Berbicara tentang sensor penimbang kuarsa

Apa itu kuarsa?

Kuarsa adalah mineral yang banyak ditemukan di alam. Seperti pasir biasa, kristal, dan bahan lainnya, komponen utamanya adalah silikon dioksida, rumus kimia SiO2. Tetapi karena susunan molekul yang berbeda, ia memiliki penampilan dan karakteristik yang berbeda.

Kuarsa murni tidak berwarna dan transparan, dan sifat termal, kimia, dan mekaniknya memiliki anisotropi yang jelas. Titik lelehnya adalah 1750℃. Kuarsa memiliki sifat piezoelektrik yang kuat, yaitu percikan api akan dihasilkan ketika dipukul dan digosok keras, yang merupakan metode membuat api dengan batu api.

Perkembangan efek piezoelektrik kuarsa

Pada tahun 1880, saudara Jacques dan Pierre Curie secara tidak sengaja menemukan efek piezoelektrik ajaib dari kristal kuarsa. Mereka menemukan bahwa ketika kristal kuarsa dikenakan tekanan berat, muatan listrik akan dihasilkan di permukaannya, dan jumlah muatan yang dihasilkan sebanding dengan massa zat.

Namun, pengumpulan dan retensi muatan membutuhkan kondisi impedansi yang sangat tinggi, jika tidak, mudah untuk melepaskan muatan dan bahkan lebih sulit untuk mengukurnya. Baru pada tahun 1950-an penguat muatan (CA, Charge Amplifier) ditemukan untuk mengubah muatan menjadi sinyal tegangan yang sesuai, mewujudkan pengukuran dan pemrosesan muatan dengan instrumen dan perangkat konvensional untuk pertama kalinya, sehingga menciptakan bidang pengukuran piezoelektrik.

Pada tahun 1960-an, Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich mengembangkan sensor gaya kuarsa piezoelektrik.

Pada tahun 1970-an, sistem pengukuran gaya tiga komponen kuarsa piezoelektrik digunakan dalam teknik, industri otomotif, dan biomekanik.

Aplikasi sensor penimbangan kuarsa

Pada tahun 1990-an, Swiss mengembangkan sensor penimbangan dinamis dengan kristal kuarsa sebagai elemen sensitif yang dapat digunakan di jalan. Karena ukurannya yang kecil, ketinggian rendah, ringan, kekakuan tinggi, frekuensi alami tinggi, rentang dinamis yang luas, dan sensitivitas tinggi. Oleh karena itu, ia telah mencapai hasil aplikasi yang baik di bidang prediksi beban gandar kelebihan muatan kendaraan, alarm kelebihan muatan jembatan, perlindungan terowongan, dan pengukuran beban gandar kendaraan.

Ini banyak digunakan di banyak negara seperti Amerika Serikat, Inggris, Jerman, Australia, Korea Selatan, dan Jepang. Sejak akhir abad terakhir, dengan perkembangan situasi pengiriman domestik dan kebutuhan tata kelola nasional terhadap kelebihan muatan dan kelebihan beban, negara saya juga telah mengembangkan sensor penimbangan kuarsa yang cocok untuk aplikasi jalan di negara saya.

Prinsip penimbangan sensor penimbangan kuarsa

Sensor penimbangan kuarsa adalah perangkat yang menggunakan efek piezoelektrik dari kristal kuarsa untuk mengubah sinyal berat menjadi sinyal listrik.

1). Elemen deteksi kristal kuarsa mengubah gaya ban dinamis menjadi sinyal muatan;

2). Diubah menjadi tegangan analog melalui penguat muatan;

3). Sinyal analog kemudian diubah menjadi sinyal digital melalui konverter A/D;

4). Akhirnya, hasil penimbangan diperoleh melalui komputer tertanam dan perangkat lunaknya yang berdedikasi.

Struktur sel beban kuarsa

Penampilan sel beban kuarsa

Keuntungan sensor penimbangan kuarsa

1) Rentang kecepatan deteksi dinamis efektif yang luas: kekakuan tinggi, tidak ada deformasi di bawah beban berat, respons frekuensi tinggi, dan dapat mengukur beban dinamis yang berubah dengan cepat secara akurat.

2) Daya tahan yang kuat: Bertahan dalam uji daya tahan beban 50KN sebanyak 5400000 kali tanpa ada tanda-tanda kerusakan.

3) Umur pakai yang panjang: Umur pakai melebihi 100 juta gandar.

4) Kinerja penimbangan dinamis yang akurat: Linearitas, pengulangan, dan stabilitas yang baik.

5) Rentang adaptasi suhu yang luas: Perubahan suhu tidak berpengaruh pada akurasi penimbangan, dan tidak diperlukan kalibrasi ulang.

6) Pemasangan yang mudah dan konstruksi yang cepat: volume konstruksi kecil, kerusakan jalan yang lebih sedikit, dan siklus yang pendek.

7) Penyamaran yang kuat: Setelah pemasangan, ia membentuk keseluruhan dengan permukaan jalan, dan sulit bagi pengemudi untuk menilai secara akurat lokasi spesifiknya.

8) Bebas perawatan: Tidak diperlukan drainase, menghilangkan perawatan harian dalam aplikasi.