Нагрузка НПИ: что значит номинал датчика веса и как его читать

Нагрузка НПИ — это наибольший предел измерений датчика, то есть его номинальная нагрузка: та сила, на которую он рассчитан и при которой обеспечиваются паспортные характеристики. В карточках и паспортах НПИ пишут в килограммах или тоннах, а в документах OIML обозначают Emax. Ниже — как читать НПИ в маркировке и паспорте, как перевести проценты от НПИ в килограммы и чем НПИ датчика отличается от предела весов.

Что означает НПИ

НПИ расшифровывается как «наибольший предел измерений». Это верхняя граница рабочего диапазона: до неё датчик может долго работать без потери точности, а выше начинается зона перегрузки. В паспортах и карточках Sierra встречаются три обозначения одного и того же:

• НПИ — русское обозначение в паспортах и фильтре каталога «Номинал (НПИ)»;
• Emax — обозначение OIML, оно же в характеристиках карточек «Emax(кг)»;
• номинал — разговорное название в маркировке и прайсах.

Номинал входит и в обозначение исполнения. Например, в маркировке SH8C-C3-1.0t-4B-S1 буквы SH8C — модель одноопорной балки, C3 — класс точности, 1.0t — НПИ 1 т. Остальное — исполнение кабеля и крепления.

НПИ датчика и предел весов — не одно и то же

Самая частая ошибка — выбирать датчик по грузоподъёмности весов. Номинал выбирают по нагрузке, которая приходится на один датчик. Весы на четырёх опорах с пределом в тонну вовсе не требуют четырёх датчиков на тонну: нагрузка делится между опорами. Расчётная формула из статьи Sierra о выборе датчика:

F датч = (Q + T) / N; НПИ ≥ F датч / z, где Q — наибольший груз, T — тара (платформа, бункер, ёмкость), N — число опор с датчиками, z — допустимая загрузка датчика в работе.

• Тара нагружает датчики постоянно, поэтому её масса входит в расчёт, а не «вычитается» кнопкой тары на индикаторе.
• Загрузка z — 0,8 при спокойной нагрузке, 0,7 при обычной, 0,5 при ударах и проезде техники.

Загрузку берут меньше единицы, потому что реальная нагрузка почти никогда не равна расчётной средней. Груз ставят не по центру, погрузчик заезжает на край, и одна опора получает больше остальных; в предельном случае сосредоточенный груз встаёт прямо над датчиком. Сброшенный груз, проезд техники или рывок подвеса дают кратковременную силу, заметно большую веса груза. Отсюда практическое правило Sierra: в обычной работе датчик нагружают не более чем на 70–80 % НПИ, при ударных нагрузках и проезде техники — не более чем на 50 %.

Проценты от НПИ и от РКП: как перевести паспорт в килограммы

В паспортах встречаются две базы для процентов, и их важно различать.

• % НПИ — от наибольшего предела измерений. Так заданы предельная и разрушающая нагрузки: 150 % НПИ у датчика на 2 т — это 3 т.
• % РКП — от рабочего коэффициента передачи, то есть от сигнала датчика на полной нагрузке. Так заданы общая ошибка, ползучесть, неповторяемость, нелинейность, баланс нуля и температурные уходы.

Раз РКП — это сигнал при нагрузке, равной НПИ, то 1 % РКП соответствует 1 % НПИ в килограммах. Пример из гида по характеристикам: датчик на 1000 кг с чувствительностью 2 мВ/В при питании 10 В выдаёт на НПИ 20 мВ. Общая ошибка 0,02 % от этого сигнала — 4 мкВ, или 0,2 кг. При грузе 300 кг эти же 0,2 кг составляют уже 0,067 % от показания.

Погрешность в процентах от РКП не зависит от того, сколько сейчас лежит на весах: 0,02 % РКП у датчика на 500 кг — это 0,1 кг и при 50 кг груза, и при 450 кг. Поэтому датчик на слишком большой номинал «теряет» точность на малых грузах.

Предельная и разрушающая нагрузка

В паспорте рядом с НПИ указаны ещё две цифры в процентах от номинала.

Между предельной и разрушающей нагрузкой — зона, где датчик не сломается, но может получить остаточную деформацию: уйдёт ноль, появится нелинейность. Этот запас защищает от случайной перегрузки, но в расчёт номинала не закладывается. Помните и о динамике: мешок в 50 кг, сброшенный на платформу, легко даёт кратковременные сотни килограммов на датчик.

Почему не стоит завышать НПИ «на всякий случай»

Кажется логичным поставить датчики потяжелее, чтобы «наверняка выдержали». Но у завышенного номинала два недостатка.

1. Точность на малых грузах. Погрешности заданы от сигнала на НПИ: датчик на 10 т под грузом 300 кг даст ту же абсолютную ошибку в килограммах, что и под 10 т.
2. Крупный шаг весов. Минимальный поверочный интервал датчика считается как vmin = НПИ / Y, где Y берут из паспорта: у SH8C это НПИ/10000, у SHM14K и SBM14G — НПИ/12000. Чем больше НПИ, тем больше vmin, а шаг весов из N датчиков должен быть не меньше vmin × √N.

Число делений весов тоже ограничено классом датчика: весам на 3000 делений нужен C3, C2 подойдёт до 2000. Золотая середина — загрузка датчика в работе 40–80 % НПИ. Так он и не перегружается, и работает в той части диапазона, где паспортные погрешности малы по сравнению с грузом.

Ряды номиналов по типам датчиков

У каждой модели свой ряд номиналов. По паспортам в карточках каталога Sierra:

Например, у одноопорной балки SH8C в каталоге есть исполнения на 50, 100, 200, 250, 300 и 500 кг, а также на 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 5 и 10 т. Посмотреть их можно в разделе одноопорных балочных датчиков.

Порядок выбора номинала

1. Сложите наибольший груз и массу конструкции: платформы, бункера, ёмкости.
2. Разделите сумму на число опор с датчиками.
3. Оцените, может ли сосредоточенный груз встать над одной опорой.
4. Разделите нагрузку на допустимую загрузку: 0,8, 0,7 или 0,5 в зависимости от характера работы.
5. Выберите ближайший больший номинал из ряда модели.
6. Проверьте, что пиковая сила с учётом ударов не превышает предельную нагрузку из паспорта, а шаг весов не меньше vmin × √N.
7. Поставьте на все опоры одну модель и один номинал: датчики в сумматоре включены параллельно, и разный РКП даёт разные показания по углам.

Калькулятор номинала с учётом тары, числа опор и смещения груза есть в статье «Как выбрать тензодатчик», а построчный разбор паспорта — в гиде по характеристикам тензодатчиков.