Funktionsweise des Mikro-Wägezellensensors

So funktioniert der Mikro-Wägezellensensor

Die Bauart von Wägezellen kann nach der Art des erzeugten Ausgangssignals (pneumatisch, hydraulisch, elektrisch) oder der Art der Gewichtserfassung (Biegestab, Scherstab, Druck, Zug etc.) unterschieden werden.

Eine hydraulische Wägezelle ist ein Kraftausgleichsgerät, das das Gewicht durch Änderungen des Drucks der darin eingefüllten Flüssigkeit misst. Bei einer hydraulischen Wägezelle mit Rollmembran wird die auf den Speicher wirkende Last oder Kraft auf den Kolben übertragen, der wiederum die in dem Hohlraum der elastischen Membran eingeschlossene Füllflüssigkeit komprimiert. Je größer die Kraft, desto größer der Druck der Hydraulikflüssigkeit. Dieser Druckwert kann lokal angezeigt oder zur Fernanzeige oder -steuerung an andere Stellen gesendet werden. Der Ausgang hat eine lineare Kennlinie und ist relativ unempfindlich gegenüber Volumen und Temperatur der Füllflüssigkeit. Wenn die Wägezellen ordnungsgemäß installiert und kalibriert sind, sind sie auf 0,25 % des Skalenendwerts genau und für die meisten Prozesswägeanwendungen geeignet. Da dieser Sensor keine elektrischen Komponenten verwendet, ist er ideal für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Zu den typischen hydraulischen Wägezellenanwendungen gehören das Wägen von Tanks, Kisten und Trichtern. Für maximale Genauigkeit sollte an jedem Stützpunkt des Tanks eine Wägezelle platziert werden, und das Gesamtgewicht des Tanks sollte durch Summieren der Ausgänge dieser Sensoren erhalten werden.

Auch pneumatische Wägezellen nutzen das Kraftausgleichsprinzip. Diese Geräte verwenden mehrere Dämpfungskammern, um eine höhere Präzision als hydraulische Geräte zu erreichen. Bei einigen Konstruktionen wirkt die erste Dämpfungskammer als Tarakammer. Pneumatische Wägezellen werden häufig in Branchen eingesetzt, in denen Sauberkeit und Sicherheit kritisch sind und relativ kleine Gewichte gemessen werden. Die Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen und die inhärente Explosionssicherheit sind zwei Hauptvorteile dieser Art von Wägezellen. Außerdem verursacht die darin enthaltene Flüssigkeit selbst dann keine Kontamination, wenn die Membran reißt. Der Nachteil ist, dass es relativ langsam reagiert und saubere, trockene, klimatisierte Luft oder Stickstoff benötigt.

Eine DMS-Wägezelle wandelt die auf sie einwirkende Last in ein elektrisches Signal um. Dehnungsmessstreifen werden mit Trägern oder Bauteilen verbunden, die sich unter Belastung verformen. Die höchste Empfindlichkeit und Temperaturkompensation wird in den meisten Fällen mit vier Dehnungsmessstreifen erzielt. Üblicherweise werden zwei Dehnungsmessstreifen zum Messen der Spannung und zwei weitere zum Messen des Drucks verwendet, und diese Dehnungsmessstreifen werden miteinander verbunden, um Anpassungen zu kompensieren. Bei Belastung ist die spannungsinduzierte Änderung des Messwiderstands proportional zur Belastung. Da sich die Genauigkeit von DMS-Wägezellen weiter verbessert und die Stückkosten weiter sinken, treten andere Wägezellen allmählich aus der Geschichte zurück.