Sel beban menukarkan daya mekanikal—berat—kepada isyarat elektrik. Di dalam setiap sel beban terdapat unsur logam yang berubah bentuk sedikit di bawah beban. Terikat pada elemen itu ialah tolok terikan: kerajang rintangan nipis yang rintangan elektriknya berubah apabila ia meregang atau memampat. Perubahan rintangan itu menghasilkan keluaran voltan yang boleh diukur berkadar dengan daya yang dikenakan. Dalam a jambatan timbang , sel beban berbilang diletakkan di bawah dek, dan isyarat elektrik gabungannya diproses oleh penunjuk atau kotak simpang untuk memaparkan bacaan berat.
Itulah mekanisme teras. Segala-galanya—pengedap hermetik, pampasan suhu, perlindungan beban lampau, output digital—adalah kejuruteraan yang dibina berdasarkan prinsip asas itu. Memahami butiran penting kerana pemilihan sel beban, pemasangan dan penyelenggaraan secara langsung menentukan sejauh mana prestasi jambatan timbang dengan tepat dan boleh dipercayai selama bertahun-tahun beroperasi.
Tolok terikan ialah elemen penderiaan yang memungkinkan teknologi sel beban. Ia terdiri daripada corak kerajang logam halus—biasanya aloi nikel-kromium—diikat dengan pelekat pada permukaan badan logam anjal, biasanya keluli aloi gred tinggi atau keluli tahan karat. Apabila badan logam berubah bentuk di bawah berat, foil berubah bentuk dengannya. Ini mengubah rintangan elektrik foil mengikut hubungan yang diterangkan oleh faktor tolok (GF).
Faktor tolok bagi kebanyakan tolok terikan logam adalah lebih kurang 2.0 , bermakna ketegangan 0.1% menghasilkan perubahan rintangan sebanyak 0.2%. Untuk tolok terikan standard 350-ohm, yang diterjemahkan kepada perubahan rintangan kira-kira 0.7 ohm—nilai kecil yang memerlukan reka bentuk litar yang teliti untuk mengukur dengan tepat.
Sel beban menggunakan empat tolok terikan yang disusun dalam konfigurasi jambatan Wheatstone. Dua tolok diletakkan dalam tegangan (mereka memanjang di bawah beban) dan dua dalam mampatan (mereka memendekkan di bawah beban). Susunan ini memberikan beberapa kelebihan kritikal:
Voltan pengujaan standard sebanyak 5 hingga 15 volt DC digunakan merentasi jambatan. Pada kapasiti terkadar, jambatan menghasilkan keluaran peringkat milivolt—biasanya 2 mV/V , bermakna pengujaan 10V menghasilkan 20 mV pada beban penuh. Isyarat ini kemudiannya dikuatkan dan diproses.
Tidak semua sel beban berkongsi geometri yang sama. Bentuk dalaman elemen anjal menentukan cara ia berubah bentuk, yang mempengaruhi ketepatan, julat kapasiti dan kesesuaian untuk konfigurasi jambatan timbang yang berbeza.
Ini adalah jenis yang paling biasa ditemui dalam jambatan timbang yang dipasang pada lubang dan di permukaan. Ia direka untuk menanggung beban dalam satu paksi—terus ke bawah—dan biasanya berbentuk silinder atau lempeng. Sel mampatan yang digunakan dalam penimbang trak mengendalikan kapasiti daripada 50 tan kepada lebih 150 tan setiap sel , dengan enam hingga dua belas sel lazimnya menyokong dek jambatan timbang penuh. Ia teguh, mudah dipasang dan mengendalikan beban sisi dengan cukup baik apabila dipasang dengan perkakasan pelekap yang betul.
Sel rasuk lentur berfungsi pada julur atau prinsip rasuk dua hujung. Beban dikenakan pada satu atau dua titik di sepanjang rasuk yang dipasang di hujung yang lain, menyebabkan ia bengkok. Tolok terikan yang diletakkan pada lokasi momen lentur maksimum menangkap ubah bentuk ini. Sel-sel ini popular dalam skala platform berprofil rendah dan reka bentuk jambatan timbang mudah alih tertentu kerana ia boleh dipasang dalam profil dek yang sangat cetek. Ia biasanya digunakan untuk kapasiti di bawah 20 tan setiap sel .
Sel rasuk ricih mengukur tegasan ricih daripada lenturan atau pemampatan langsung. Tolok terikan diorientasikan pada 45 darjah ke paksi rasuk untuk menangkap terikan ricih maksimum. Reka bentuk ini sangat tidak sensitif terhadap titik aplikasi beban—kelebihan ketara dalam aplikasi jambatan timbang di mana beban gandar kenderaan mungkin tidak mendarat pada kedudukan yang tepat. Rasuk ricih menawarkan ketepatan yang sangat baik, biasanya mencapai OIML Kelas C3 atau lebih baik , dan digunakan secara meluas dalam kedua-dua penimbang gandar mudah alih dan pemasangan jambatan timbang kekal.
Sel titik tunggal direka bentuk untuk memberikan bacaan yang tepat tanpa mengira di mana beban diletakkan pada platform—dalam had. Ia digunakan terutamanya dalam skala platform yang lebih kecil dan jarang ditemui dalam jambatan timbang trak bersaiz penuh. Walau bagaimanapun, ia muncul dalam beberapa penimbang pad gandar yang digunakan untuk pemeriksaan penguatkuasaan tepi jalan yang cepat.
| Jenis Sel Muatan | Julat Kapasiti Biasa | Penggunaan Timbang Timbang Biasa | Kelebihan Utama |
|---|---|---|---|
| Mampatan | 50–150 t setiap sel | Penimbang trak yang dipasang di lubang | Kapasiti tinggi, teguh |
| Rasuk Lentur | Sehingga 20 t setiap sel | Platform berprofil rendah | Pemasangan padat |
| Rasuk Ricih | 5–50 t setiap sel | Penimbang gandar mudah alih dan tetap | Ketidakpekaan titik beban |
| Titik Tunggal | Sehingga 5 t | Penimbang pad gandar | Sambutan seragam merentas platform |
Memahami cara sel beban berfungsi secara berasingan hanyalah sebahagian daripada gambar. Dalam pemasangan jambatan timbang, berbilang sel beban berfungsi bersama, dan isyaratnya melalui beberapa peringkat pemprosesan sebelum nilai berat muncul pada paparan.
Setiap sel beban di bawah dek jambatan timbang menghasilkan isyarat tahap milivolt yang berkadar dengan daya yang dibawanya. Kerana beban dari kenderaan tidak pernah berpusat dengan sempurna, sel individu membawa bahagian yang tidak sama rata. Sebuah trak 60 tan yang diletakkan secara tidak simetri mungkin mengenakan 12 tan pada satu sel sudut dan 8 tan pada yang lain.
Semua kabel sel individu berjalan ke kotak simpang (juga dipanggil kotak penjumlahan). Di dalam, isyarat digabungkan—sama ada secara pasif melalui rangkaian penjumlahan rintangan atau secara aktif melalui penguatan. Kotak simpang penjumlahan pasif menggunakan perintang pemangkas untuk melaraskan perbezaan dalam kepekaan sel, memastikan bahawa beban 1 tan pada mana-mana sel tunggal menghasilkan sumbangan yang sama kepada output yang dijumlahkan. Langkah penentukuran ini adalah kritikal: tanpanya, kedudukan beban pada dek jambatan timbang akan mempengaruhi bacaan akhir.
Isyarat milivolt yang dijumlahkan—masih sangat kecil—bergerak ke penunjuk berat. Di dalam, penguat instrumentasi ketepatan meningkatkan isyarat, biasanya kepada julat 0–10 volt. Penukar analog-ke-digital (ADC) kemudian mengambil sampel isyarat yang dikuatkan. Penunjuk jambatan timbang moden digunakan ADC 24-bit , yang menyediakan lebih 16 juta langkah diskret merentas julat ukuran. Resolusi ini jauh lebih halus daripada kenaikan paparan yang dikehendaki oleh undang-undang, memberikan bacaan yang stabil dan kalis hingar.
Data ADC mentah bising. Pemuatan angin, getaran kenderaan dan gangguan elektrik semuanya menyebabkan turun naik yang cepat. Mikropemproses penunjuk menggunakan algoritma penapisan digital—yang selalunya boleh dikonfigurasikan purata atau penapis berasaskan frekuensi—untuk mengekstrak nilai berat yang stabil. Nilai akhir yang dipaparkan dibundarkan kepada selang skala yang diluluskan, yang untuk jambatan timbang yang sah untuk perdagangan biasanya 20 kg untuk skala 60 tan.
Apabila memilih sel beban untuk jambatan timbang, nombor lembaran data secara langsung meramalkan kualiti pengukuran. Inilah maksud sebenar setiap spesifikasi dalam amalan.
Beban maksimum sel direka bentuk untuk mengukur dengan tepat. Untuk keselamatan, sel beban juga dinilai untuk beban lampau yang selamat—biasanya 150% daripada kapasiti undian —dan lebihan muktamad sebelum kerosakan kekal, biasanya 300% . Jambatan timbang yang mengendalikan berat kasar kenderaan 60 tan yang disokong oleh enam sel memerlukan sel yang dinilai untuk sekurang-kurangnya 15 tan setiap satu apabila pengagihan beban difaktorkan, ditambah dengan margin lebihan beban yang mencukupi untuk pemuatan dinamik semasa kemasukan kenderaan.
OIML (Pertubuhan Metrologi Undang-undang Antarabangsa) mengelaskan sel beban daripada Kelas A (ketepatan tertinggi) kepada Kelas D (paling rendah). Sel beban jambatan timbang biasanya Kelas C3 atau C4 , di mana nombor itu menunjukkan bilangan maksimum selang pengesahan—masing-masing 3,000 atau 4,000. Sel beban C3 yang digunakan dalam jambatan timbang 60 tan boleh menyokong kenaikan paparan sebanyak 60,000 kg ÷ 3,000 = 20 kg, yang sejajar dengan keperluan jambatan timbang standard.
Spesifikasi ini menggabungkan ralat bukan lineariti dan histeresis ke dalam satu nilai, biasanya dinyatakan sebagai peratusan keluaran terkadar. Untuk sel beban C3, ralat gabungan biasanya ±0.023% daripada keluaran dinilai atau lebih baik . Pada sel kapasiti 20 tan yang menghasilkan 2 mV/V pada beban penuh, ini sepadan dengan ralat kurang daripada 0.9 mikrovolt—nilai yang sangat kecil yang memerlukan perisai dan amalan pendawaian yang teliti untuk dipelihara melalui rantai isyarat.
Sel beban yang digunakan dalam pemasangan jambatan timbang luar menghadapi perubahan suhu yang ketara. Dua pekali suhu penting:
Dalam jambatan timbang luar yang beroperasi dari -10°C hingga 50°C—julat 60 darjah—sel dengan Span TK 0.008%/10°C akan mengalami perubahan rentang 0.048% . Pada skala 60 tan, itu adalah hanyut 29 kg yang dikaitkan dengan suhu sahaja. Inilah sebabnya mengapa penentukuran jambatan timbang sentiasa dilakukan pada suhu operasi, dan sebab pengesahan semula berkala diperlukan secara sah.
Sel beban jambatan timbang dipasang secara kekal di luar rumah, selalunya dalam persekitaran pit tertakluk kepada banjir, lumpur dan pencucian tekanan. Penarafan IP minimum yang boleh diterima untuk sel beban jambatan timbang ialah IP67 (ketat habuk dan tahan rendaman sementara hingga 1 meter). Banyak pemasangan yang dinyatakan IP68 atau IP69K , penarafan terakhir membenarkan pancutan air bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi—berkaitan untuk tapak yang membersihkan dek jambatan timbang dengan kerap.
Sel beban tradisional mengeluarkan isyarat milivolt analog. Sepanjang dua dekad yang lalu, sel beban digital—yang menyepadukan ADC dan mikropemproses terus di dalam badan sel beban—telah menjadi semakin biasa dalam pemasangan jambatan timbang. Perbezaannya adalah ketara dari segi praktikal.
Sel analog lebih ringkas, lebih murah dan serasi dengan hampir semua penunjuk berat di pasaran. Isyarat milivolt mereka terdedah kepada gangguan elektromagnet (EMI) sepanjang larian kabel yang panjang—kebimbangan sebenar di tapak perindustrian besar dengan jentera berat. Larian kabel praktikal maksimum sebelum kemerosotan isyarat menjadi bermasalah adalah lebih kurang 100 hingga 150 meter dengan kabel terlindung standard.
Sel beban digital menukar isyarat tolok terikan kepada nilai digital di dalam perumah sel dan menghantar data melalui bas bersiri—biasanya bas RS-485 atau CAN. Kelebihan utama termasuk:
Pertukarannya ialah kos—sel beban digital jauh lebih mahal—dan kunci masuk vendor, kerana sel daripada pengeluar yang berbeza sering menggunakan protokol komunikasi yang tidak serasi.
Pemasangan yang betul adalah sama pentingnya dengan kualiti sel. Sel beban yang ditentukan dengan sempurna dipasang dengan tidak betul akan memberikan bacaan yang tidak tepat dan tidak stabil. Sistem pelekap sel beban jambatan timbang mesti mencapai beberapa perkara secara serentak.
Sel beban direka bentuk untuk mengukur daya dalam satu paksi. Beban sisi—disebabkan oleh brek kenderaan, pengembangan haba geladak, atau salah jajaran geladak—memperkenalkan ralat dan mempercepatkan keletihan. Pemasangan pemasangan menggunakan pin rocker, butang beban, atau pangkalan sel beban penjajaran sendiri untuk memastikan daya luar paksi ditolak secara mekanikal. Pelekap pin rocker membolehkan sel condong sedikit ke mana-mana arah, hanya memindahkan komponen menegak sebarang daya yang dikenakan ke elemen penderiaan.
Sebuah dek jambatan timbang keluli sepanjang 18 meter akan mengembang lebih kurang 10 mm antara suhu musim sejuk dan musim panas dalam iklim sederhana (menggunakan pekali pengembangan haba lebih kurang 11.7 × 10⁻⁶ /°C dan julat suhu 50°C). Perkakasan pemasangan mesti membenarkan pergerakan ini tanpa mengikat. Konfigurasi pelekap hujung tetap dan hujung bebas menangani perkara ini dengan membetulkan dek pada satu hujung dan membenarkan pergerakan gelongsor yang dikekang pada hujung yang lain, menghalang pengembangan haba daripada ditafsirkan sebagai perubahan beban.
Sesetengah reka bentuk pelekap sel beban menggunakan bolt pengikat atau klip penahan untuk menghalang dek daripada mengangkat sel semasa pemuatan di luar pusat. Tanpa sekatan angkat, beban sipi berhampiran satu hujung jambatan timbang boleh menyebabkan hujung bertentangan meningkat, mengambil sel daripada beban dan memperkenalkan ralat yang ketara. Periksa pemasangan rod yang mengehadkan pergerakan dek ke atas kepada 2–3 mm adalah bahagian standard pemasangan jambatan timbang yang berkualiti.
Sel beban adalah teguh tetapi tidak boleh dihancurkan. Mengetahui bagaimana mereka gagal membantu pasukan penyelenggaraan mengenal pasti masalah sebelum mereka menyebabkan ralat penimbangan yang ketara atau kegagalan sistem lengkap.
Malah sel berkadar IP68 boleh terjejas jika titik masuk kabel rosak, jika penyambung kabel tidak dimeterai dengan betul atau jika badan sel retak secara fizikal. Kelembapan yang mencapai tolok terikan menyebabkan kakisan kerajang, perubahan dalam sifat pelekat, dan akhirnya kebocoran elektrik antara lengan jambatan. Gejala ini biasanya hanyut secara beransur-ansur dalam bacaan sifar dan peningkatan ketidakstabilan. Memeriksa rintangan penebat antara litar jambatan dan badan sel (harus melebihi 5,000 MΩ pada sel yang sihat) ialah langkah diagnostik standard.
Satu beban lampau yang teruk—daripada kenderaan yang melanggar geladak dengan laju, atau daripada kren yang mendarat dengan muatan berat tanpa diduga—boleh mencacatkan unsur elastik secara plastik. Setelah berubah bentuk, titik sifar sel berubah secara kekal dan tidak boleh ditentukur semula. Keletihan terkumpul sepanjang berjuta-juta kitaran beban; kebanyakan sel jambatan timbang yang berkualiti dinilai untuk 10 juta atau lebih kitaran pada kapasiti terkadar, tetapi pemuatan kejutan dan beban berlebihan secara mendadak mengurangkan hayat keletihan.
Kabel sel beban berjalan di lokasi terdedah di bawah dek jambatan timbang. Kerosakan tikus, lenturan berulang dari pergerakan dek, dan penghancuran fizikal daripada serpihan adalah punca biasa kegagalan kabel. Perisai yang rosak atau pecah separa dalam konduktor isyarat menimbulkan hingar, ralat mengimbangi atau kehilangan isyarat lengkap. Perlindungan saluran kabel dan pemeriksaan visual biasa adalah langkah pencegahan mudah yang memanjangkan hayat sistem.
Badan sel beban keluli tahan karat adalah tahan kakisan, tetapi perkakasan pelekap keluli lembut di sekeliling—tapak sel beban, rod cek, bolt pelekap—tidak. Perkakasan yang berkarat boleh merampas, menghalang pergerakan kecil yang diperlukan semasa pengembangan haba, dan memperkenalkan daya sisi pada sel beban. Jadual pemeriksaan dan pelinciran tahunan untuk perkakasan pemasangan adalah keperluan penyelenggaraan minimum.
Output sel beban dalam milivolt tidak bermakna sehingga ia ditentukur terhadap berat rujukan yang diketahui. Penentukuran mewujudkan hubungan matematik antara output elektrik dan berat yang dipaparkan, dan penentukuran semula berkala mengesahkan bahawa perhubungan tidak hanyut.
Piawaian emas untuk penentukuran jambatan timbang ialah memuatkan dek dengan berat ujian yang diperakui bagi jisim yang diketahui—biasanya Jisim diperakui Kelas M1 atau F2 boleh dikesan mengikut piawaian kebangsaan. Penunjuk dilaraskan supaya bacaan yang dipaparkan sepadan dengan berat yang digunakan pada berbilang titik merentasi julat ukuran penuh. Untuk jambatan timbang 60 tan, penentukuran biasanya melibatkan beban ujian pada 0, 20%, 50% dan 100% daripada kapasiti maksimum.
Mengangkut dan mengendalikan berat ujian yang mencukupi untuk penentukuran kapasiti penuh adalah mahal dan memerlukan logistik. Gantikan kaedah berat—menggunakan peranti rujukan sel beban hidraulik atau kenderaan dengan berat yang disahkan—benarkan pemeriksaan penentukuran pada kos yang lebih rendah. Kaedah-kaedah ini diterima oleh banyak pemberat kebangsaan dan pengukur pihak berkuasa untuk pengesahan berkala antara penentukuran berat mati penuh, dengan syarat penentukuran awal dilakukan dengan wajaran mati.
Timbang timbang yang digunakan untuk perdagangan—mengebil pelanggan mengikut berat, menyemak pematuhan kenderaan atau ukuran fiskal—mesti disahkan secara berkala oleh badan pemeriksa yang dibenarkan. Di Kesatuan Eropah, Arahan Alat Timbang Bukan Automatik (NAWI) menetapkan ralat maksimum yang dibenarkan (MPE) untuk jambatan timbang perdagangan: ±0.5 selang skala pada pengesahan awal dan ±1 selang skala dalam perkhidmatan. Selang pengesahan berbeza mengikut bidang kuasa tetapi lazimnya 1 hingga 2 tahun .
Sel beban dalam jambatan timbang yang diselenggara dengan baik harus kekal tepat untuk 10 hingga 20 tahun . Mencapai hayat perkhidmatan itu memerlukan perhatian yang konsisten terhadap beberapa bidang utama.
Bilangan dan penempatan sel beban di bawah dek jambatan timbang mempengaruhi ketepatan pengukuran dan lebihan sistem. Tiada standard universal tunggal—konfigurasi dipilih berdasarkan panjang geladak, jenis kenderaan yang dijangkakan dan keperluan ketepatan.
Jambatan timbang satu platform standard 18 meter biasanya digunakan 6 sel beban : dua di bawah setiap tiga rasuk silang utama. Ini memberikan pengagihan beban yang baik dan redundansi yang mencukupi—jika satu sel gagal, sistem selalunya boleh mengesan kegagalan melalui bacaan sudut yang tidak seimbang dan bukannya ketidaktepatan bencana. Sesetengah aplikasi berketepatan tinggi menggunakan 8 sel di bawah empat rasuk silang untuk liputan yang lebih baik.
Jambatan timbang gandar berbilang dek—di mana setiap dek menimbang kumpulan gandar individu secara berasingan—memerlukan set sel berasingan di bawah setiap dek, dengan setiap kumpulan sel diproses secara berasingan. Jambatan timbang gandar empat dek mungkin digunakan 16 hingga 24 sel beban secara keseluruhan, setiap kumpulan ditentukur secara bebas untuk memastikan penjumlahan bacaan gandar individu sama dengan jumlah berat kenderaan yang diukur apabila kenderaan ditimbang secara keseluruhan.
Simetri peletakan sel adalah penting. Sel yang diletakkan secara tidak simetri mencipta peta kepekaan yang tidak sekata merentasi permukaan geladak: beban berhampiran gugusan sel mendaftar dengan lebih tepat daripada beban yang diletakkan di tengah-tengah antara sel. Amalan pemasangan berkualiti melibatkan pemeriksaan sensitiviti sudut pemasangan yang telah siap menggunakan jisim rujukan yang diletakkan di setiap sudut dan membandingkan bacaan. Pemasangan yang seimbang menunjukkan kurang daripada ± 0.1% variasi merentasi kedudukan sudut.
Tambah: Bangunan 3, No. 355, Xiangshan East Road, Zon Pembangunan Ekonomi Binhai, Cixi City, Ningbo, Zhejiang, China.
Tel: +86-18969402526
Telefon: +86-0574-86864809
E-mel:
