальным проводам тензодатчика и измерьте его.
  • Примечание: Тензодатчики имеют параметр который называется «Рабочий коэффициент передачи (РКП)», который указывается в паспорте в единицах мВ на В; напряжения питания и выходного сигнала в Вольтах. При использовании питания 5 В тензодатчик, имеющий РКП равное 2 мВ / В, выдает на сигнал в 10 мВ при полной нагрузке на датчик.
  • Отклонение нулевого баланса, превышающее допуск, указанный в паспорте тензодатчика (обычно от 1%), свидетельствует о том, что датчик поврежден.

тензодатчиках, корпус

Измерение напряжения баланса нуля тензодатчика при помощи мультиметра

Пример: на основании вышесказанного: при питании 5В, и РКП 2мВ/В, при полной нагрузке на датчик напряжение на сигнальных проводах будет 5В x 2мВ/В = 10мВ. Следовательно, без нагрузки напряжение на выходе не должно превышать один процент от 10мВ, т.е. на выходе будет не больше чем 0.1мВ.

Как подключить тензодатчик к весовому терминалу

Большинство тензодатчиков поставляется с документацией, в которой указывается цветовая маркировка идущих от него проводов и их назначение. 4-х проводные тензодатчики, судя по названию, имею 4 соединительных линии:

EXC. Питание.EXCПитание SIG. Сигнал.SIGСигнал

Т.е. две линии это цепи питания и две это выходной сигнал датчика. Для корректной работы необходимо подать питающее напряжение на линии EXC и –EXC, в соответствии с техническими характеристиками датчика, обычно оно составляет от 5 до 12 вольт. После подачи питания на сигнальных линиях SIG меняется напряжение, и это изменение необходимо фиксировать весоизмерительным прибором.

На рисунке приведена схема подключения тензодатчика четырёхпроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Некоторые тензодатчики могут иметь не четыре, а шесть соединительных проводов. Две дополнительные линии называются – линиями обратной связи, и имеют маркировку SENSE. Эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах. Как видно из рисунка выше, в случае подключения четырехпроводного тензометрического датчика, функция компенсации потерь не используется, и необходимо использовать перемычки для подключения тензодатчика к прибору.

Четырехпроводные тензодатчики датчики лучше использовать на короткие расстояния передачи сигнала. Шестипроводные датчики, благодаря линиям обратной связи, обладают большей точность и их можно использовать для больших расстояний, т.к. эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах.

На рисунке приведена схема подключения тензодатчика шестипроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Определение маркировки проводов тензодатчика без документации

Если у вас отсутствует описание тензодатчика, для определения маркировки проводов можно использовать обыкновенный мультиметр, при условии, что датчик аналоговый, а не цифровой.

  • Измерьте сопротивление между всеми проводами. В 4-проводном тензодатчике имеется шесть комбинаций проводов, следовательно, вы получите 6 значений сопротивлений, одна пара проводов будет иметь сопротивление больше, чем все остальные.
  • Пара с самым большим сопротивлением – это леска питания, оставшаяся пара проводов – леска сигнала.
  • Подключите леску питания к весоизмерительному прибору, или подайте напряжение.
  • Измерьте напряжение на линии сигнала, определив тем самым полярность подключения.

Подключение нескольких тензодатчиков при помощи соединительной (балансировочной) коробки

Как подключать несколько тензодатчиков при помощи балансировочной коробки можно посмотреть на видео

Заземление и экранирование при подключении тензодатчика.

Организация заземления и экранирования важный вопрос успешного создания весовой системы с использованием тензодатчиков. Надёжное решение данной задачи. ключ к правильной работе тензометрического датчика, генерирующего слаботочные сигналы. Кабели тензодатчиков должны иметь экранирующую оплетку, которая, при правильном подключении, обеспечивает защиту от электростатических и других помех.

Основное правило, которое нельзя нарушать: необходимо избегать «земляных» петель, т. е. заземлять устройства нужно в ОДНОЙ общей точке. Петли могут возникать если экран кабеля подключать к заземляющему контуру с двух концов. Поэтому, если корпус датчика надёжно заземлён и одновременно соединён с экраном. этого достаточно, в противном случае. соединить экран с заземлением только с любого ОДНОГО конца, например, в электрощите, где установлен прибор отдельным жёлто-зелёным проводом. Под «заземлением» мы понимаем защитное заземление, желто-зелёный провод. Использовать «нейтраль» в качестве «земли» очень нежелательно.

Если датчики соединяются параллельно, то необходимо не забывать соединять друг с другом и экранные оплётки кабелей через соответствующий контакт клеммы в соединительной коробке, и тут же их заземлять вместе с корпусом коробки. Общий кабель, идущий от соединительной коробки к прибору, соединять с заземлением также с ОДНОЙ стороны, как описано выше, не допуская образования «земляной» петли, желательно возле входа в измерительный прибор, то есть заземлять со стороны приёмника.

На кабель датчика, прямо поверх изоляции, на расстоянии 4-5 см от клеммы измерительного прибора, желательно защёлкнуть ферритовый фильтр для блокировки возникающих в цеху разнообразных помех по «земле». Такие фильтры производятся под кабели разных диаметров. Фильтры желательно защёлкнуть и на других длинных линиях, например RS-485, на приёмном и передающем устройстве. Если индуктивности одного фильтра недостаточно для надёжного уменьшения уровня помехи, такие фильтры можно защёлкивать последовательно на небольшом расстоянии друг от друга, наращивая тем самым индуктивность до необходимого уровня.

Тензовесы своими руками

Для изготовления тензовесов потребуется стальная пластина (рисунок 1). В нашем случае это была пластина 190 х 40 мм толщиной 3 мм. Габаритные размеры и толщина, конечно же, зависят от цели, которую Вы преследуете при изготовлении весов, точнее от диапазона веса, который предполагается измерять на них.

Также нам будут нужны резиновые ножки (рисунок 2) и, собственно, 2 тензорезистора. Один тензорезистор — измерительный, второй — компенсационный. Мы использовали тензорезисторы фирмы «Месстехник-НВМ» (рисунок 3). Габаритные размеры подложки — 14 х 6 мм. Номинальное сопротивление — 120 Ом. Дополнительно понадобится специальный клей для наклеивания тензорезисторов на нижнюю поверхность будущих весов. Мы использовали однокомпонентный быстросхватывающийся клей Z70.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Перед наклейкой тензорезисторов поверхность металлической пластины должна быть тщательно очищена и обезжирена. Измерительный (рабочий) тензорезистор наклеивается вдоль пластины, компенсационный — поперек (рисунки 4, 5 и 6).

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

После высыхания клея необходимо припаять провода к контактным площадкам тензорезисторов согласно схеме на рисунке 7 (в нашем случае мы используем полумостовую схему). Rизм — это измерительный резистор, наклеенный вдоль пластины. R1 — это компенсационный резистор, наклеенный поперек пластины. Мы воспользовались проводом МГТФ сечением 0,12 мм 2. Далее его сплели в «косичку» и «прихватили» ее к поверхности пластины двухкомпонентным клеем «POXIPOL» (рисунок 8).

Рисунок 8

После этого необходимо покрыть поверхность тензорезисторов и мест спайки защитным лаком (см. рисунок 6), предотвращающим механические повреждения тензорезисторов. Мы использовали нитрил-каучуковый лак NG150.

После высыхания лака можно с уверенностью сказать: «Весы готовы!»

Осталось только подключить их к модулю ZET 7010 для проведения измерений. Подключение проводов, идущих от весов, осуществляется в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 7. Питание схемы осуществляется от модуля ZET 7010. Результаты измерений можно отобразить на цифровом индикаторе ZET 7178 или подключить модуль ZET 7010 к компьютеру с помощью преобразователя интеейсов ZET 7070.

Текущее значение приложенного к весам усилия можно отобразить на индикаторе (программа «Вольтметр постоянного тока«). Для построения графика прилагаемой нагрузки используется программа «Многоканальный осциллограф«, для мониторинга параметров тензосигналов — «Многоканальный самописец«.