Електронні ваги

В закладах харчування і торгівлі широкого використання набули електронні ваги. Сучасні електронні ваги складаються з наступних основних елементів: вантажоприймального пристрою, електронного перетворювача, процесорного блоку, індикатора (дисплею), клавіатури, принтера. В даний час в конструкції електронних ваг застосовують такі типи перетворювачів: виброчастотні, тензометричні і п’єзокварцеві.

Дія тензометричного перетворювача заснована на перетворенні деформації пружних елементів, в результаті чого змінюється їх електричний опір. Пружними елементами є металеві вироби спеціальної конструкції – пластини, кільця та ін. Перетворювач – це високочутлива спіраль зі спеціального сплаву, наприклад, константану, яка особливим способом приклеюється до пружного елемента на ділянці, де деформація виражена найбільше. Перетворення вимірюваної сили тяжіння (ваги тіла) в показання зміни електричного опору відбувається в чутливому елементі тензорезистора внаслідок наявності тензорезистивного ефекту в провідникових та напівпровідникових матеріалах, тобто внаслідок їх властивості змінювати свій електричний опір при деформуванні. При деформації електричний опір тіла змінюється як за рахунок зміни його геометричних розмірів, так і за рахунок зміни питомого опору матеріалу.

У сучасному вигляді тензорезистор конструктивно представлє собою чутливий елемент 1 з тензочутливого матеріалу (дроту, фольги тощо), закріплений за допомогою сполучного матеріалу (клею, цементу) 2 на силовому елементі датчика 4 (рис. 68). Для приєднання чутливого елемента в електричний ланцюг у тензорезисторі є вивідні провідники 7. Деякі конст­рукції тензорезисторів для зручності встановлення мають підкладку 3, розташовану між чутливим і пружним елементами датчика, а також захисний елемент 5, розміщений на поверхні чутливого елемента.

Віброчастотний перетворювач - це конструктивний елемент вантажоприймального пристрою електронних ваг, який призначений для перетворення вимірюваної величини (ваги) в показники параметрів електромеханічного коливального контуру, частота коливання якого містить інформацію про вимірювану величину (вагу).

Практика експлуатації віброчастотних датчиків показала, що вони забезпечують високу точність вимірювання механічних параметрів і володіють високою стабільністю характеристик.

Рис. 68. Схема тензорезистора:

1 – чутливий елемент; 2 – сполучний матеріал; 3 – підкладка; 4 – силовий елемент; 5 – захисний елемент; 6 – вузли паяння; 7 – вивідні провідники

П’єзокварцовий перетворювач діє за принципом зміни частоти коливань кварцового кристалу, механічно пов’язаного з пружним елементом під дією прикладеної до нього сили. П’єзокварцовий перетворювач поєднує переваги віброчастотних і тензометричних датчиків і не має їх недоліків. Цей перетворювач володіє високим ступенем лінійності характеристики перетворення.

Індикатори електронних ваг. Індикатори застосовуються в електронних вагах для відображення цифрової і символьної інформації: маси, ціни та вартості товару, суми грошей, отриманої від покупця, і здачі. На них виводиться і службова інформація: повідомлення про по­милки, коди програмування та ін. У більшості конструкцій електронних ваг використовуються світлодіодні і рідкокристалічні індикатори.

Світлодіодні сегментні індикатори - це напівпровідни­кові прилади. Вони дуже яскраво світять і дають змогу працювати з вагами при недостатньому освітленні в приміщенні. Крім того, вони міцні, довговічні і експлуатуються в широкому діапазоні температур (навіть при мінусових).

Рідкокристалічні сегментні індикатори - це ві­дображені (що працюють на відбитому світлі) семисегментні індикатори на основі рідких кристалів. Вони мають низьку вартість і відрізняються вкрай малим споживанням енергії, тому дуже часто застосовуються у вагах, які живляться від батарейок. Серед їх недоліків: крихкість, так як їх основа – рідкокристалічні індикатори (РКІ), тобто скло, необхідність підсвічування під час роботи в темних приміщеннях, неможливість експлуатації при мінусових температурах (рідкі кристали на холоді замерзають і зображення зникає).

Рідкокристалічні знакосинтезуючі індикатори відрізняються не­великою масою, низьким споживанням енергії (5 В/20 мВт), відсутністю електромагнітного випромінювання, а також високою якістю і надій­ністю в експлуатації. Стандартна кількість символів у рядку: 8, 16, 20, 24 і 40, кількість рядків 1, 2 і 4. Принцип роботи індикаторів заснований на зміні поляризації світла, що проходить через рідкі нематичні кристали. Для збільшення контрастності застосовується технологія «black and white» («чорне і біле»). У ній використовується тонка пластинка в якості компенсатора двопроменевого заломлення в рідких кристалах. За типом застосування джерела підсвічування РКІ поділяються на три типи: на відображення (reflective), на пропускання (transmissive) або комбіну­вання (transflective). Індикатори поставляються з англійськими й англо-російськими шрифтами і можуть працювати як в стандартному діапазоні температур (0...+50°С), так і в розширеному (–20...+50°С). До недоліків РКІ слід віднести їх високу вартість. Зате такі індикатори дозволяють сформувати будь-які символи (наприклад, рухомий рядок рекламного тексту) на дисплеї ваг. На знакосинтезуючих РКІ зазвичай виводять найменування товарів, одиниці вимірювання та ін. Крім того, вони часто застосовуються з вбудованим підсвічуванням відображуваної інформації.

Клавіатура. Клавіатура електронних ваг служить для введення вартості товару, управління процесом зважування, програмування і тестування. У більшості моделей вона розташовується нижче вантажної платформи, а у деяких об'єднується з дисплеєм. Фізична реалізація клавіатури в основному плівкова, хоча іноді зустрічається (у дешевих ваг) і кнопкова з відкритими контактами або кнопкова з закритими контактами (у ваг з підвищеним навантаженням на клавіатуру).

Плівкова клавіатура складається з складених у кілька шарів відформованих пружних плівок. На деяких з них знаходяться зображення клавіш (з позначеннями), на інших - електричні контакти, розташовані у вигляді двох пересічних матриць контактів. Натискання на кнопку призводить до замикання відповідних контактів. Такі клавіатури досить зручні, недорогі, технологічні і герметичні. На жаль, вони не придатні для ремонту (але, на щастя, довговічні) - при виникненні будь-яких несправностей їх доводиться замінювати повністю.

Принтер. Принтер електронних ваг призначений для друку товарних етикеток і звітних відомостей; застосовується в електронних вагах, що використовуються для фасування товарів. За принципом дії принтери електронних ваг поділяються на принтери з термодруком і матричні, конструктивно об'єднані з корпусом ваг або окремим блоком, з'єднані з вагами за допомогою роз'ємного кабелю.