意大利LAUMAS TLB称重变送器是一种将物理量(通常是重量)变换成电信号,并将这些电信号转换为易于理解和传输的标准直流信号的变送器。它通常与称重传感器配合使用,将传感器输出的微弱信号(如毫伏级信号)进行放大、转换等处理,最终输出可读的重量信号。
称重变送器的工作原理基于传感器的原理。传感器通常由弹性元件、电阻应变片和测量电路组成。当物体放置在传感器上时,弹性元件会发生变形,导致电阻应变片的变化,进而改变电阻的阻值,产生电信号。测量电路会将这些电信号转换为电压或电流信号,并通过变送器将这些信号传递给其他设备或系统。
一、传感器部分
应变片
作用:它是称重变送器的关键元件之一。应变片是一种能将压力、拉力等机械量变化转化为电阻变化的传感元件。在称重应用中,当应变片受到重量产生的压力或拉力时,其电阻值会发生改变。这种电阻变化与所承受的重量成一定的函数关系,通常是线性关系。
结构特点:应变片一般由敏感栅、基底、覆盖层和引线组成。敏感栅是由很细的金属丝或金属箔制成,如常见的有镍铬合金、康铜等材料。基底通常采用有机聚合物材料,用于固定敏感栅的形状并传递外力。覆盖层则起到保护敏感栅的作用,防止其受到外界环境的腐蚀和物理损伤。
弹性体
作用:它的主要功能是传递被测重量,并将重量所产生的力均匀地作用在应变片上。弹性体在受到外力(即被测物体的重量)后会产生弹性变形,这个变形带动应变片发生形变,从而使应变片的电阻发生变化。
结构特点:弹性体一般采用金属材料制成,如铝合金、不锈钢等。其形状多样,有圆形、方形等。在设计弹性体时,需要考虑其刚度、强度和灵敏度等因素,以确保在不同的称重范围内都能准确地传递力并使应变片产生合适的电阻变化。
二、测量电路部分
惠斯通电桥电路
作用:这是一个常用的测量电路,用于将应变片电阻的变化转化为电压信号。在称重变送器中,应变片通常作为电桥的一个桥臂。当应变片因受力而改变电阻时,电桥的平衡状态被打破,从而输出一个与电阻变化相关的电压信号。这个电压信号非常微弱,需要进一步放大处理。
结构特点:惠斯通电桥由四个电阻臂组成,其中一个电阻臂是应变片。电桥的电源一般为直流电源,通过合理选择电桥的电阻值和电源电压,可以提高测量的灵敏度和精度。并且可以通过调整电桥的平衡来补偿一些初始的电阻偏差。
放大器
作用:由于惠斯通电桥输出的电压信号很小,一般在毫伏级甚至微伏级,无法直接用于后续的处理或显示,所以需要放大器对其进行放大。放大器能够将微弱的电信号按照一定的比例进行放大,使其幅值达到足以被后续电路处理的程度。
结构特点:常见的放大器有仪表放大器、运算放大器等。仪表放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗和高共模抑制比等特点,非常适合用于放大微弱的差分信号。运算放大器则具有增益可调、性能稳定等优点,可以根据实际需求选择合适的放大器类型和参数。
滤波电路
作用:在实际的工作环境中,称重变送器可能会受到各种干扰信号的影响,如电磁干扰、工频干扰等。滤波电路的作用就是将这些不需要的干扰信号滤除,只让有用的称重信号通过。这样可以提高变送器输出信号的信噪比,保证测量的准确性。
结构特点:滤波电路一般由电感、电容等无源元件组成。根据需要滤除的干扰信号的频率范围,可以设计成低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器等不同的形式。例如,对于工频干扰(50Hz或60Hz),可以采用陷波滤波器来有效地滤除该频率成分的干扰。