Mi az a mérőcella, és hogyan működik?
A mérőcella technológia alapja a teher – a Föld gravitációs mezőjében vizsgált bármely tömeget érő erőhatás – elektromos jellé való átalakítása. A legtöbb mérőcellában úgynevezett mérőcella érzékelők találhatók, amelyek a mechanikai feszültséget ellenállás-változássá alakítják. A mérőcella érzékelőkről alább talál további információt. A test a gravitációs mező hatására fokozott terhet, ezzel együtt nyomást gyakorol a mérőcellára, amely deformációhoz – feszültséghez – vezet. A deformációt a mérőcella érzékelő ellenállásváltozássá, majd feszültségkimenetté alakítja. A kimenet a mért tömeggel egyenesen arányos.
A mérleg mérőcellát vagy mérőcella érzékelőt számos olyan iparágban használják, amelyben precíz mérésekre van szükség. A mérőcellák képesek pontosan megmérni a tartályok, edények, garatok vagy szállítószalagok tömegét. A mérőcellák kialakításakor fontos szempont volt, hogy a legszigorúbb ipari alkalmazások által támasztott követelményeknek is megfeleljen. A mérőcellák kapacitása széles skálán mozoghat. Egyes mérőcellák inkább laboratóriumi felhasználáshoz felelnek meg, míg mások inkább nagy sarzsokhoz vagy logisztikai felhasználáshoz alkalmasak.
Fontos, hogy a mérőcellák megfeleljenek minden globálisan bevezetett tanúsítvány és szabvány követelményeinek. Elektronikus mérőcellákat, analóg mérőcellákat és hidraulikus mérőcellákat tartalmaznak, amelyekkel az adott szerkezet mérleggé alakítható. A mérőcellákat padlómérlegekben, szalagmérlegekben, mérőrendszerekben, raklap mérlegekben, ellenőrző mérlegekben, mérőcella mérlegekben és szállítószalag-mérlegekben alkalmazzák. A METTLER TOLEDO mérőmodul technológiája robusztus kialakítással rendelkezik a kihívást jelentő környezetekhez is. Ezeket jellemzően tartály-, edény-, siló- és járműmérlegekben használják.
Hogyan tervezzem meg a mérőcellát?
A mérőcellákat először is a formájuk különbözteti meg egymástól. Az egypontos mérőcellák kis és közepes méretű alkalmazások során használatosak. A nyúlásmérő bélyeges mérőcellákat padlómérlegeknél és közepes méretű tartálymérlegeknél alkalmazzák. A tokos mérőcellák nagy kapacitású alkalmazásoknál szükségesek. A mérőcellatípusok és -használati módok megkülönböztetésének másik kritériuma a szolgáltatott kimeneti jel. Az analóg mérőcelláknál külső áramforrás szükséges az A/D-átalakításhoz, míg a digitális mérőcelláknak vagy elektronikus mérőcelláknak beépített „intelligenciájuk” révén megvan az az előnyük, hogy pontosabbak, sokkal nagyobb volumenű adatátvitelre képesek, illetve monitorozni tudják a mérőcella állapotát a karbantartás megkönnyítése érdekében. Minden mérőcellának eltérő az árszabása, ez mindig attól függ, milyen fokú teljesítményre van szükség. A kialakítástól és az ártól függetlenül a METTLER TOLEDO kínálatából bármilyen mérőcellát beszerezhet.
Mennyire pontosak a mérőcellák?
A pontosságot és a felbontást gyakran összekeverik a mérőcellákkal kapcsolatban. A felbontás a megjelenített számjegyek számára utal, bár a több számjegy nem jelent nagyobb pontosságot. A pontosság a tömegmérési eredmények valódiságát jelzi (a mérőcella pontosság és a mérőcella kapacitás vizsgálata). A kereskedelmi használatra hitelesített mérleg mérőcelláknál jó okkal korlátozzák a felbontást, hogy az ne legyen hatással az eredmények értelmezésére. Ezért a pontosság legjobb mércéje a kereskedelmi használatra történő hitelesítési tanúsítvány. A mérőcella érzékelők jellemzően 1/3000 d és 1/10 000 d közötti pontosságot kínálnak (ezt a mérőcella specifikációkban is feltüntetjük). Az erőkiegyenlítésen alapuló technológiát alkalmazó mérőcellák pontossága eléri vagy meg is haladhatja az 1/200 000 értéket. Ideális körülmények között – így állandó hőmérséklet és páratartalom mellett – a pontosság ötször-tízszer is nagyobb lehet.
Ám a mérőcella-/mérőcellamérleg-rendszer végső pontosságát nem egyszerű kikövetkeztetni. Különböző szempontokat kell figyelembe venni, például a hőmérséklet, az idő és a felbontás is számít. Ebben a kérdésben érdemes tanácsot kérnie a mérőcella gyártóktól. A Tömegmérési összetevők kiválasztását segítő útmutató professzionális módon végzi el a szükséges számításokat.
Hogyan hibásodnak meg a mérőcellák?
A mérőcellák meghibásodásának több oka is lehet. A meghibásodás leggyakoribb forrását az analóg mérőcellarendszerek közösítődobozai jelentik. Ha meghibásodik egy ilyen analóg mérőcellarendszer, a hibakeresés elég fáradságos lehet, mivel minden egyes mérőcella kábelt, mérőcellát és mérőcella-közösítődobozt ellenőrizni kell. A digitális mérőcellák kiküszöbölik ezt és még sok más hibaforrást is azzal, hogy diagnosztikai adatokat közölnek. Az adatokat feldolgozva gondoskodhat róla, hogy rendszere működőképes legyen, és ha meghibásodik valamelyik mérőcella, a rendszer közli Önnel, hogy melyik mérőcella nem válaszol.
Hogyan mérhető a mérőcella kapacitása?
A mérőcellák bármilyen elképzelhető anyag tömegének mérésére használhatók (mérhetünk pl. 50 kg, 10 tonna, 50 tonna, 100 tonna kapacitású mérőcellával vagy egyéb fajtával a teher mértéke szerint). A mikrogrammban mérő mérőcella érzékelőktől egészen a több száz tonnás kapacitásig terjedő (100) tonnás, nagy kapacitású mérőcella mérlegig előfordulnak. A kisebbek például gyógyszerészeti alkalmazásoknál használatosak, ahol a gramm töredéke is jelentős különbségeket eredményezhet. A közepes kapacitású mérőcellákat (például az 5 t mérőcellákat) jellemzően anyagok feldolgozása és kereskedelme során használják. A nagy kapacitású cellákat főképp tárolási alkalmazásoknál veszik igénybe.
Hogyan válasszak mérőcellát? Mit kell tudnom a mérőcella kiválasztásához?
A mérőcellák kapcsán felmerülő leggyakoribb probléma, hogy a vásárlók nem a számukra megfelelő védelmet választják. A mérőcellák kifejezetten érzékenyek a páratartalomra, és a rendszeres lemosás is gondot okozhat náluk. A magas IP-besorolás a párás hőségben nem jelent megfelelő védelmet. Magas páratartalom és hirtelen hőingás (hideg környezet, forró mosófolyadék) esetén érdemes inkább rozsdamentes acélból készült, hermetikusan zárt mérőcellákra beruházni. Ezért több paramétert is mérlegelnie kell, mielőtt mérőcellát vásárolna.
A mérőcellarendszerek kalibrációs költségeit gyakran alábecsülik. Ha minőségbiztosítási rendszere a tömegmérési rendszerek rendszeres kalibrálását követeli meg, és a leghatékonyabb módszerre kíváncsi, kérje a METTLER TOLEDO tanácsát. Az ISO9001-ben foglaltak szerinti módszerhez önálló, a nemzetközi szabványoknak megfelelő kalibrálóberendezésre van szükség. Senkinek sem szabad abba a hitbe ringatnia magát, hogy a kalibráció úgysem változik, illetve hogy a mérőcella mérleget felesleges újrakalibrálni. A nagyobb tartálymérlegek kalibrálásánál hatékony módszer lehet a RapidCal™.
A mérőcella mérlegek telepítésénél gyakran alábecsülik a pontosságra gyakorolt hatást. Mindenképpen érdemes árnyékolt kábeleket használni, mivel a mérőcella által kibocsátott jel nagyon alacsony feszültségértékű, könnyen léphet fel zavar. Válasszon minél rövidebb kábeleket, mivel a réz ellenállása a hőmérséklettel változik, és minél kisebb a kábel ellenállása, annál alkalmasabb a feladatra.
A mérleg mérőcellák integrációja sokszor okoz fejtörést, és mérnöki ismeretekre is szükség lehet hozzá. A mérőmodulok magasabb szinten integráltak, biztonságos, ideális mérési feltételeket biztosítanak a mérőcella számára. Alább részletesebben tájékozódhat a megfelelő mérőmodulok kiválasztásáról, és megkeresheti, hol vásárolhatja meg a megfelelő mérőcellát.
Mi a különbség a mérőcella és a nyúlásmérő bélyeg között?
A nyúlásmérő bélyeg a mérőcella része. A mérőcella a terhelést nyúlássá alakító ellenerő megtestesítője. Ezt a nyúlást veszi át a mérőcella érzékelő, és az ellenállást mérhető és tömegmérési eredményként használható elektronikus mennyiséggé alakítja. Ugyanez az elv érvényesül a 10 és a 100 tonnás mérőcella esetében is.
Mire szolgál a mérőcella?
Sajnos a mérőcellák erőhatást, nem pedig tömeget mérnek, bár utóbbi volna az ideális. Ebből következik, hogy bármely függőleges irányú, hirtelen fellépő erőhatás közvetlenül befolyásolhatja a mérőcella mérleg pontosságát. Ilyen például az edénybe kerülő anyag esetében a csőrendszer által kifejtett erő, vagy az elhelyezkedés a talajon, de ide tartozik a felgyülemlett szennyeződés, a kábel kapcsolata a mérőmodullal és kis kapacitású rendszerekkel, valamilyen függőleges irányú rezgés stb. Ahhoz, hogy rendszerében elkerülje ezeket a problémákat és megtalálja a megfelelő mérőcella forgalmazóját, kérjen tanácsot szakértőtől.
Mit jelent a mérőcella érzékenysége?
A mérőcella mérleg érzékenysége gyakran kiemelten lényeges szempont. Minél pontosabb a töltési folyamat, annál nagyobb a frissítési frekvencia. Ugyanez igaz az adagolórendszerekre is, minél érzékenyebben mér a mérleg mérőcella, annál könnyebb helyrehozni a recepttel kapcsolatos hibákat. Az érzékenység kissé költséges beruházás, de hatalmas különbséget jelent.
Mekkora a mérőcellák kimeneti jelének értéke? Hogyan számítható ki a mérőcella kimeneti jele?
A legtöbb mérőcella 2–3 mV/V analóg kimeneti jelet biztosít. Mivel passzív eszközökről van szó, gerjesztésükhöz külső áramforrás szükséges. A kimeneti jel a relatív gerjesztőfeszültség és az áramterhelés függvényében változik. Kiemelkedően fontos tehát a nagyon stabil gerjesztőforrás megléte, amellyel kiküszöbölhetők az áramforrás okozta hatások. Egy 2 mV/V-os mérőcella teljes kapacitáson mindössze 20 mV kimeneti értéket nyújt, ha a tápellátás kimeneti értéke 10 V. A modern (mérőcella-olvasó) terminálok esetében egyszerre jellemző a stabil áramforrás és a kimeneti jel pontos erősítése az eredmények digitális adatokká konvertálásához. A jel szempontjából a megfelelő mérőcella-bekötés különösen fontos.
Mi a mérőcella gerjesztési feszültsége?
A mérőcellák passzív eszközök, így gerjesztésükhöz külső áramforrás szükséges. A gerjesztés során az áramterhelés függvényében a feszültség változhat, ami hibák forrása lehet. Kiemelkedően fontos tehát a nagyon stabil gerjesztőforrás megléte, amellyel kiküszöbölhetők az áramforrás okozta hibák. A modern terminálokra jellemző a stabil áramforrás, a kis kimeneti jel pontos erősítése, valamint az eredmények digitális adatokká konvertálása.
Mi az a hidraulikus mérőcella?
A hidraulikus mérőcellák a belső folyadék terhelésekor fellépő nyomásváltozás alapelvén működnek. A nyomásváltozást jelátalakító méri. A hidraulikus mérőcellák nem annyira pontosak, és kevésbé elterjedtek napjainkban. A robusztus jelleg nyújtotta egykori előny az elektronikus pontosság mai szintjén már jelentőségét veszítette.
Lineárisak a mérőcellák?
A mérőcellák általában 0,03%-ban vagy még ennél is lineárisabbak. Napjainkban elsődlegesen csak zéró értékre és egy maximális tartománypontra kalibrálják, ami a köztes tartomány linearitását jelzi.
Hány mérőcellára van szükségem? Elegendő-e egy vagy két mérőcella egy három- vagy négylábú tartálymérleghez?
Folyadékszint-szabályozó rendszereknél lehetőség van a tartálylábak számánál kevesebb mérőcella használatára. Arra kell ügyelni, hogy a rendszer súlypontja ne tolódjon el vízszintes irányban a terheléssel. Ilyen rendszereknél a pontosság nem lenne ideális mértékű. Ömlesztett anyagoknál ne használjon ilyen rendszert.
Működik-e analóg mérőcellákkal a PT1000 vagy a PT100 érzékelő elektronikája?
Az analóg mérőcellák mV/V csatolófelülete eltér a passzív hőmérséklet-érzékelőktől, például a PT100 és PT1000 típustól, így speciális elektronikára van szükség.
Hogyan történik a mérőcella kalibrálása?
A mérőcella érzékelőket ott kell kalibrálni, ahol használni fogják őket. A helyszíni kalibrálás elsősorban azért fontos, mert a gravitáció a különböző helyeken eltérő lehet. Az „A” helyszínen gyártott és a „B” helyszínen használt mérőcella helyszíni kalibrálás nélkül hibásan működne. A helyszíni kalibrálás azért is fontos, mert maga az eszköz, a többi műszaki berendezéshez hasonlóan, folyamatos elhasználódásnak van kitéve. Attól függően, hogy mennyire fontos a pontosság a mérleget használó folyamatoknál, az 1-2 évenkénti kalibrálás számít bevált gyakorlatnak.
Mi az a digitális mérőcella? Hogyan működik a digitális mérőcella?
A PowerMount™ mérőmodulok belsejében lévő digitális POWERCELL® mérőcellák állapotmegfigyelést biztosító beépített mikroprocesszorral vannak ellátva, amely azonnal igazodik a környezeti körülmények változásához. A POWERCELL® digitális mérőcellák a vibráció és a hőmérséklet hatásaitól függetlenül biztosítanak pontos tömegmérést, elősegítve a gép- és berendezésgyártók számára, hogy maximalizálják ügyfeleik termelésének értékét.
Mi az a tömegmérő berendezéshez való mérőcella?
A tömegmérő berendezéshez való mérleg mérőcellát számos olyan iparágban használják, amelyben precíz mérésekre van szükség. A tömegmérő mérőcellák képesek pontosan megmérni a tartályok, edények, garatok vagy szállítószalagok tömegét. A mérőcella-technológia kialakításakor fontos szempont volt, hogy a legszigorúbb ipari alkalmazások által támasztott követelményeknek is megfeleljen. A tömegmérő mérőcellák kapacitása széles skálán mozoghat. Egyes mérőcellák inkább laboratóriumi felhasználáshoz felelnek meg, míg mások inkább nagy sarzsokhoz vagy logisztikai felhasználáshoz alkalmasak.
Fontos, hogy a tömegmérő berendezésekhez való mérőcellák megfeleljenek minden globálisan bevezetett tanúsítvány és szabvány követelményeinek. Ide tartoznak egyvégű rudas kialakítású mérőcelláink is, amelyek lehetővé teszik egy szerkezeti elem mérleggé alakítását. A rudas kialakítású mérőcellákat sokszorosan alkalmazzák padlómérlegekben, szalagmérlegekben, mérőrendszerekben, raklap mérlegekben, ellenőrző szalagmérlegekben és szállítószalag mérlegekben. A tokos/gyűrűs mérőcella-technológia nyújtotta ellenálló képesség kihívást jelentő körülmények között is lehetővé teszi a működést. Ezeket jellemzően tartály-, edény-, siló- és járműmérlegekben használják.