Was sind Kraftmessdosen und wie arbeiten sie?
Kraftmessdosen sind praktisch Sensoren, die eingesetzt werden, um eine Last oder Kraft in ein messbares elektronisches Signal umzuwandeln. Wird eine Waage einer Last oder Kraft ausgesetzt, wird das von der Kraftmessdose kommende Signal an einen entfernt liegenden Computer übermittelt. Dort wird das Signal erfasst und es regelt eine Spannung, einen Druck oder eine auf das Objekt wirkende Last oder eine Kraft.
Durch die Umwandlung einer Last oder Kraft in ein Signal spielen Kraftmessdosen eine wesentliche Rolle in der Waagenindustrie und man findet sie immer dort, wo eine präzise Gewichtsmessung unverzichtbar ist. Ob in einem Lebensmittelgeschäft, einer Autobahn-Wiegestation oder an einem Spannungsmesssensor, jedwede elektronische Waage oder Wiegemaschine besitzt irgendeine Art von Kraftmessdose.
Kraftmessdosen in den verschiedensten Bauweisen werden nicht nur für elektronische Waagen verwendet. Sie unterscheiden sich durch die Art und Weise der Signalübertragung:
- Hydraulisch
- Pneumatisch
- Elektrisch
Die Empfindlichkeit der Kraftmessdosen und die Art und Weise, wie sie ein Gewicht erkennen, ist ebenso unterschiedlich, wie z.B. durch Kompression, Biegung usw. Bevorzugt verwendet werden auf Dehnmessstreifen basierende Kraftmessdosen mit Genauigkeiten von 0,03 bis 0,25% des Skalenendwerts. Man findet sie in praktisch jedem industriellen Einsatzfall von Kraftmessdosen.
Dehnmessstreifen
Kraftmessdosen mit Dehnmessstreifen sind die vorherrschenden und am häufigsten eingesetzten Kraftmessdosen. Bei der Belastung eines Dehnmessstreifens mit einem Gewicht wandeln die Sensoren die auf ihn einwirkende Last in elektrische Signale um. Der Dehnmessstreifen in der Kraftmessdose verformt sich proportional zu der auf die Kraftmessdose einwirkenden Kraft oder Spannung. Dadurch wird ein elektrisches Signal erzeugt, das in digitaler Form das Gewicht oder die Kraft anzeigt. Die entsprechenden Verformungen liegen innerhalb weniger Tausendstel Millimeter. Die Genauigkeit dieses Messverfahrens ist eine der Hauptgründe für den schwindenden Einsatz von anderen Bauarten von Kraftmessdosen. Heute wird der Begriff Kraftmessdose, sofern nicht anders angegeben, generell für eine ‘Dehnmessstreifen-Kraftmessdose‘ verwendet.
Dehnmessstreifen-Kraftmessdosen haben mehrere Vorteile gegenüber anderen Ausführungen, insbesondere ihre hohe Genauigkeit, Präzision und ihr linearer Messverlauf. Sie werden nicht durch Temperaturschwankungen beeinflusst, haben eine ausgezeichnete Haltbarkeit mit einer längeren Lebensdauer aufgrund weniger bewegter Teile und sind normalerweise kleiner im Vergleich zu anderen Ausführungen.
Hydraulisch
Hydraulische Kraftmessdosen besitzen einen in einem Zylinder sitzenden Kolben, über dem eine Druckveränderung weiterleitet wird. Es ist praktisch ein Kraftkompensationsverfahren, das auf eine Druckänderung im Zylinder reagiert. Bei der Einwirkung einer Kraft auf ein hydraulisches System wird die Flüssigkeit im Zylinder komprimiert. Der Druck im Zylinder steigt oder fällt je nachdem ob die Kraft ansteigt oder sinkt. Der Druck kann direkt im Gerät gemessen oder zu einer Fernanzeige übertragen werden. Bei korrektem Einbau können hydraulische Kraftmessdosen auf eine Genauigkeit innerhalb 0,25% des Skalenendwerts kalibriert werden. Da hydraulische Kraftmessdosen keine elektrischen Bauteile besitzen, werden sie häufig in gefährdeten Bereichen eingesetzt.
Pneumatisch
Auch bei hydraulischen Kraftmessdosen wird das Kraftkompensationsverfahren eingesetzt. Sie können durch den Einsatz mehrerer Dämpferkammern eine größere Genauigkeit als hydraulische Kraftmessdosen erreichen. Die Ausführungen variieren je nach Einsatzfall, jedoch werden pneumatische Kraftmessdosen häufig bei Anwendungen eingesetzt, wo es auf die Messung relativ kleiner Gewichte ankommt. Man findet hydraulische Kraftmessdosen auch bei Anwendungen, wo es im Wesentlichen auf Reinheit und Sicherheit ankommt. Sie arbeiten praktisch bei allen Temperaturen und Bedingungen und da keine Flüssigkeit vorhanden ist, wird beim Reißen einer Kammer die Umgebung nicht verschmutzt. Pneumatische Kraftmessdosen benötigen für einen einwandfreien Betrieb saubere, trockene und geregelte Luft oder Stickstoff.
