5.1 Классификация электронных весов

Принцип действия электронного весового оборудования сводится к измерению силы (веса), воздействующей на первичный датчик, посредством преобразования этого воздействия в пропорциональный выходной электрический сигнал. Важным вопросом, влияющим на точность измерений и определяющим технический диапазон применения электронных весов, т. о., является использование того или иного первичного датчика; различают три типа датчиков, применяемых сегодня в весовом оборудовании: виброчастотные (струнные), пьезокварцевые и тензометрические.

Действие первых основано на изменении частоты колебаний натянутой металлической струны в зависимости от величины силы, приложенной к датчику (т. е. в зависимости от собственной массы груза, положенного на платформу). При хорошо отлаженном производстве виброчастотные датчики оказываются весьма недорогими в цене и, как следствие, оборудованные ими весы также дешевы. Однако нестабильность таких датчиков, повышенные требования к условиям работы, а также сравнительно низкая точность привели к тому, что данный тип датчиков сегодня применяется в весовом оборудовании редко.

Пьезокварцевые датчики действуют по принципу изменения частоты кварцевого кристалла, механически связанного с упругим элементом, под воздействием приложенной к нему силы. Такая система по точности и надежности немного отстает от тензометрической, зато себестоимость производства у нее ниже. Простота использования и доступная цена делают эти весы популярными на предприятиях торговли, общественного питания и связи. Так как изменения частоты колебаний кварцевого резонатора в большой мере зависят от колебаний температуры и питающих напряжений, то некоторые производители весов планируют начать серийный выпуск «интеллектуальных» датчиков. Предполагается соединить их с микропроцессором, который отслеживал бы отклонения и вводил корректирующие поправки в результат взвешивания.

Тензометрические датчики. В переводе с латинского «тензо» означает «деформация». Действие такого датчика основано на преобразовании деформации упругих элементов в изменение электрического сопротивления. В качестве упругого элемента выступают металлические изделия специальной конструкции, преобразователем же служит высокочувствительная спираль из специального сплава, например, константана, которая особым способом приклеивается к упругому элементу на участке, где деформация наиболее явно выражена. Такая конструкция, по статистике, оказалась самой надежной.

Принцип работы электронных весов с тензодатчиком таков. В нижней части датчика расположены два пьезокерамических элемента, подключенные соответственно ко входу и выходу усилителя. Один элемент является возбудителем механических колебаний резонатора, а другой их приёмником. Выходное сопротивление элементов составляет несколько сот КОм и это немного ниже сопротивления тензодатчика; и превосходит выходное сопротивление электромагнитного датчика компенсационного типа более, чем в 100 раз. Кроме того, мощность, потребляемая таким датчиком, крайне низка. Вообще, такая система отличается очень низким энергопотреблением за счёт простоты её электрической схемы (отсутствие АЦП и т. п.), что является существенным плюсом при построении весов специального назначения, например, взрывозащищённых.

Итак, тензодатчики - самые надежные и точные устройства для преобразования силы тяжести в электрические сигналы. По этой причине весы на базе таких датчиков - самые распространенные в мире.

Современные измерительные приборы (в том числе, электронные весы) на базе тензорезисторов требуют применения высококачественных аналоговых усилителей, очень точных термостабильных резисторов и конденсаторов, хороших источников опорного напряжения и многоразрядных аналогово-цифровых преобразователей (АЦП). Этот традиционный подход наиболее понятен и отработан, но он имеет серьезные недостатки. Главными из них являются проблемы, связанные с усилением очень слабого изменения сигнала тензодатчика, а также преобразование его к цифровому виду. И хотя электронные средства «взвешивания» позволяют менять как пределы измерения, так и точность, европейской единицей измерения массы является именно килограмм и именно массу товара в конечном итоге определяют весы.

Также электронные весы классифицируются по следующим признакам:

По функциям выполняемых работ (простейшие весы для измерения массы взвешиваемого товара, весы с расчетом стоимости товара, весы с чекопечатью);

По виду отсчета показаний (с визуальным отсчетом, с документальной регистрацией и др.);

По способу управления (местное, дистанционное по локальной сети и др.).