Sammenligning af digital kapacitiv og strain gauge-vejecelleteknologi
Det grundlæggende
Kapacitive vejeceller og strain gauge vejeceller er begge afhængige af et elastisk element, der deformeres af den belastning, der skal måles.
Materialet, der anvendes til det elastiske element, er en speciel legering af rustfrit stål til vejeceller, der anvendes i korrosive industrielle applikationer samt i fødevare- og farmaceutiske installationer.
I de digitale kapacitive vejeceller fra Eilersen genererer en keramisk kapacitiv sensor et signal baseret på deformationen af det elastiske element (vejecellehuset) uden at være i fysisk kontakt med elementet dvs. der er tale om et berøringsløst måleprincip. Strain gauge-vejeceller anvender derimod typisk en isoleret modstandsfolie, der er klæbet direkte på det elastiske element. Den fysiske adskillelse mellem den kapacitive sensor og elementet gør Eilersen kapacitive vejeceller langt mere robuste og modstandsdygtige over for stød og overbelastning.
Sammenligning - Kapacitive og strain gauge-vejeceller
Følsomhed
Kapacitive sensorer er meget følsomme med en ændring i kapacitans på op til 10 %, mens folie-tøjningsmåleren typisk kun har en ændring i modstand på 0,1 %.
På grund af den højere følsomhed af kapacitive sensorer er der behov for en meget lavere deformation af det elastiske element. Belastningen på det elastiske element i en kapacitiv vejecelle er derfor omkring 5 til 10 gange lavere end for et elastisk element til en vejecelle med strain gauge.
Den reducerede belastning på det elastiske element, kombineret med det faktum, at en kapacitiv sensor er berøringsfri, giver den kapacitive vejecelle en meget højere stødmodstand og overbelastningskapacitet end vejeceller med strain gauge.
Kabelføring og tætning
Den høje kapacitansændring gør det muligt for Eilersens kapacitive vejeceller at levere et digitalt udgangssignal med høj hastighed, der repræsenterer lasten direkte i g, kg eller Newton.
Et billigt koaksialkabel med et hermetisk forseglet enkeltlederstik forsyner vejecellen med strøm og sender det digitale højhastighedssignal tilbage til instrumentet, som kan være placeret flere hundrede meter væk.
I en standard analog strain gauge-vejecelle føres strømforsyningen og det analoge lavniveausignal normalt gennem et 6-lederkabel til instrumentet, hvor det analoge signal konverteres til et digitalt signal.
I en digital En strain gauge-vejecelle, en forstærker og en A/D-konverter er placeret i huset eller vejecellen, og strømforsyningen og de digitale signaler ledes normalt gennem et 6- eller 7-lederkabel til instrumentet.
Med de 6- eller 7-lederkabler, der anvendes i strain gauge-vejeceller, er det vanskeligt at opnå den nødvendige IP68-beskyttelse til industrielle miljøer uden komplicerede vandlåse eller hermetiske, flerpolede gennemføringsforbindelser.
I modsætning hertil har den ukomplicerede IP68 enkeltpolede stikforbindelse, der anvendes i Eilersens kapacitive vejeceller, den logistisk værdifulde fordel, at kablet kan monteres lige før levering, med en længde og PVC/Teflon-type skræddersyet til kundens specifikationer.
Konklusion
Eilersen kapacitive vejeceller tåler stød og overlast på op til 10 gange den nominelle kapacitet, sammenlignet med typisk 2 gange den nominelle kapacitet for strain gauge vejeceller.
Dette er en klar fordel i industrielle miljøer - og især for vejeceller med lav kapacitet, hvor risikoen for skader som følge af stød og overbelastning er høj.
Eilersen kapacitive vejeceller tåler desuden sidelast og ekscentriske belastninger, der er op til 10 gange højere end det, strain gauge vejeceller typisk kan håndtere.
Disse egenskaber betyder, at der ikke er behov for dyre monteringssæt med overlaststop mod side- og overbelastning. Disse monteringssæt er ofte både uhensigtsmæssige og kan være næsten lige så dyre som selve vejecellen, samtidig med at de kræver justering og vedligeholdelse.
Det fabrikskalibrerede digitale signal fra Eilersen vejeceller overføres via det effektivt afskærmede koaksialkabel og giver en enkel plug-and-play-installation samt EMC-beskyttelse og beskyttelse mod svejsespændinger.
Det digitale signal fra vejecellerne overføres med 230 kBaud og indeholder belastningsværdien i 24 bit opløsning samt information som eksempelvis status og serie nr for den pågældende vejecelle. Dette muliggør mere end 1000 målinger pr. sekund, hvilket er nødvendigt i applikationer med dynamisk vejning, og opfylder samtidig den meget korte opdateringstid på 2 ms, som er nødvendig for effektiv filtrering ved dynamiske vejeapplikationer på platforme samt i blandere, doserings- og fyldeapplikationer.
Samlet set har Eilersens kapacitive vejeceller væsentlige fordele sammenlignet med digitale strain gauge vejeceller, som grundlæggende stadig er baseret på analog strain gauge teknologi.