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Wägezellen kalibrieren & abgleichen
Die Kalibrierung von Wägezellen ist ein zentraler Schritt für präzise und reproduzierbare Messergebnisse in industriellen Wägesystemen. Bei DMS-Wägezellen wird dabei die Beziehung zwischen der mechanischen Belastung und dem elektrischen Ausgangssignal überprüft und eingestellt. Auf dieser Seite erfahren Sie, welche Geräte zur Kalibrierung benötigt werden, welche Kalibrierverfahren es gibt und wie der Spannungs- sowie Signalabgleich von Wägezellen in der Praxis durchgeführt wird.
Was braucht man zum Kalibrieren einer DMS-Wägezelle?
Wer eine Wägezelle kalibrieren möchte, benötigt ein Anzeigegerät. Bei den Anzeigegeräten unterscheidet man zwischen Waagenanzeigen und Wägeterminals. Waagenanzeigen setzen voraus, dass das Signal der Wägezelle bereits gewandelt und verstärkt an die Anzeige übergeben wird. Wägeterminals beinhalten einen DMS Messverstärker für Wägezellen. Dieser ermöglicht den direkten Anschluss einer DMS-Wägezelle. Bei Verwendung von mehreren Wägezellen empfehlen wir einen Kabelkasten für Wägezellen. Hier können bis zu sechs Wägezellen parallel geschaltet werden.
Man benötigt einen Messverstärker für DMS-Wägezellen
Um die Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifens (DMS) sichtbar zu machen, werden sogenannte DMS-Messverstärker eingesetzt. Diese sind darauf ausgelegt, kleinste Änderungen des Ausgangssignals (Spannung in mV/V) zu erfassen und zu verstärken. DMS-Messverstärker haben standardisierte Ausgangssignale wie z. B. eine Schnittstelle (RS485, Profibus, Profinet u. v. m.) oder einen Analogausgang mit 0–10 V oder 4–20 mA.
Eichung oder Kalibrierung?
Eine Eichung ist in der Regel vorgeschrieben, wenn der Preis einer Ware über das Gewicht im geschäftlichen Verkehr – also mit Hilfe einer Waage – ermittelt wird. Alles zum Thema Eichen von Waagen unter BOSCHE.eu – Geeichte Waagen.
Eine Kalibrierung dient dem Nachweis zur Feststellung und Dokumentation der Abweichung einer Waagenanzeige vom wahren, tatsächlichen Wert der Messgröße (Gewicht). Alle Informationen zum Thema Kalibrierung von Waagen finden Sie auf „graviCAL.de".
Wie kalibriert man eine Wägezelle?
Grundsätzlich bieten sich drei Möglichkeiten zur Kalibrierung von Wägezellen.
Lastkalibrierung
Bei der Lastkalibrierung von Wägezellen handelt es sich um eine Zweipunkt-Kalibrierung mit Kalibriergewichten. Die zwei Kalibrierpunkte bestehen aus dem „Nullpunkt" und dem „Lastpunkt". Der Nullpunkt ist der unbelastete Zustand der Wägezelle / Waage, inkl. des Taragewichts z. B. einer Wägeplattform (falls vorhanden). Der Lastpunkt ist der maximal belastete Zustand der Wägezelle / Waage (min. 80 % der Nennlast). So kann man z. B. eine 100-Kilo-Waage mit den Referenzpunkten 0-, 20-, 40-, 60-, 80-, 100 kg kalibrieren.
Lineare Kalibrierung
Die lineare Kalibrierung erfolgt ähnlich der Lastkalibrierung. Der Unterschied ist, dass diese Kalibrierung aus mehreren Referenzpunkten besteht. Waagenelektronik von BOSCHE ermöglicht eine Kalibrierung mit bis zu 6 Referenzpunkten im Nennlastbereich.
Theoretische Kalibrierung
Bei der theoretischen Kalibrierung werden die Werte der Wägezelle im Auswertegerät hinterlegt. Anschließend wird der Messbereich eingestellt, die Nennlast konfiguriert und der Nullpunkt gesetzt. Die korrekten Messwerte findet man im Datenblatt der Wägezelle. Diese sind in mV/V angegeben. Eine Überprüfung der Wägeeinrichtung ist nur mit kalibrierten Gewichten nach DAkkS, bzw. mit Eichgewichten zulässig.
Spannungsabgleich von Wägezellen
Um einen Spannungsabgleich bei Wägezellen durchzuführen, benötigt man ein sehr genaues Messgerät (Multimeter oder Voltmeter). Für einen präzisen Spannungsabgleich der Wägezellen sollte das Messgerät in der Lage sein, 0,1 mV zu messen.
Wie funktioniert der Spannungsabgleich von Wägezellen?
Grundsätzlich gibt es zwei Methoden für den Spannungsabgleich von Wägezellen. Im eingebauten Zustand spricht man vom „Annäherungsverfahren". Dabei wird der Widerstand des Potentiometers beginnend von 0 Ohm so lange erhöht, bis das Ausgangssignal (mV/V) aller Wägezellen identisch ist. Hierfür müssen die Wägezellen, ähnlich wie bei der Lastkalibrierung, belastet werden. Gemessen wird je Wägezelle im unbelasteten sowie belasteten Zustand. Da dieses Verfahren sehr aufwendig ist und sich oftmals gar nicht realisieren lässt (aufgrund der Einbauposition der Wägezellen), wird auf eine weitere Methode, den „Vorabgleich", zurückgegriffen.
Vorabgleich von Wägezellen in 4 Schritten
1) Nennkennwert bestimmen
Der Nennkennwert von BOSCHE-Wägezellen wird für jede Wägezelle einzeln bestimmt (gemessen) und direkt bei der Herstellung auf einem Datenblatt vermerkt. Grundsätzlich haben Wägezellen von BOSCHE einen Nennkennwert von 2,0 / ± 0,004 mV/V, bzw. bewegen sich in dieser Toleranz.
2) Speisespannung mit dem Voltmeter bestimmen
Waagenelektronik und Wägetransmitter von BOSCHE arbeiten mit einer Speisespannung von 5,0 VDC. Je nach Elektronik und Wägezelle können auch Spannungen von ca. 10 VDC üblich sein.
3) Werte der einzelnen Wägezellen berechnen
Hier geht es beim Spannungsabgleich darum, die Wägezellen aufeinander abzustimmen. Dafür genügt eine einfache Dreisatzrechnung: Zuerst multipliziert man den kleinsten Nennkennwert aller Wägezellen der abzugleichenden Wägeapplikation mit der gemessenen Speisespannung. Für jede weitere Wägezelle innerhalb der Applikation lässt sich die benötigte Speisespannung anschließend berechnen, indem man diesen Wert durch den Nennkennwert der jeweiligen Wägezelle dividiert.
4) Spannungsabgleich durchführen
Über die vorgeschalteten Potentiometer die Speisespannung auf den zuvor errechneten Wert angleichen. Der Spannungsabgleich minimiert die Speisespannung und wirkt sich proportional auf die Ausgangsspannung aus.
Praxisbeispiel: Platine mit Potentiometern (Rt1–Rt4) für den Spannungsabgleich mehrerer parallel geschalteter Wägezellen.
Signalabgleich einer Wägezelle
Der Signalabgleich von Wägezellen kommt nur in seltenen Fällen zum Einsatz. Dabei wird in die Ausgangsleitung ein veränderbarer Widerstand (RT) eingesetzt. Durch den veränderbaren Widerstand kann ein Signalabgleich der Wägezellen stattfinden. Sind alle Wägezellen einer Parallelschaltung exakt abgeglichen, liegt ein präzises Messergebnis vor. Durch einen Signalabgleich wird eine Temperaturstabilität erreicht. Anwendung findet dieses Verfahren, um bei einer großen Plattformwaage, wie z. B. einer industriellen Bodenwaage, den Eckenlastfehler auszugleichen.
Passende Komponenten für die Kalibrierung
Für ein stabiles Wiege-Ergebnis braucht es neben der Wägezelle passende Auswerteeinheiten – je nach Anwendung als Anzeige, Terminal oder Messverstärker.
Weiterführende Themen im Wissens-Hub
Vertiefen Sie Ihr Wissen rund um Aufbau, Einbau, Anschluss und Kalibrierung von Wägezellen. In unserem Wissens-Hub finden Sie praxisnahe Anleitungen und technische Hintergrundinformationen für eine sichere und präzise Anwendung.
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