Alignement des sorties – Systèmes multi

Alignement des sorties – Systèmes multi-capteurs
Trimming the outputs in multiple load cell systems
Introduction– Introduction
Introduction
Introduction
La plupart des capteurs sont utilisés dans des systèmes de
pesage multi-capteurs., ils sont alors connectés en parallèle.
Généralement, cette connexion vers un indicateur de poids
d’effectue dans un boîtier de raccordement situé à proximité du
système de pesage.
Most industrial load cells are used in multiple load cell
weighing systems. Load cells should be electrically
connected in such a way that the lines are in parallel. Usually
the connection is made at the indicator through a junction
box, located adjacent to the weighing system.
Systèmes multi-capteurs
Multiple load cell systems
Traditionnellement, les caractéristiques de signal de sortie
des capteurs industriels sont indiquées en mV/V avec une
tolérance de 0.1% (2± 0.002mV/V). Cependant, lorsqu’ils sont
connectés en parallèle, chaque capteur subit l’influence de
l’impédance de sortie des autres capteurs. Le système de
capteurs doit donc être équilibré pour être précis.
Traditionally, load cell specification sheets quote the
rated output of each load cell in voltage, usually mV/V, with a
tolerance of 0.1% ( 2±0.002 mV/V ). However when
connected in parallel, each load cell will be loaded with the
output impedance of the other load cells. As a result the
system needs further adjustment to be accurate.
La figure ci-contre montre le schéma
électrique de deux capteurs connectés
en parallèle. Chaque capteur peut être
considéré comme un générateur de
tension ‘U’ avec une résistance ‘R’
(résistance de sortie).
En utilisant le circuit de Norton
équivalent, le capteur est alors
représenté comme un générateur de
courant, associée en dérivation à la
résistance du capteur, avec I=U/R.
R1
U0
U0
U1
I1
U2
Exemple: Considérons deux capteurs réglés connectés en
parallèle et alimentés par une tension de Uexc=10 Vdc :
Capteur
Load cell
R2
R1
R2
I2
The figure opposite shows the
electrical diagram of two load cells,
connected in parallel. Each load cell can
be represented as a voltage source "U"
with resistance "R" (output resistance).
when the Norton equivalent circuit is
used. The load cell is now represented
as a current source, driving current
through the parallel combination of the
load cell impedances, where I = U / R.
Example: the following two calibrated load cells are
connected in parallel with an excitation voltage Uexc=10 Vdc:
R sortie - Rx Courant - Ix
Capacité -Emax Sensibilité - Sx
Signal sortie - Ux
Capacity (Kg)
Rated output (mV/V) Output (mV)
R out ( Ω )
Current (mA)
U1=20.02
R1=349.00
I1=0.0574
S1=2.002
1
1000
U2=20.00
R2=352.00
I2=0.0568
S2=2.000
2
1000
Total
2000
Stc=2.001
Utc=20.01
Rtc=175.25
Itc=0.1142
1/Rt=1/R1+1/R2
La valeur lue quand une charge de 500Kg est appliqué
individuellement sur chaque capteur sera:
Charge sur capteur 1 - 2
Load on LC 1 - 2
500 - 0
0 - 500
500 - 500
Ix =
Total current (It)
Total sortie (Ut)
Lecture M
Total current
Total Output
Reading M
502.70
0.0287
5.0296
497.46
0.0284
4.9771
1000.16
0.0571
10.0067
Load × Sx × Uexc
Rx × E max
, Ux = Ix × Rx , M =
Avec les caractéristiques standards des capteurs ci-dessous :
- Tolérance sur la sensibilité : ±0.1% (abs. 0.2%)
- Tolérance sur la résistance de sortie : ±1.0% (abs. 2.0%)
L’écart d’angle max. sera :
The reading when applying a test load of 500kg on each
individual load cell will be:
0.2 2 + 2.0 2 = 2.01%
Ut × N × E max
Utc
With these typical conventional load cells specifications:
- Tolerance on rated output: ±0.1% (absolute 0.2%)
- Tolerance on output resistance: ±1.0% (absolute 2.0%)
the max. corner difference is :
Les calculs précédents montrent la nécessité de réaliser un
réglage des “angles” pour conserver la précision du système.
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0.2 2 + 2.0 2 = 2.01%
The above calculations show clearly that the system needs
further "corner" adjustment to be accurate
NT-TRIMMING-FE-0706
Ajustement de l’alimentation - Excitation Trim
L’alignement de l’alimentation des capteurs est une
méthode simple et éprouvée permettant d’obtenir un signal de
sortie commun. Le signal de sortie est aligné en plaçant une
résistance en série dans le circuit d’alimentation avec comme
résultat une réduction de la sensibilité individuelle des capteurs.
Excitation trimming is a simple and proven method to
achieve a common load cells output response. The output is
trimmed by placing series resistance into the supply circuit
to reduce the excitation voltage, resulting in the reduction in
sensitivity of the individual load cells.
Cette méthode comporte certains inconvénients :
this method has some disadvantages:
- L’ajustage des angles et le réglage du système doit être
renouvelé en cas d’échange d’un capteur.
- The process of adjustment must be repeated each time a
load cell is exchanged.
- L’ajustage des angles, réalisé sur site, est une opération
longue et difficile pour les systèmes de grande capacité.
-
T
M-
M+
A-
The individual load cell adjustments are very timeconsuming, particularly for high-capacity systems.
A+
A+
R+
1
Potentiom ètre
d'ajustage
Trim pot
M+
RAM-
T
A+
A+
A+
R+
R+
A-
A-
R-
R-
M+
M+
M-
M-
R+
6
M+
RAM-
T
Boitier de
raccordement
Junction box
Indicateur ou conditionneur de signal
Indicator or signal digitiser
jusqu'à 6 capteurs
Up to 6 load cells
T
Procédure d’alignement
Excitation trimming procedure
Il existe deux principales méthodes pour réaliser un
ajustement des angles :
There are basically two methods of achieving an
excitation trim procedure:
• With test weights
• Avec des masses de test
Cette méthode peut être utilisée en cas de remplacement
d’un capteur et pour le réglage des systèmes de pesage de
faible capacité.
This method can be used in field replacement of load
cells or commissioning of weighing systems with light
weighing capacities.
1. Positionner le potentiomètre de réglage pour obtenir la
résistance la plus faible possible.
1. Turn the potentiometer fully for all the load cells so that
the resistance is as low as possible.
2. Positionner la masse sur un angle du système de pesage
et noter la valeur du signal de sortie. Réaliser l’opération
avec chaque angle.
2. Put your calibrated test weights at a corner of your
weighing system and note the result. Do this for each
corner.
3. localiser l’angle avec le signal le plus faible. Positionner la
masse sur chacun des autres angles et ajuster chaque
signal à la valeur de l’angle le plus faible à l’aide du
potentiomètre correspondant.
3. Once the lowest output corner is located, the other load
cells are trimmed to match by physically loading with the
same test weights again and adjusting the value with the
potentiometers.
4. Les capteurs fournissent alors individuellement un signal
équilibré. Il reste à réaliser le réglage du zéro et de la pente
du système de pesage.
4. The load cells are now matched with the trim
potentiometers and you may proceed with the normal
zero and gain adjustment.
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NT-TRIMMING-FE-0706
• Par calcul
• By calculation
Ce calcul nécessite le certificat de contrôle fournit par
SCAIME avec chacun de ces capteurs.
For a "Calculated trim" you need control certificates
supplied with each cell by SCAIME.
1. Mesurer avec précision la tension d’alimentation de
l’indicateur utilisé. Par exemple 10.017 V DC.
1. Measure the excitation voltage of the indicator you are
using. The result is per example 10.017 V DC.
2. relever sur le certificat la valeur de sensibilité de chaque
capteur utilisé.
2. Note down the mV/V values of all the load cells you are
using.
Par exemple:
Capteur 1 = 1.999 mV/V.
Capteur 2 = 2.003 mV/V.
Capteur 3 = 1.997 mV/V.
Capteur 4 = 2.001 mV/V.
For example:
Load cell 1 = 1.999 mV/V.
Load cell2 = 2.003 mV/V.
Load cell3 = 1.997 mV/V.
Load cell4 = 2.001 mV/V.
Vous pouvez remarquer que le capteur 3 est le moins
sensible des capteurs utilisés. Il ne sera donc pas aligné.
You can see that load cell 3 is the weakest of all the cells
in use here. Thus cell number 3 will not be trimmed.
3. Vous pouvez maintenant calculer le facteur d’alignement
en multipliant la sensibilité min. par la tension d’alim:
10.017 V x 1.997 mV/V = 20.004 mV.
3. Now you can calculate the excitation factor by multiplying
the lowest mV/V by the excitation voltage as follows:
10.017 V x 1.997 mV/V = 20.004 mV.
4. Calculer les valeurs de tension d’alimentation appropriées
pour les autres capteurs
4. Calculate the excitation values required for the other load
cells as follows:
Pour le capteur 1: 20.004 V / 1.999 mV/V = 10,007 V
Pour le capteur 2: 20.004 V / 2.003 mV/V = 9,987 V
Passer le capteur 3
Pour le capteur 4: 20.004 V / 2.001 mV/V = 9,997 V
For load cell 1: 20.004 mV / 1.999 mV/V = 10,007 V
For load cell 2: 20.004 mV / 2.003 mV/V = 9,987 V
Leave load cell 3 alone
For load cell 4: 20.004 mV / 2.001 mV/V = 9,997 V
5. Ajuster à la valeur appropriée la tension d’alimentation de
chaque capteur 1, 2 et 4 en utilisant un voltmètre.
5. Now change the excitation voltage for load cells 1,2 and 4
using the voltmeter to set the required value.
6. Le système de pesage est maintenant réglé aux angles
et la dernière opération consiste à réaliser le réglage du
zéro et de la pente.
6. Your weighing system has been 'corner corrected' and
the final step is to proceed with the usual zero and gain
adjustments
Ajustement en courant - Current calibration
Introduction
Introduction
Dans cette approche, le courant de court-circuit de chaque
capteur est ajusté à une valeur standard, avec une très faible
tolérance, assurant un alignement des angles du système sans
ajustage supplémentaire. Cette fonctionnalité préserve
également l’ajustement des angles après remplacement d’un
capteur, sans toutefois conserver le réglage du système.
This approach adjusts the short circuit current of each load
cell to a standard value, within a close tolerance. This ensure
that multiple load cell systems will be corner adjusted without
further trimming. It also ensures that the system corner
adjustment is preserved, even when a load cell is replaced. It
does not, however, preserve the system calibration.
Procédure
Procedure
Pendant la fabrication du capteur LCx, la résistance de sortie
Rx est mesurée. Le signal de sortie désiré est calculé:
During production of load cell LCx, the output resistance Rx
is measured. The desired output is then calculated by:
Ux = Iref x Rx
Ux = Iref x Rx
est obtenue par
Après ce calcul, la valeur pour Ux
l’intermédiaire de résistances internes avec une précision de
±0.05%. Le résultat est un courant de sortie identique pour
chaque capteur.
After this calculation the required value for Ux is obtained by
means of the internal calibration resistors to an accuracy of
±0.05%, resulting in identical output current tolerances for
each load cell.
Exemple: Considérons deux capteurs alignés en courant,
connectés en parallèle et alimentés avec Uexc=10 Vdc:
Example: the following two current calibrated load cells are
connected in parallel with an excitation voltage Uexc=10 Vdc:
Capteur
Load cell
R sortie - Rx Courant - Ix
Capacité -Emax Sensibilité - Sx
Signal sortie - Ux
Capacity (Kg)
Rated output (mV/V) Output (mV)
R out ( Ω )
Current (mA)
S1=1.9893
U1=19.893
R1=349.00
I1=0.0570
1
1000
S2=2.0064
U2=20.064
R2=352.00
I2=0.0570
2
1000
Total
2000
Stc=1.9979
Page 3/4
Utc=19.979
Rtc=175.25
Itc=0.114
NT-TRIMMING-FE-0706
Le signal de sortie total, quand une masse de 500Kg est
appliquée individuellement sur chaque capteur, sera :
Charge sur capteur 1 - 2
Load on LC 1 - 2
500 - 0
0 - 500
500 - 500
The total output when applying a test load of 500kg on each
individual load cell will be:
Total current (It)
Total sortie (Ut)
Lecture M
Total current
Total Output
Reading M
499.99
0.0285
4.9946
499.99
0.0285
4.9946
999.98
0.0570
9.9892
Les calculs ci-dessus montrent que le système est ajusté aux
angles et ne nécessite pas de réglage supplémentaire.
Avec les caractéristiques standards des capteurs ci-dessous :
The above calculations show clearly that the system
"corner" adjusted without trimming calibration.
With these typical current calibration specifications:
- Tolerance on rated output: ±1.0%
- Tolerance on output resistance: ±1.0%
- Tolerance on output current, Iref: ±0.05% (absolute 0.1%)
- Tolérance sur la sensibilité : ±0.1% (abs. 0.2%)
- Tolérance sur la résistance de sortie : ±1.0% (abs. 2.0%)
- Tolérance sur le courant de sortie, Iref: ±0.05% (abs. 0.1%)
L’écart d’angle maximum sera de 0.1%, soit 20 fois meilleur
qu’avec un capteur réglé de manière traditionnelle.
the maximum corner difference will be 0.1%, which means
20 times better than conventional calibrated load cells.
Remplacement d’un capteur
Load cell replacement
Quand un capteur est remplacé, le réglage des angles est
préservé mais le réglage de la pente doit être vérifié.
When a load cell is replaced, the corner adjustment is
preserved but calibration should always be checked.
Si le capteur, vu comme une source de courant, est considéré
comme étant constant, il peut être démontré que le réglage de
la pente est directement fonction de la résistance résultante du
système.
If the load cell as a current source is considered to be a
constant factor, it can be recognised that the calibration
change is directly related to the change of combined
resistance.
Exemple: Dans le système précédent, le capteur avec une
résistance de sortie de 349Ω est remplacé par un capteur avec
une résistance de sortie de 353.0Ω.
Example: In the above system, a load cell with an output
resistance of 349Ω is replaced by a load cell with an output
resistance of 353.0Ω.
Signal sortie - Ux R sortie - Rx Courant - Ix
Capteur Capacité -Emax Sensibilité - Sx
Load cell Capacity (Kg)
Rated output (mV/V) Output (mV)
R out ( Ω )
Current (mA)
S
=2.0121
U
=20.121
R
=353.00
I1=0.0570
1
1000
1
1
1
S2=2.0064
U2=20.064
R2=352.00
I2=0.0570
2
1000
Total
2000
Stc=2.0092
Utc=20.092
Le signal de sortie total, quand une masse de 500Kg est
appliquée individuellement sur chaque capteur, sera :
Charge sur capteur 1 - 2
Load on LC 1 - 2
500 - 0
0 - 500
500 - 500
Rtc=176.25
Itc=0.114
Capteur
remplacé
Replaced
load cell
The total output when applying a test load of 500kg on each
individual load cell will be:
Total current (It)
Total sortie (Ut)
Lecture M
Total current
Total Output
Reading M
502.84
0.0285
5.0231
502.84
0.0285
5.0231
1005.68
0.0570
10.0462
Les calculs ci-dessus montrent que le système est toujours
réglé aux angles mais que le réglage de pente n’est plus
correct.
The above calculations show clearly that the system is still
"corner" adjusted but calibration isn’t correct and system
should be recalibrated to be accurate.
SCAIME SAS – BP501 – 74105 Annemasse Cedex – France – Tel: +33 (0)4 50 87 78 64 – Fax : +33 (0)4 50 87 78 42 – www.scaime.com
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