خلايا حمولة التوتر حاسمة لقياس قوى السحب في تطبيقات مختلفة.

هنا في (مورهاوس) ، نقوم بتعديل العديد من خلايا الجهد من مختلف القدرات.

أحد الجوانب الأكثر أهمية لهذه المعايير هو ضمان استخدام المحولات المناسبة.

بلديكتاب إلكترونيوغيرهاالوثائقيتحدثون عن أهمية المحولات.

بعد أن اتفقنا جميعاً على الطريقة المناسبة للتعديل والمحولات المستخدمة للتعديل، فمن الضروري فهم المعادلات المستخدمة لوصف سلوكها.

هذا هو فهم أساسي لمعادلات خلايا الحمل التوتر وكيفية استخدامها لترجمة مخرج خلايا الحمل إلى قياسات قوة دقيقة.

أساسيات إنتاج خلية الحمل

في جوهرها، خلية تحميل التوتر تحول القوة الميكانيكية إلى إشارة كهربائية.

عندما يتم تمديد خلية الحمل ، تعاني مقاييس الضغط داخل الجهاز من تغيير في المقاومة.

يتم قياس هذا التغير عادةً على شكل فولتاج خروجي ، وغالباً ما يتم التعبير عنه في ملي فولت لكل فولت (mV / V).

معادلة خلايا الحمل التوتر- التقريب الخطي

أبسط طريقة لربط إنتاج خلية الحمل بالقوة المطبقة هي من خلال معادلة خطية:

القوة = m * الاستجابة + b

حيث:

• القوة هي التوتر المطبق في وحدات مثل lbf أو N
• الرد هو مخرج خلية الحمل في mV/V
• m هو الميل (الحساسية)
• b هي نقطة تقاطع y (غالبا ما تكون قريبة من الصفر للأنظمة ذات الصفر الجيد)

يعمل هذا التقريب الخطي بشكل جيد للعديد من التطبيقات ، وخاصة عندما يتم استخدام خلية الحمل في نطاق ضيق أو عندما لا يحتاج الجهاز إلى أن يكون أفضل من 0.2 ٪ من طاقة الخلية الكاملة.

عندما يريد المرء زيادة أداء خلية الحمل الخاصة به، هذه غير الخطيّات الطفيفة لن تميّز الأداء بشكل أفضل،والمعادلات الأكثر تعقيداً غالباً ما تكون ضرورية لأفضل من 0.2٪ من النطاق الكامل

ملاحظة: نحن نقدم هذا بشكل عام لأن بعض خلايا الحمل يمكن أن تكون خطية جدا حيث يمكن استخدام المعادلة الخطية.

معادلة خلايا حمولة التوتر - معادلات متعددة الحدود لزيادة الدقة

من أجل حساب عدم الخطيّات، يمكن لمختبرات المعايير الإبلاغ عن معادلات متعدّدة الحدود لوصف خلايا الحمل.

معايير ASTM E74 و ISO 376 لها معايير محددة لتوليد هذه المعادلات متعددة الحدود.

الشكل الشائع هو:

الرد = A0 + A1 * القوة + A2 * القوة2 + A3 * القوة3

حيث أن A0 و A1 و A2 و A3 هي معاملات تم تحديدها أثناء المعايرة.

تسمح لنا هذه المعادلة بتنبؤ استجابة خلية الحمل عند أي قوة معينة ضمن نطاقها المعدل. لحل القوة عند إعطاء استجابة، يمكننا استخدام المعادلة العكسية:

القوة = B0 + B1 * الاستجابة + B2 * الاستجابة2 + B3 * الاستجابة3

تختلف المعاملات (B0، B1، B2، B3) عن المعاملات A وتحسب لتقليل الأخطاء عند التحويل من الاستجابة إلى القوة.

أهمية المعاملات

كل معامل في هذه المعادلات متعددة الحدود يخدم غرضًا محددًا:

• A0 أو B0: يمثل نقطة الانحراف أو نقطة الصفر
• A1 أو B1: يتعلق بالحساسية الخطية لخلية الحمل
• A2 أو B2: حسابات عدم الخطية التربيعية
• A3 أو B3: يعالج عدم خطية المكعب

الشكل 1 معادلة خلايا الحمل الشدّي من الدرجة الثانية

يمكن استخدام مصطلحات من الدرجة العليا (الدرجة الرابعة أو الخامسة) لوصف خلايا الحمل عالية الدقة بدقة.

تمت مناقشة هذه المصطلحات في كتابنا الإلكتروني، ومعيار ISO 376 يحد من استخدام معادلة متعددة الحدود إلى 3rdالنظام.

معادلة خلايا الحمل التوتر - التطبيق العملي

عندما يتم إجراء المعايرة وفقًا لـ ASTM E74 أو ISO 376 ، ستتلقى شهادة معايرة مع هذه المعاملات عند استخدام خلية حمل التوتر المعايرة.

لتحديد القوة لمخرج معين:

1. قياس طاقة خلية الحمل في mV/V
2. قم بتوصيل هذه القيمة في معادلة القوة باستخدام معامل B المقدم
3. حساب النتيجة للحصول على القوة المطبقة

وعلى العكس من ذلك، إذا كنت بحاجة إلى معرفة ما هي الناتج التي تتوقعها لقوة الهدف، استخدم معادلة الاستجابة مع معامل A.

معادلة خلايا الحمل التوتر - الاستنتاج

في الختام، فهم معادلات خلايا حمولة التوتر يمكن أن يساعدك على وصف خلايا الحمل بشكل أفضل، مما يمكن أن يقلل من عدم اليقين العام للقياسات التي تقوم بها.

هذا عدم اليقين في القياس المنخفض سيزيد من دقة القياسات.

تلعب معادلات خلايا الحمل التوترية هذه، سواء كانت خطية أو متعددة الحدود، دورًا محوريًا في تحويل الإنتاج الكهربائي لخلية الحمل إلى قوى دقيقة.

يوفر التقريب الخطي طريقة مباشرة للعديد من التطبيقات، في حين تقدم معادلات الحدود المتعددة دقة متزايدة من خلال احتساب غير الخطويات المتأصلة في سلوك خلية الحمل.

مختبرات المعايير التي تلتزم بمعايير المعايير مثل ASTM E74 أو ISO 376 ، والتي تحدد استخدام هذه المعادلات ، غالبًا ما تتميز بشكل أفضل بالأداء المتوقع لخلية الحمل ،مما يسمح لك أن يكون لديك المزيد من الثقة في أداء خلايا الحمل الخاصة بك.