Was ist ein Gewichtssensor?

Wie funktioniert ein Gewichtssensor?

Das Arbeitsprinzip eines Gewichtssensors basiert auf der Wissenschaft der Materialverformung unter Druck oder Kraft, insbesondere auf der proportionalen Änderung des elektrischen Widerstands, die diese Verformung bewirkt.

Hier ist eine schrittweise Führung, wie ein Gewichtssensor funktioniert:

1. Erkennung des elektrischen Widerstands: Im Kern des Gewichtssensors befinden sich ein oder mehrere Dehnungsmessstreifen. Sie sind leitfähige Geräte, die ihren elektrischen Widerstand ändern, wenn sie gereckt oder zusammengedrückt werden.
2. Verformung unter Gewicht: wenn Gewicht aufgebracht wird, zieht es die Dehnungsmessstreifen auseinander oder drückt sie zusammen, was ihren elektrischen Widerstand auf nachweisbare Weise ändert.
3. Gewichtsmessung: Die Dehnungsmessstreifen sind normalerweise in einer Wheatstonesche Brückenkonfiguration arrangiert und verbunden, so dass der Widerstand genau gemessen werden kann.
4. Umwandlung in ein elektrisches Signal: Diese Messungen werden dann im nächsten Schritt in ein quantifizierbares elektrisches Signal umgewandelt, das proportional zur ausgeübten Kraft ist, und anschließend verarbeitet und als Gewichtsablesewert ausgegeben.

Gewichtssensoren können mit verschiedenen Materialien und Strukturen hergestellt werden, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden. Jede Anwendung hat einzigartige Anforderungen in Bezug auf die Belastungskapazität, Präzision, Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse und physische Abmessungen.

Typen von Gewichtssensoren

Verschiedene Arten von Sensoren können in die Kategorie der Gewichtssensoren fallen, einschließlich:

• Wägezelle: Dies sind die gebräuchlichsten Arten von Gewichtssensoren. Wägezellen sind Wandler, die Kraft in ein elektrisches Signal umwandeln. Die Signaländerung ist proportional zur Menge der ausgeübten Kraft. Dies ermöglicht es ihnen, Gewicht mit hoher Präzision zu messen. Wägezellen zum Wiegen gibt es in mehreren Varianten, die jeweils für bestimmte Arten von Lasten und Anwendungen entwickelt wurden.
• Kraftsensor: Kraftsensoren arbeiten nach ähnlichen Prinzipien wie Wägezellen. Sie messen die auf sie ausgeübte Kraft und wandeln sie in ein elektrisches Signal um. Sie konzentrieren sich jedoch oft auf eine breitere Palette von Kräften, nicht nur auf solche, die direkt mit dem Gewicht durch die Schwerkraft verbunden sind. Kraftsensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zu Robotik und medizinischen Geräten.
• Drucksensor: Obwohl nicht ausschließlich für die Gewichtsmessung verwendet, können Drucksensoren als Gewichtssensoren in bestimmten Szenarien dienen. Zum Beispiel werden sie verwendet, um das Gewicht einer Flüssigkeit in einem Tank zu messen, indem sie den Druck am Boden erfassen.
• Drehmomentsensor: Diese Sensoren messen die Verdrehung oder Rotationskraft, auch als Drehmoment bekannt, an einem System. Obwohl sie keine direkten Gewichtssensoren sind, werden sie oft in Kombination mit anderen Sensoren verwendet, um das Gewicht oder die Kraft, die auf ein rotierendes System ausgeübt wird, zu messen. 

Anwendungen von Gewichtssensoren

Gewichtssensoren haben eine Vielzahl von Anwendungen in zahlreichen Branchen. Dank ihrer hohen Genauigkeit und Vielseitigkeit sind sie zu integralen Komponenten in vielen Betrieben geworden, die Genauigkeit, Sicherheit und Effizienz gewährleisten. Hier sind einige der gängigen Anwendungen von Gewichtssensoren:

• Industriewaagen: In verschiedenen Formen, von Plattformwaagen bis zu Kranwaagen, sorgt ein Gewichtssensor für präzise und zuverlässige Gewichtsmessungen. Sie sind entscheidend in vielen Industriezweigen, einschließlich Versand, Logistik, Abfallwirtschaft und mehr.
• Automatisierte Fertigung: Gewichtssensoren spielen eine entscheidende Rolle in der Automatisierung. Sie stellen sicher, dass die richtige Menge an Material während der Produktion verwendet wird, was eine konstante Qualität und Kosteneffizienz fördert. Darüber hinaus werden sie in der Qualitätskontrolle verwendet, um das Gewicht der Produkte zu überprüfen.
• Medizin und Gesundheitswesen: In medizinischen Geräten wie Infusionspumpen und Dialysemaschinen steuert und überwacht ein Gewichtssensor den Flüssigkeitsfluss. Sie werden auch in Patientenhebeausrüstungen und Krankenhausbetten verwendet, um die Sicherheit zu gewährleisten.
• Automobilindustrie: Gewichtssensoren werden in Automobilen für mehrere Anwendungen verwendet, einschließlich der Messung der Lenk- und Bremskräfte und der Erkennung der Belegung und des Gewichts der Passagiere für Airbag-Steuerungssysteme.
• Einzelhandel und Gewerbe: In der Einzelhandelsbranche wird ein Gewichtssensor in Kassensystemen und Selbstbedienungskassen eingesetzt . Sie werden auch häufig in Postdiensten verwendet, um Pakete und Briefe für die Portoberechnung zu wiegen.
• Landwirtschaft: In der Landwirtschaft werden Gewichtssensoren in Tierfuttersystemen und Getreidesilos verwendet, um Futterstände und Erträge genau zu messen.
• Labor: In Laboreinstellungen werden Präzisionswaagen mit hochauflösenden Gewichtssensoren für genaue Messungen verwendet, die für Forschung und Experimente entscheidend sind.
• On-Board-Fahrzeugwaage: Gewichtssensoren werden in On-Board-Wiegesystemen für Fahrzeuge, wie Lkw und Lieferwagen, verwendet. Sie helfen sicherzustellen, dass die Fahrzeuge nicht überladen sind und die gesetzlichen Gewichtsbeschränkungen einhalten.
• Luft- und Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrt werden Gewichtssensoren für die Fracht- und Kraftstoffgewichtsmessung in Flugzeugen verwendet. Genau Gewichtsmessungen sind entscheidend für die Ausbalancierung von Flugzeugen und die Berechnung des erforderlichen Kraftstoffs.
• Robotik und Automatisierung: Mit den Fortschritten in der Robotik und Automatisierung werden Gewichtssensoren zunehmend in robotischen Armen zum Handhaben von Objekten eingesetzt, wodurch sie ihre Aktionen auf das Gewicht des Objekts anpassen können.