Електронні ваги

В закладах харчування і торгівлі широкого використання набули електронні ваги. Сучасні електронні ваги складаються з наступних основних елементів: вантажоприймального пристрою, електронного перетворювача, процесорного блоку, індикатора (дисплею), клавіатури, принтера. В даний час в конструкції електронних ваг застосовують такі типи перетворювачів: виброчастотні, тензометричні і п’єзокварцеві.

Віброчастотний перетворювач являє собою конструктивний елемент вантажоприймального пристрою електронних ваг, призначений для перетворення вимірюваної величини (ваги) в показники параметрів електромеханічного коливального контуру, частота коливання якого несе в собі інформацію про вимірювану величину (вагу). Принципова схема вібростержневого датчика сили (динамометра), представлена на рис. 37. Він складається з пружного елемента 1, що сприймає вимірюване навантаження, горизонтально розташованого резонатора (чутливого елемента) 5, що являє собою стрижень прямокутного поперечного перерізу, володіє поперечною жорсткістю, електромагнітного адаптера 2, електромагнітного збудника коливань 4, підсилювача і реєструючого приладу 3. При коливанні резонатора 5 в адаптері 2 наводиться електрорушійна сила (ЕРС), частота якої дорівнює частоті коливань резонатора. Сигнал з адаптера 2 подається на вхід підсилювача 3, вихід якого підключений до збудника 4. Таким чином, автоколивальна система замикається.

Рис. 37. Схема вібростержневого датчика сили (динамометра): 1 - пружний елемент, 2 - електромагнітний адаптер; 3 - підсилювач і реєструючий прилад; 4 – електромагнітний збудник коливань; 5 - резонатор

Практика експлуатації віброчастотних датчиків показала, що вони забезпечують високу точність вимірювання механічних параметрів і володіють високою стабільністю характеристик.

Дія тензометричного перетворювача заснована на перетворенні деформації пружних елементів, в результаті чого змінюється їх електричний опір. В якості пружного елементу виступають металеві вироби спеціальної конструкції - пластини, кільця і ​​ін. Перетворювачем же є високочутлива спіраль зі спеціального сплаву, наприклад константану, яка особливим способом приклеюється до пружного елементу на ділянці, де деформація виражена найбільш явно. Перетворення вимірюваної сили тяжіння (ваги тіла) в показання зміни електричного опору відбувається в чутливому елементі тензорезистора внаслідок наявності тензорезистивного ефекту в провідникових та напівпровідникових матеріалів, тобто внаслідок їх властивості змінювати свій електричний опір при деформуванні. При деформації електричний опір тіла змінюється як за рахунок зміни його геометричних розмірів, так і за рахунок зміни питомого опору матеріалу.

У сучасному вигляді тензорезистор конструктивно представлє собою чутливий елемент 1 з тензочутливого матеріалу (дроту, фольги тощо), закріплений за допомогою сполучного 2 (клею, цементу) на силовому елементі датчика 4 (рис. 38). Для приєднання чутливого елемента в електричний ланцюг в тензорезисторі є вивідні провідники 7. Деякі конструкції тензорезисторів для зручності встановлення мають підкладку 3, розташовану між чутливим і пружним елементами датчика, а також захисний елемент 5, розміщений поверх чутливого елемента.

Рис. 38. Схема тензорезистора: 1 - чутливий елемент; 2 – сполучний матеріал; 3 - підкладка; 4 - силовий елемент; 5 - захисний елемент; 6 - вузли пайки; 7 - вивідні провідники

Пьезокварцевий перетворювач діє за принципом зміни частоти кварцового кристалу, механічно пов'язаного з пружним елементом під дією прикладеної до нього сили. Пьезокварцевий перетворювач з'явився як компроміс, що поєднує в собі переваги віброчастотних і тензорезисторних датчиків і позбавлений їх недоліків. Цей перетворювач має частотний вихідний сигнал з великою корисною девіацією і високу ступінь лінійності характеристики перетворення.

Індикатори електронних ваг. Індикатори застосовуються в електронних вагах для відображення цифрової і символьної інформації: маси, ціни та вартості товару, суми грошей, отриманої від покупця, і здачі. На них виводиться і службова інформація: повідомлення про помилки, коди програмування та ін. В більшості конструкцій електронних ваг використовуються світлодіодні і рідкокристалічні індикатори.

Світлодіодні сегментні індикатори являють собою напівпровідникові прилади, які споживають велику потужність. Вони дуже яскраво світять і дозволяють працювати з вагами при недостатньому освітленні в приміщенні. Крім того, вони дуже міцні, довговічні і експлуатуються в широкому діапазоні температур (навіть при негативних). Загальний вид світлодіодного індикатора фірми CAS зображений на рис. 39.

Рис. 39. Світлодіодний індикатор

Рідкокристалічні сегментні індикатори представляють собою відображені (що працюють на відбитому світлі) семи-сегментні індикатори на основі рідких кристалів. Вони мають низьку вартість і відрізняються вкрай малим споживанням енергії, тому дуже часто застосовуються в вагах, які живляться від батарейок. До їх недоліків відносяться крихкість, так як їх основа рідкокристалічні індикатори (РКІ), тобто скло, необхідність підсвічування під час роботи в темних приміщеннях, неможливість експлуатації при негативних температурах (рідкі кристали на холоді замерзають і зображення пропадає).

Рідкокристалічні знакосинтезуючі індикатори відрізняються невеликою масою, низьким споживанням енергії (5 В/20 мВт), відсутністю електромагнітного випромінювання, а також високою якістю і надійністю в експлуатації. Стандартна кількість символів в рядку: 8, 16, 20, 24 і 40, кількість рядків 1, 2 і 4. Принцип роботи індикаторів заснований на зміні поляризації світла, що проходить через рідкі нематичні кристали. До недоліків РКІ слід віднести їх високу вартість. Зате такі індикатори дозволяють сформувати будь-які символи, аж до «біжучого рядка» рекламного тексту на дисплеї ваг на рис. 40 зображено зовнішній вигляд індикатора фірми Data Vision.

Рис. 40. Знакосинтезуючий рідкокристалічний індикатор

Клавіатура. Клавіатура електронних ваг служить для введення вартості товару, управління процесом зважування, програмування і тестування. У більшості моделей вона розташовується нижче вантажної платформи, а у деяких об'єднується з дисплеєм. Фізична реалізація клавіатури в основному плівкова, хоча іноді зустрічається (у дешевих ваг) і кнопкова з відкритими контактами або кнопкова з закритими контактами (у ваг з підвищеним навантаженням на клавіатуру).

Плівкова клавіатура складається з складених у кілька шарів відформованих пружних плівок. На деяких з них знаходяться зображення клавіш (з позначеннями), на інших - електричні контакти, розташовані у вигляді двох пересічних матриць контактів. Натискання на кнопку призводить до замикання відповідних контактів. Такі клавіатури досить зручні, недорогі, технологічні і герметичні. На жаль, вони не придатні для ремонту (але, на щастя, довговічні) - при виникненні будь-яких несправностей їх доводиться замінювати повністю.

Принтер. Принтер електронних ваг призначений для друку товарних етикеток і звітних відомостей; застосовується в електронних вагах, що використовуються для фасування товарів. За принципом дії принтери електронних ваг поділяються на принтери з термодруком і матричні, конструктивно об'єднані з корпусом ваг або окремим блоком, з'єднані з вагами за допомогою роз'ємного кабелю.