Wägezellen-Design FAQs und Engineering-Tipps

Eine Wägezelle ist ein hochpräzises Messinstrument, und wie bei jedem solchen Werkzeug ist ihre Leistung direkt mit ihrer physischen Integrität verbunden. Eine zuverlässige Qualitäts-Wägezelle muss mit geeigneten Materialien konstruiert, korrekt installiert und regelmäßig gewartet werden, um eine genaue Ausgabe zu gewährleisten. Egal, ob Sie einen neuen Prüfaufbau entwickeln oder ein bestehendes System analysieren – das Verständnis der Leistungsmerkmale und Grenzen Ihrer Sensoren ist entscheidend für hochpräzise Messdaten.

Basierend auf den FAQs aus unserem Load Cell Performance Starts by Design Webinar finden Sie hier die wichtigsten Erkenntnisse unserer Wägezellen-Ingenieure und Experten zu Design, Installation, Kalibrierung und häufigen Fehlermodi.

Bewertung der Leistungsspezifikationen

Das Verständnis der grundlegenden Leistungsmerkmale einer Wägezelle ist eine strategische Notwendigkeit. Diese Spezifikationen, die auf jedem Interface-Produktdatenblatt detailliert aufgeführt sind, bilden die Grundlage für genaue und zuverlässige Messungen. Eine gründliche Überprüfung dieser Werte während der Designphase Ihres Testprogramms ist der erste Schritt zum Aufbau eines robusten, praktischen Messsystems.

Bei der Überprüfung einer Wägezelle zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit ist das Standard Error Band (SEB) eine kritische Spezifikation, die zuerst überprüft werden sollte, da es einen umfassenden Indikator für die Gesamtgenauigkeit bietet.

Wenn eine Wägezelle Kräften ausgesetzt wird, die über 100% ihrer Kapazität hinausgehen, kann ihre Ausgabe beginnen, von ihrer idealen linearen Kurve abzuweichen, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt. Bei oder über 150% der Nennkapazität besteht ein erhebliches Risiko, plastische Schäden und eine permanente Nullpunktverschiebung zu verursachen, was die Kalibrierung des Sensors effektiv ruiniert.

Während Wägezellen im Allgemeinen bis zu 100% ihres kalibrierten Bereichs genau bleiben, ist eine gute Faustregel für Niedriglasttests, Kalibrierwerte bei oder über 10% Kapazität zu verwenden. Wenn Tests Daten unterhalb dieser Schwelle erfordern, empfehlen wir, eine spezifische Kalibrierung an diesem niedrigeren Punkt anzufordern. Umgekehrt sollten Sie auf Obergrenzen achten; wenn eine Last 150% der Kapazität überschreitet, kann der Sensor Schäden an der Brücke erleiden, was zu einer permanenten Nullpunktverschiebung führt.

ENGINEERING-TIPP: Der Betrieb einer Wägezelle innerhalb ihrer spezifizierten Designparameter ist entscheidend für die höchste Datengenauigkeit und die Gewährleistung der langfristigen Gesundheit des Sensors. Wenn Sie einen Sensor über seine beabsichtigten Grenzen hinaus belasten, riskieren Sie nicht nur ungenaue Messwerte, sondern auch die Art von permanenten Schäden, die zuvor besprochen wurden. Das Verständnis dieser Grenzen ist der Schlüssel zu zuverlässigen Messungen.

Fehlerbehebung bei Nullpunktdrift und Temperatur

Ein „wandernder Nullpunkt“ während Temperaturzyklen ist ein häufiges Problem. Wenn eine Wägezelle isoliert (unmontiert) steht und der Nullwert während Temperaturzyklen (z.B. bis zu 170°C) erheblich driftet, ist dies kein typisches Verhalten für eine gesunde Einheit. Wenn der Sensor jedoch montiert ist, wird die Drift oft durch die Baugruppe selbst verursacht, die mechanische Resteffekte erzeugen kann.

Die Materialwahl spielt hier eine Rolle. Seien Sie vorsichtig mit Aluminium-Wägezellen bei hoher Hitze. Wenn die Temperatur den Nennbetriebsbereich (typischerweise 200°C) überschreitet, können sich die Aluminiumerigenschaften ändern (Anlassen), oder die Messstreifen könnten sich von der Biegung lösen, was zu einem Ausfall führt.

ENGINEERING-TIPP: Eine driftende Nullpunktanzeige während Temperaturzyklen ist nicht typisch für eine gesunde Wägezelle. Mögliche Ursachen sind mechanische Resteffekte oder Betrieb über dem Nenntemperaturbereich. Wenn Sie Bedenken hinsichtlich der Leistung haben, ist es Zeit, einen Kalibrierungs-Check zu vereinbaren.

Installationsstrategie beginnt mit der Ausrichtung

Wie Sie die Wägezelle an einer Aktuatorstange ausrichten, wirkt sich direkt auf die Genauigkeit Ihres Datenerfassungssystems (DA) aus. Es wird dringend empfohlen, dass das aktive Ende der Wägezelle dem Prüfkörper am nächsten platziert wird. Wenn das „tote Ende“ (das die Basis und das Kabel enthält) näher am Prüfkörper ist, führen Sie eine geringe parasitäre oder Trägheitsmasse ein. Dies kann eine Diskrepanz zwischen dem, was der Sensor meldet, und dem, was Ihr Datenerfassungssystem sieht, verursachen, insbesondere bei dynamischen Zyklustests.

ENGINEERING-TIPP: Überprüfen Sie das Installationshandbuch Ihres Sensormodells, um das aktive Ende und das tote Ende zu identifizieren. Alle Wägezellen haben ein „totes“ Ende und ein „aktives“ Ende. Üblicherweise ist das tote Ende das Montageende, das direkt mit dem Ausgangskabel oder Stecker mit einer festen Metallverbindung verbunden ist. Umgekehrt ist das aktive Ende vom Ausgangskabel oder Stecker durch den Dehnungsmessstreifen-Bereich der Biegung getrennt. Lesen Sie mehr in Load Cell Mounting 101.

Verwaltung von Übersprechen bei Multi-Achsen-Sensoranwendungen

Für Mehrkanal-Sensoren kann Übersprechen durch intelligentes Biegungsdesign und -auswahl verwaltet werden. Sie sollten das Modell basierend auf Ihrer primären Messachse priorisieren. Wenn beispielsweise die Axiallast von größter Bedeutung ist, wählen Sie Modelle, die als LowProfile-Axialsensoren beginnen und Torsionsbrücken hinzufügen, ähnlich der 1216 2-Achsen Axial-Torsions-Wägezelle von Interface. Wenn das Drehmoment Priorität hat, wählen Sie Modelle, die als Reaktionsdrehmomentsensoren beginnen und Axialbrücken hinzufügen, wie bei unserer 5600 2-Achsen Axial-Torsions-Wägezelle.

Unabhängig vom Modell ist die beste allgemeine Praxis, das Übersprechen zu charakterisieren, indem bekannte Lasten angelegt, die Signalauswirkungen beobachtet und dies in Ihrer Instrumentierung angepasst werden.

ENGINEERING-TIPP: Sie haben zwei Möglichkeiten, Übersprechen zu minimieren: Eine besteht darin, die Wägezelle zu charakterisieren und sie durch Instrumentierung anzupassen, und die andere besteht darin, ein Modell auszuwählen, das um eine primäre Messachse herum konstruiert ist.

Kalibrierungsfrequenz und -methoden

„Wie oft sollte ich kalibrieren?“ ist eine häufige Frage. Während die meisten Kunden jährlich nachkalibrieren, hängt die Antwort von der Schwere der Nutzung ab. Für harte oder zerstörende Tests wird dringend empfohlen, vor und nach dem Test zu kalibrieren, um die Sensorintegrität sicherzustellen.

Sie müssen auch zwischen System- und Komponentenkalibrierung entscheiden. Wenn die Gesamtleistung das Ziel ist, entscheiden Sie sich für eine In-Rig-Systemkalibrierung, die Wägezelle, Kabel und Instrument zusammen kalibriert. Wenn Sie jedoch häufig Sensoren wechseln, ist die Aufrechterhaltung individueller Komponentenkalibrierungen praktischer.

Interface empfiehlt eine Kalibrierung auf Systemebene, wenn die Gesamtleistung des Messsystems das Hauptanliegen ist. Dieser Prozess kalibriert Wägezelle, Kabel und Instrumentierung zusammen als ein einziges System.

ENGINEERING-TIPP: Kalibrieren Sie Ihren Sensor vor und nach einem langen oder harten Test, um Vertrauen in die Messwerte zu gewährleisten. Ermüdungstests mit hohen Zykluszahlen erfordern häufigere Kalibrierungen. Für neuere Wägezellen empfehlen wir immer jährliche Kalibrierungen, um Ihre Investition zu erhalten. Bevor Sie einen kritischen Test starten, stellt die Kalibrierung sicher, dass die Wägezelle einsatzbereit ist.

Verhinderung von Ausfällen und Überlastung

Wägezellen sind sehr langlebige Instrumente. Zwei häufige Ausfallursachen sind mechanische Überlastung und unerwartete Kräfte. Wir haben Wägezellen entwickelt, die extremen Umgebungen standhalten, vom Vakuum des Weltraums bis zu 30.000 PSI in Bohrlochanwendungen. Die Umgebung ist eine Überlegung; die Verwendung beeinflusst jedoch auch die Leistung. Wägezellen sind anfällig für Stoßbelastung, Querkräfte und Ermüdung. Mechanische Überlastung kann durch unerwartete Querkräfte oder Seitenlasten verschärft werden, die kombinierte Belastungen erzeugen. Stoßbelastungen sind eine weitere häufige Ausfallursache, da Wägezellen im Allgemeinen nicht darauf ausgelegt sind, ihnen standzuhalten.

Um diese Risiken zu mindern, insbesondere bei Miniatur-Wägezellen, die anfällig für Überlastung sind, suchen Sie nach Sensoren mit integriertem Überlastschutz. Dies ist vorteilhaft für Tests, die einen sehr engen, spezifischen Kalibrierbereich erfordern, die Baugruppe jedoch möglicherweise einer viel größeren mechanischen Last aussetzen. Proaktiver Schutz ist nicht optional. Es ist der erste und wichtigste Schritt zur Gewährleistung zuverlässiger, wiederholbarer Messungen über die lange Laufzeit. Das Verständnis und die Minderung der häufigsten Risiken ist grundlegend für die Erhaltung der Gesundheit des Sensors und die Gültigkeit Ihrer Daten.

ENGINEERING-TIPP: Bestimmte LowProfile-Serien können einen Drucküberlastschutz von 300–400% bieten, indem Toleranzen zwischen Basis und Nabe eng kontrolliert werden. Alternativ können Sie die Kapazität der Wägezelle erhöhen, um höhere mechanische Lasten zu bewältigen, während Sie spezifische Kalibrierpunkte anfordern, um das Vertrauen in Ihren niedrigeren Testbereich zu erhalten.

Hören Sie sich das gesamte Gespräch über diese wichtigsten Wägezellen-Design-FAQs an:

• Welche Spezifikation ist am wichtigsten, wenn Sie die Leistung von Wägezellen bewerten?
• Wie häufig sollten Wägezellen kalibriert werden?
• Für welche Umgebungen/Anwendungen können Wägezellen verwendet werden?
• Für welchen % der Kapazität ist eine Wägezelle genau?
• Was sind die häufigsten Ursachen für Wägezellen-Ausfälle und wie können sie verhindert werden?
• Wann müssen Sie Überlastschutz wählen?
• Wie verbessert die Anzahl der Brücken die Leistung Ihrer Wägezelle?
• Müssen Sie eine Kalibrierung auf Systemebene mit Ihrer Instrumentierung durchführen?
• Was ist der FOS einer Wägezelle?
• Was macht ein gutes Material für eine Wägezelle aus?