Wägezellen
Eine Wägezelle dient zur Bestimmung von Masse: Die vom Wägegut ausgeübte Gewichtskraft wird durch die Wägezelle in ein elektrisches Signal umgewandelt. Damit sind Wägezellen die wichtigsten Komponenten einer elektronischen Waage. Eine der am weitest verbreiteten Technologien basiert auf der Dehnungsmessstreifen-Technologie: Eine analoge Wägezelle besteht aus einem Messelement (sogenannten Federkörper) aus Stahl oder Aluminium, auf diesem ist ein Dehnungsmessstreifen (Wheatstonesche Brücke) angebracht. In jeder elektronischen Waage ist eine Wägezelle integriert, die dafür sorgt, dass ein Gewicht gemessen werden kann. Abgesehen davon werden Wägezellen in Industrieanlagen verbaut, wie etwa bei Abfüllanlagen, bei der Verwiegung von Silos oder für die Füllstandskontrolle von Tanks.
DMS-Wägezellen sind am weitesten verbreitet, aber es gibt noch andere Technologien zur Gewichtsbestimmung in der Wägetechnik wie etwa die EMFC, elektromagnetische Kraftkompensation, bei der die Massebestimmung komplett ohne Reibungsverlust abläuft.
Wichtige Eigenschaften von Wägezellen
Es gibt viele unterschiedliche Arten von Wägezellen, die sich nach der Anwendung richten für die sie konzipiert wurden. Biegestab- oder Scherstabwägezellen werden oft z. B. in Plattformwaagen eingesetzt. Druckkraftwägezellen hingegen werden meist unter einer Konstruktion (Behälter, Silo usw.) installiert, die von oben mit einem Gewicht belastet wird und sind oft für höhere lasten vorgesehen. Bei Zuglast-Wägezellen hingegen wird ein Gewicht an die Wägezelle angehängt. Wägezellen sind der wichtigste Bestandteil einer Waage, sei es Plattform-, Boden- oder Tischwaage.
Wie funktioniert eine Wägezelle?
Das Material des Federkörpers ist zwar stabil, aber auch minimal elastisch. Das bedeutet: Wenn auf die Waage ein Gewicht gelegt wird, wirkt diese Kraft auf den Federkörper ein. Die Bezeichnung Federkörper rührt daher, weil sich das Material durch diese Einwirkung minimal verformt, aber wieder in die ursprüngliche Form zurückkehrt – beziehungsweise „federt“, sobald keine Kraft mehr auf ihn einwirkt. Es handelt sich um eine elastische Verformung des Messelements.
Diese Änderung wird durch die Dehnungsmessstreifen erfasst, der auf der Wägezelle angebracht ist. Unter einem Dehnungsmessstreifen, oder kurz „DMS“, versteht man einen elektrischen Leiter. Durch die feste Anbringung auf dem Federkörper wirkt sich jede Krafteinwirkung direkt auf den Messtreifen aus und verlängert oder verkürzt diesen. Bei Dehnung des Messtreifens wird der elektrische Widerstand größer, bei Stauchung hingegen kleiner. Diese Veränderung des Widerstandes verändert das Ausgangssignal der Wägezelle und ermöglicht damit zu bestimmen, welche Kraft auf die Wägezelle einwirkt – also welches Gewicht gerade verwogen wird.
Wichtige Eigenschaften von Wägezellen
Neben den verschiedenen Typen von Wägezellen unterscheiden sich diese bei den Herstellungsmaterialien, zumeist wird Aluminium und rostfreier Edelstahl verwendet. Neben dem Material gilt es aber auch die Umgebung, in der die Zelle zum Einsatz kommt, zu beachten: Besonders die Umgebungstemperaturen sind ein wichtiger Faktor: Jedes Material verändert sich durch Wärme oder Kälte, was auch für Wägezellen und Dehnungsmesstreifen gilt. Damit das exakte Gewicht angezeigt wird, muss die Wägezelle äußere Störeinflüsse ausgleichen können.
Besonders wichtig ist beim Thema Verwiegung die Genauigkeit: Wägezellen werden in unterschiedliche Genauigkeitsklassen klassifiziert. Diese werden in die Klassen A bis D unterteilt, wobei A die bestmögliche Klasse darstellt. DMS-Wägezellen werden meistens in den Klassen C und D produziert. Je nach Anwendungsgebiet sind die Anforderungen für die geforderte Genauigkeit unterschiedlich: So ist in der Pharmaindustrie etwa eine andere Genauigkeiten und Prozessmessunsicherheiten gefordert als bei Recycling oder Einzelhandel. Für spezielle Anforderungen bietet Minebea Intec zudem besondere Lösungen.
Für viele Produktionsanlagen ist zudem die sogenannte Eichfähigkeit wichtig: Eine eichfähige Wägezelle wird in Deutschland für den Einsatz im gewerblichen Bereich für alle eichpflichtige Anwendungen gefordert und sorgt dafür, dass die eingesetzte Wägetechnik auch die gesetzlichen Anforderungen erfüllt.
How-to Guide Single Point Wägezellen
Mit nur einer Wägezelle zu hochgenauen Messergebnissen