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Was ist eine Biegestab-Wägezelle und wie funktioniert diese?

Eine Biegestab-Wägezelle ist eine der Hauptarten oder – typen von Wägezellen, die in der Wägeindustrie weit verbreitet ist. Andere Typen sind z.B. Druck-, Zug- und Single-Point-Wägezellen. Sie gehören zu den wohl am häufigsten verwendeten Wägezellentypen.

Biegestab-Wägezellen funktionieren als einfacher Träger, die sich bei Belastung durch eine Kraft oder ein Gewicht leicht durchbiegen. Sie sind typischerweise an einem Ende befestigt und am anderen Ende freischwingend und verhalten sich ähnlich wie ein Sprungbrett. Es gibt auch symmetrische Varianten die an beiden Enden montiert sind und in der Mitte belastet werden, eher wie eine Hängematte. Außerdem ist es üblich, Biegestab-Wägezellen in zwei Unterkategorien aufzuteilen, je nachdem, wie sie die Kraft und das Gewicht messen.

Biegestabwägezellen stellen die größte und vielseitigste Gruppe von Wägezellen dar, die ein umfangreiches Spektrum an möglichen Kapazitäten, diversen Montagemöglichkeiten und Zubehör abdecken. Sie werden oft in Kombination in größeren Wägeeinrichtungen und Waagen eingesetzt, wenn der Einsatz einer Single-Point-Wägezelle unmöglich wird.

Funktionsprinzip

Biegestab-Wägezellen sind, wie alle anderen modernen Wägezellen auch, im Wesentlichen Aufnehmer, die Kraft oder Gewicht mittels Dehnungsmessstreifen in ein elektrisches Signal umwandeln. Wenn eine Last aufgebracht wird, biegt sich der Wägezellenkörper aufgrund der elastischen Eigenschaften des Metallmaterials, aus dem er hergestellt ist, durch. Angebrachte Dehnungsmessstreifen, die strategisch positioniert und an der Oberfläche der Wägezelle befestigt sind, dehnen oder stauchen sich ebenfalls entlang des Hauptkörpers. Dadurch ändert sich ihr elektrischer Widerstand und führt zu einer Änderung der Spannung in der Schaltung. Dieser Effekt ist proportional zur Anfangskraft bzw. zum Anfangsgewicht, so dass er berechnet werden kann.

Design

Biegestab-Wägezellen gibt es in zahlreichen Formen und Größen, um ein breites Anwendungsspektrum abzudecken. Typischerweise haben sie alle ein relativ niedriges vertikales Profil im Verhältnis zu ihrer Länge. Dies steht im Gegensatz dazu, dass einige der säulenartigen Druckkraftmesszellen, die oft das umgekehrte Verhältnis haben, schmaler sind als sie hoch sind. Biegestab-Wägezellen sind so konstruiert, dass sich bestimmte Teile des Wägezellenkörpers als Reaktion auf eine aufgebrachte Last biegen oder krümmen. Sie neigen dazu, hohe Dehnungs- oder Biegungswerte bei relativ geringen Kräften zu bieten, was sie für Anwendungen mit geringerer Kapazität geeignet macht. Dehnungsmessstreifen, die auf der konvexen Oberfläche angebracht sind, dehnen sich aus, während sich die auf der konkaven Oberfläche angebrachten Dehnungsmessstreifen zusammenziehen. Das bedeutet, dass es immer zwei Oberflächen gibt, die gleicher und entgegengesetzter Dehnung ausgesetzt sind, was für die Implementierung einer Vollbrückenschaltung oder für die Temperaturkompensation günstig ist.

Scherstab-Wägezellen, auch wenn sie auf den ersten Blick ähnlich aussehen mögen, funktionieren etwas anders. In jede Seite der Wägezelle wird eine Aussparung eingearbeitet, so dass in der Mitte ein relativ dünner vertikaler Steg verbleibt. Dadurch erhält die Wägezelle ein Querschnittsaussehen, das den strukturellen I-Trägern in der Konstruktion ähnelt, und wie bei diesen wird der größte Teil der Scherdehnung in diesem dünneren vertikalen Steg fokussiert. An den Seitenflächen dieses Stegs sind Dehnungsmessstreifen in 45-Grad-Winkeln angebracht, um die Dehnung zu erfassen. Gleichzeitig tragen der obere und der untere Flansch dazu bei, jedem Drehmoment oder jeder Biegung zu widerstehen.

Scherstab-Wägezellen sind für Anwendungen mit mittlerer und hoher Kapazität sehr beliebt geworden und zeichnen sich durch eine sehr gute Beständigkeit gegen Seitenkräfte aus. Da es schwierig ist, den Steg dünn genug zu konstruieren um die erforderlichen Dehnungswerte zu erreichen, sind die Scherstab-Wägezellen in der Regel nicht für niedrige Kapazitäten ausgelegt. Biegestab- und Single-Point-Wägezellen wären in solchen Anwendungsfällen besser geeignet.

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