Was ist ein Gewichtssensor?
Ein Gewichtssensor ist ein Sensor zum Wiegen eines Objekts.
Derzeit werden hauptsächlich Wägezellen verwendet. Bevor sich Wägezellen durchsetzten, waren mechanische Hebelwaagen die Hauptstütze der Gewichtsmessung. Hebelwaagen erforderten eine zeitaufwändige Kalibrierung und Wartung, um genaue Messungen zu gewährleisten.
Wägezellen hingegen sind nur schwer zu beschädigen, da sie ohne bewegliche oder reibende Teile konstruiert sind und über einen langen Zeitraum hinweg mit nur einfacher Wartung verwendet werden können. Sie verfügen außerdem über hervorragende Eigenschaften wie hohe Messgenauigkeit und geringe Temperatureinflüsse während der Messung und sind daher weit verbreitet.
Anwendungen von Gewichtssensoren
Gewichtssensoren sind Instrumente zur Gewichtsmessung und werden in allen Anwendungsbereichen eingesetzt. Die häufigste Anwendung ist die Messung des Gewichts selbst. Sie werden insbesondere in Krankenhausbetten installiert, um Patienten zu wiegen oder in der Produktion, um das Gewicht von Produkten zu überprüfen.
Da das Gewicht durch Druck ermittelt wird, kann auch die Belastung eines Objekts gemessen werden. So werden sie beispielsweise auch zur Bestimmung des Drehmoments von Fahrzeugmotoren und der Radlast verwendet.
Funktionsweise der Gewichtssensoren
Wägezellen sind die häufigste Art von Gewichtssensoren. Das Prinzip von Wägezellen wird hier erklärt. Wägezellen lassen sich je nach ihrem Ausgangssignal grob in drei Typen einteilen: hydraulische, pneumatische und Dehnungsmessstreifen-Wägezellen. Von diesen drei Typen sind die Dehnungsmessstreifen-Wägezellen am weitesten verbreitet.
1. Hydraulische Wägezellen
Hydraulische Wägezellen sind mit einer Flüssigkeit im Inneren der Wägezelle gefüllt. Sie sind so konstruiert, dass der Druck der Flüssigkeit mit der auf die Wägezelle ausgeübten Kraft ansteigt und das Gewicht anhand der Änderung des Flüssigkeitsdrucks gemessen werden kann.
Da keine elektronischen Bauteile verwendet werden, können sie in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden und werden zur Gewichtsmessung von Tanks und Trichtern verwendet.
2. Pneumatische Wägezellen
Pneumatische Wägezellen nutzen den Luftdruck zur Erfassung. Durch die Verwendung mehrerer Dämpfungskammern wird die Messgenauigkeit im Vergleich zum hydraulischen Typ verbessert. Da sie nicht wie bei hydraulischen Systemen mit Flüssigkeit gefüllt sind, ist die Gefahr einer Verunreinigung im Falle eines Bruchs geringer.
3. Dehnungsmessstreifen-Wägezellen
Dehnungsmessstreifen-Wägezellen erfassen die auf die Wägezelle ausgeübte Kraft in Form eines elektrischen Signals. Wenn eine Kraft auf einen Dehnungsmessstreifen ausgeübt wird, kommt es zu einer Verformung, die zu einer Änderung des elektrischen Widerstands des Messstreifens führt.
Die Änderung des elektrischen Widerstands ist proportional zum Ausmaß der Verformung des DMS, d. h. der aufgebrachten Kraft, so dass der elektrische Widerstand erfasst und das Gewicht gemessen wird.
Arten von Gewichtssensoren
Wägezellen sind die gebräuchlichste Art von Gewichtssensoren, aber es gibt auch andere Typen:
1. Piezoelement-Typ
Piezoelektrische Elemente aus Quarz oder Keramik erzeugen aufgrund des piezoelektrischen Effekts eine elektrische Ladung, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Die Änderung der Ladung kann gemessen werden und die im Objekt erzeugte Dehnung kann gemessen und in das Vorhandensein oder Fehlen von Gewicht umgewandelt werden.
2. Kapazitätsmessung
Die Messung der Kapazitätsänderung zwischen zwei Membranen, die sich als Reaktion auf Druckänderungen verformen, wird durch das Gewicht ersetzt.
3. Folienlaminat-Typ
Dies ist eine Anwendung des Folientyps; er wird verwendet, um Gewicht zu erkennen oder um zu erkennen, dass ein Objekt mit ihm in Berührung gekommen ist.
4. Blatt-/Mattentyp
Eine andere Art von Gewichtssensoren ist ein Blatt oder eine Matte, die das Vorhandensein oder Fehlen von Gewicht erkennt. Sie werden auch als druckempfindliche Platten oder Mattenschalter bezeichnet. Diese Gewichtssensoren bestehen aus zwei Platten aus Harz, Gummi oder anderen Materialien, die sich je nach Gewicht oder Belastung verformen, mit piezoelektrischen oder kapazitiven Elementen und Kontakten, die auf der gemeinsamen Oberfläche angeordnet sind.
Wenn ein Gewicht auf die Platte oder die Matte aufgebracht wird, wird eine elektrische Änderung ausgegeben und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Gewicht wird durch diese Änderung erkannt. Diese Sensoren werden an automatischen Türöffnungen und Stoßstangen unbemannter Fahrzeuge angebracht, um den Kontakt mit Menschen zu erkennen.
Weitere Informationen zu Gewichtssensoren
Gewichtssensoren und IoT
Eine Vielzahl von Sensoren wird in IoT-Anwendungen eingesetzt und Gewichtssensoren sind einer davon. Sie werden beispielsweise eingesetzt, um das Vorhandensein oder Fehlen von Objekten in automatischen Förderbändern zu erkennen und um das Vorhandensein oder Fehlen von Waren in automatischen Lagern zu erkennen.
Darüber hinaus können Gewichtssensoren zur automatischen Zählung der Lagerbestände und der Anzahl der Sendungen nach Gewicht eingesetzt werden. Dies soll es ermöglichen, Lagerverwaltungssysteme und andere Systeme auch von entfernten Standorten aus zu bedienen.