Балочные датчики веса являются наиболее широко используемыми типами тензодатчиков. Прочтите эту статью, чтобы узнать больше о преимуществах и свойствах этих весоизмерительных датчиков, которые используются во всем мире.
Принцип работы балочного тензодатчика
Во время измерения вес воздействует на металлический пружинный элемент весоизмерительного датчика и вызывает упругую деформацию. Эта деформация (положительная или отрицательная) с помощью тензорезистора (SG), который установлен на пружинном элементе, преобразуется в электрический сигнал. Простейшим типом тензодатчиков является балка на изгиб с наклеенным тензорезистором. Часто основные компоненты, т.е. пружинный элемент и тензорезистор, дополняются дополнительными элементы (корпус, уплотнительные элементы и т.д.), защищающими элементами тензометрических датчиков.
Простая балка на изгиб
Балочные тензодатчики веса наилучшим образом подходят для многих измерительных задач. Здесь сигнал, в принципе, зависит от изгибающего момента. При изменении точки приложения нагрузки в продольном направлении изгиба балки при одинаковых нагрузках, генерируются различные сигналы. По этой причине простейшая балка на изгиб редко используется в тензодатчиках, поскольку она требует специальных мер для обеспечения постоянной точки приложения нагрузки (эффект рычага).
![]() |
![]() |
Рисунок 1: принцип двойной балки на изгиб
Многосоставные балочные тензодатчики
Многосоставные балки часто используются в качестве пружинных элементов для нагрузок до 5 т. Этот тип тензодатчиков характеризуется расположением в основном двух (двойная балка на изгиб) или трех балок на изгиб. Они соединены с помощью жестких элементов со стороны зажима и ввода нагрузки. Жесткая связь обеспечивает чисто вертикальное смещение точки приложения нагрузки и S-образную деформацию двух балок. Такая система гораздо менее чувствительна к сдвигам точки приложения нагрузки, чем одиночная балка на изгиб. S-образная деформация создает положительные и отрицательные зоны напряжения на поверхности, которые близки друг к другу и значительно облегчают установку тензорезисторов. На рисунке 2 показаны различные типы двойной балки на изгиб.
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Рисунок 2 Двойная балка на изгиб
Балочные тензодатчики веса НВМ
НВМ предлагает широкий диапазон балочных тензометрических датчиков. Они используются для взвешивания резервуаров, дозирующих установках и технологическом взвешивании. Многие из этих балочных тензодатчиков были одобрены, например, Немецким национальным метрологическим институтом (ПТБ) для интеграции в весы, которые используются для коммерческого взвешивания в торговле или потенциально взрывоопасных средах. Z6 и HLC являются распространенными балочными тензодатчиками HBM. Различия заключаются в следующем:
Датчики веса Z6 / Z6R
Это распространенные цилиндрические тензодачики имеющие широкое спектр использования в различных областях. Z6 был разработан HBM в 1972 году и зарекомендовал себя как стандарт, при этом было произведено свыше миллиона датчиков во всем мире. Весоизмерительные датчики с номинальной нагрузкой от 5 кг до 1 т применяется в платформенных и конвейерных весах для дозирования и измерения уровня, а также для использования в весовых модулях, которые, например, используются для взвешивания в резервуарах. Чувствительный измерительный элемент защищен характерным металлическим сильфоном.
Балочный тензодатчик Z6R предназначенный для коммерческого использования рассчитан на номинальную нагрузку от 20 до 200 кг, механически и электрически совместим с датчиком веса Z6. Он был специально разработан для использования для задач с жесткими гигиеническими требованиями или в суровых условиях эксплуатации. В отличие от Z6, его конструкция не включает в себя сильфон, а имеет герметичный измерительный корпус без зазоров или краев, что особенно облегчает процесс очистки.
Тензорезисторы в датчиках веса Z6 / Z6R устанавливаются на плоской поверхности в зоне деформации (выше или ниже двух сквозных отверстий) (см. рисунок 1 или 2 [в зависимости от номинальной нагрузки]). Затем зона деформации герметично закрывается сильфоном из нержавеющей стали (Z6) или прочной трубой из нержавеющей стали (Z6R).
![]() |
![]() |
Датчик веса Z6 Датчик веса Z6R
Датчики веса HLC
Эти весоизмерительные датчики имеют кубовидную форму и рассчитаны на номинальную нагрузку от 110 кг до 10 т. Они используются для взвешивания резервуаров, дозирования и в платформенных весовых устройствах, а также в мониторинге уровня. В датчиках веса HLC тензорезисторы устанавливаются в сквозном отверстии измерительного элемента (см. Последний рисунок на рисунке 2). Эта зона герметично закрыта сварными чашками из нержавеющей стали.
![]() |
Датчик веса HLC
Другие конструкции
Помимо балок на изгиб, существуют различные конструкции тензодатчиков. К ним относятся, например:
Тензодатчики на растяжение / сжатие
Тензодатчики на растяжение позволяют взвешивать подвешенные грузы, например цистерны. Типичные области применения включают измерение гравиметрического уровня или дозирование с помощью подвесных технологических резервуаров. Датчики на сжатие измеряют приложенную нагрузку, например, в автомобильных весах, в бункерах и литейном ковше или в дозаторах.
Консольный тензодатчик тип "балка"
Консольные тензодатчики обеспечивают отличную устойчивость в случае боковых сил. Деформация сдвига не меняются, при перемещении точки приложения нагрузки в определенном диапазоне. Однако вторичные факторы могут влиять на результат измерения.
Специальные конструкции, такие как датчики торсионного типа
Торсионные тензодатчики имеют небольшие размеры и поэтому могут использоваться в различных весоизмерительных задачах. Прочная конструкция датчика обеспечивает благоприятные условия монтажа и эксплуатации даже при суровых условиях окружающей среды (агрессивная среда, помехи, изменение температуры). Тензодатчики основанные на этом принципе, выдерживают более высокие поперечные (боковые) нагрузки.
![]() |
![]() |
![]() |
Тензодатчики на растяжение / сжатие | Консольный тензодатчик тип "балка" | Датчики торсионного типа |