Paralelní nosníkový tenzometrický snímač CZL601

Úvod do produktu

Paralelní nosník váhové buňky jsou prvky citlivé na sílu, které jsou založeny na principu odporu proti deformaci, s dvojitým paralelním nosníkem nebo jednoduchým paralelním elastomerovým nosníkem jako základní strukturou. Při působení síly ohybová deformace nosníku způsobuje změnu odporu tenzometru, která je následně převedena na normalizované elektrické signály. Kombinují výhody jako vysoká přesnost při malém zatížení, rovinná odolnost proti mimoosému zatížení a pohodlná instalace, a jsou široce používány v aplikacích vážení s malým rozsahem, měření rovinných sil a vestavěných měření. Následující detaily jsou uvedeny z hlediska hlavních rozměrů, aby byly splněny požadavky na produkt výběr, technické hodnocení a tvorbu řešení:

1. Vlastnosti a funkce výrobku

Hlavní vlastnosti

• Konstrukční návrh: Používá integrovanou paralelní nosníkovou konstrukci (tloušťka tělesa nosníku 2–15 mm, délka 20–150 mm) s rovnoměrným rozložením zatížení soustředěným do střední části tělesa nosníku, která odolává silám působícím pod různými úhly v rovině a vyniká vynikající odolností proti mimostředném zatížení (schopna odolat mimostředným zatížením v rovině ±20 % až ±30 % jmenovitého zatížení), bez výrazných mrtvých zón namáhání.
• Přesnost výkonu: Třídy přesnosti pokrývají rozsah C1–C3, u běžných modelů se dosahuje třídy C2. Chyba nelinearity ≤±0,01 % FS, chyba opakovatelnosti ≤±0,005 % FS, drift nuly ≤±0,002 % FS/°C, přičemž přesnostní výkon je lepší než u obdobných senzorů v malých rozsazích od 0,1 kg do 500 kg.
• Materiály a ochrana: Pružné těleso běžně využívá slitin hliníku (pro lehké aplikace), legované oceli (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezové oceli 304/316L (pro agresivní prostředí), povrch je upraven anodizací, niklováním nebo pasivací; stupeň ochrany je obvykle IP65/IP67 a u potravinářských modelů až IP68, vhodné pro různé složité prostředí.
• Kompatibilita instalace: Na spodní straně jsou k dispozici standardizované montážní otvory (závitové nebo hladké díry), které umožňují upevnění šrouby nebo lepením. Některé mikromodely lze instalovat zasunutím, což je vhodné pro úzké instalační prostory stolních vážicích přístrojů a automatizovaného zařízení, a jednotka postačuje pro vážení na rovině.

Hlavní funkce

• Měření síly u malých zatížení: Zaměřuje se na statické/kvazidynamické vážení při malém zatížení (doba odezvy ≤ 4 ms) s měřicím rozsahem 0,1 kg - 500 kg. Běžné aplikace spadají do rozsahu 1 kg - 200 kg a mikromodel umožňuje ultra-nízké měření až 0,01 kg.
• Různé typy výstupních signálů: Poskytuje analogové signály (4 - 20 mA, 0 - 3 V, 0 - 5 V) a digitální signály (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikro inteligentní model integruje modul úpravy signálu a může být přímo připojen k jednočipovým počítačům a IoT modulům.
• Funkce ochrany a bezpečnosti: Integruje kompenzaci teploty v širokém rozsahu (-10 °C ~ 70 °C), disponuje ochranou proti přetížení (150 % - 200 % jmenovitého zatížení, u hliníkových modelů obvykle 150 %) a některé modely obsahují tlumicí strukturu proti rázům.
• Dlouhodobá stabilita: Životnost při únavě ≥ 10⁷ cyklů zatížení, roční drift ≤ ±0,01 % FS při jmenovitém zatížení, vhodné pro scénáře dlouhodobého nepřetržitého provozu, jako jsou supermarkety a laboratoře.

2. Základní řešené problémy

• Nedostatečná přesnost v případech malé zátěže: Aby se vyřešil problém nadměrné chyby tradičních senzorů v rozsazích do 10 kg, bylo prostřednictvím optimalizovaného návrhu namáhání tělesa nosníku dosaženo omezení měřicí chyby na hodnotu ±0,005 %FS, čímž jsou splněny požadavky na vysokou přesnost při vážení potravin, dávkování v lékařství atd.

•Nepřesné měření rovinného zatížení mimo střed: Vlastnost rovnoměrného rozložení napětí paralelní konstrukce nosníku efektivně kompenzuje vliv zatížení mimo střed způsobený posunutím váženého předmětu a řeší tak problém s přesností při nepevně stanovených pozicích umístění materiálu u stolních vážicích přístrojů a třídicích zařízení.

•Obtíže s integrací a instalací zařízení: Kompaktní konstrukce a flexibilní způsoby instalace splňují požadavky na vestavbu do automatizovaných zařízení a chytrých domácích spotřebičů, eliminují potřebu úprav hlavní konstrukce zařízení a snižují náklady na integraci.

• Špatná přizpůsobivost různým prostředím: Prostřednictvím vylepšení materiálu a úrovně ochrany jsou vyřešeny problémy, jako je poškození senzorů a drift signálu ve scénářích s vlhkostí (např. vážení ryb), koroze (např. vážení chemických činidel) a prachu (např. zpracování mouky).

•Nákladový tlak u malých zařízení: Jeden senzor postačuje pro splnění požadavků na plošné vážení, což eliminuje potřebu kombinovat více senzorů. Zároveň materiál z hliníkové slitiny snižuje hmotnost i náklady výrobku, čímž řeší problém kontroly nákladů u malých vážicích přístrojů a spotřební elektroniky.

3. Uživatelské zkušenosti

• Ultra-zjednodušená instalace: Standardizované montážní otvory a referenční plochy pro polohování eliminují potřebu použití odborných kalibračních nástrojů. Instalaci lze dokončit běžným šroubovákem, s nízkými požadavky na rovinnost (≤0,1 mm/m), a jedna osoba může dokončit ladění do 10 minut.

• Nízká náročnost na obsluhu: Podporuje jednotlačítkové nastavení nuly a kalibraci v jednom bodě pro vážící přístroje (vyžaduje pouze standardní závaží odpovídající 100 % jmenovitého zatížení). Digitální modely lze rychle kalibrovat pomocí počítačového softwaru, což umožňuje snadnou obsluhu i neprofesionálům.

• Naprosté nízké náklady na údržbu: Plně utěsněná konstrukce snižuje pronikání prachu a vlhkosti, průměrná roční poruchovost je ≤0,2 %. Modely z hliníkové slitiny jsou lehké (minimálně pouze 5 g), snadno nahraditelné a při údržbě není nutné demontovat velké konstrukce.

•Přesné zpětné vazby dat: Fluktuace statických měřených hodnot ≤±0,003 %FS, bez zpoždění v kvazidynamických scénářích. Digitální modely jsou vybaveny vestavěnou kompenzací driftu nuly, což eliminuje potřebu časté kalibrace a zajišťuje vysokou stabilitu dat.

• Dobrá integrační kompatibilita: Mikromodely jsou malé velikosti (minimální rozměry 20 mm × 10 mm × 5 mm), lze je integrovat do chytrých zařízení, aniž by to ovlivnilo design vzhledu zařízení. Výstup signálu je kompatibilní s běžnými malými řídicími jednotkami a podporuje funkci Plug and Play.

4. Typické aplikační scénáře

1) Civilní a komerční lehká vážící zařízení

• Supermarketové váhy pro cenovku/elektronické plošiny: Jádrová snímací zařízení pro váhy s rozsahem 3–30 kg, charakterizovaná lehkou konstrukcí z hliníkové slitiny, odolnost proti mimoosému zatížení zajišťuje stálou přesnost vážení v různých polohách umístění s chybou ≤ ±1 g.

• Elektronické váhy pro expresní doručování: Vážící zařízení 1–50 kg pro expresní doručování, vyrobená z nerezové oceli, odolná proti znečištění a snadno čistitelná, ochrana IP67 vhodná pro vlhké a prachem zatížené prostředí výdejních míst expresních služeb, podpora rychlého a nepřetržitého vážení.

• Kuchyňské váhy/pekařské váhy: vysokopřesné kuchyňské váhy 0,01–5 kg s mikrosenzory paralelních nosníků dosahujícími přesnosti na miligramovou úroveň, digitální výstup signálu kompatibilní s displeji vysokého rozlišení, splňují potřebu přesného dávkování ingrediencí.

2) Průmyslové automatické zařízení

• Zařízení pro automatické třídění: Vážící třídiče v potravinářském a stavebním průmyslu, instalované pod třídicí dopravník, detekují hmotnost produktu v reálném čase a jsou propojeny s třídicím mechanismem, přesnost třídění až ±0,1 g.

• Detekce materiálu na montážní lince: Detekce nedostatku materiálu na linkách pro montáž elektronických součástek, určuje, zda nějaký materiál chybí, pomocí vážení (např. montáž baterií do mobilních telefonů), doba odezvy ≤ 4 ms, vhodné pro vysokorychlostní montážní linky.

• Kvantitativní řízení balicích strojů: Kvantitativní vážení pro stroje na balení malých částic/prášků, modely s přesností třídy C2 zajišťují, že chyba hmotnosti na pytel ≤ ±0,2 %, vyhovuje metrologickým normám.

3) Potravinářský a farmaceutický průmysl

• Vážení farmaceutických surovin: Vážení surovin v malých dávkách (0,1–10 kg) ve farmaceutickém průmyslu, materiál z nerezové oceli 316L + certifikace GMP, povrch leštěný bez mrtvých úhlů, snadno dezinfikovatelný a sterilizovatelný, přesnost ≤ ±0,01 % ZO.

• Vážení ryb a masa: Krájecí a vážící zařízení v porájnách a trzích s vodními živočichy, odolné proti vodě a korozi (IP68), lze přímo oplachovat, vhodné pro vlhká a vodou nasycená pracovní prostředí.

4) Vědecký výzkum a zkušební zařízení

• Vážení biologických experimentů: Vážení činidel a vzorků v laboratořích, modely s extrémně malým rozsahem (0,01–1 kg) splňují požadavky na vysokou přesnost při pěstování mikroorganismů a dávkování chemických činidel.

• Měření síly lékařských přístrojů: Měření síly/hmotnosti u rehabilitačního vybavení (např. dynamometry pro měření síly stisku ruky) a lékařských vah (dětské váhy), konstrukce z lehké hliníkové slitiny zlepšuje přenosnost zařízení, přesnost až ±0,005 % FS.

5) Chytré spotřební elektronika a zařízení Internetu věcí (IoT)

• Chytré domácí spotřebiče: Detekce hmotnosti prádla v pračkách a vážení nádob s kávovými zrny v kávovarech, mikrosenzory umožňují inteligentní řízení zařízení a tím i zlepšení uživatelské zkušenosti.

• Koncové zařízení Internetu věcí: Sledování hmotnosti u chytrých regálů a chytrých košů, modely s nízkou spotřebou energie podporují bezdrátový přenos NB-IoT, vhodné pro scénáře dálkové správy prostřednictvím IoT.

5. Návod k použití (praktický průvodce)

1) Instalační proces

• Příprava: Vyčistěte montážní plochu (odstraňte mastné skvrny a otřepy), zkontrolujte vzhled senzoru (žádná deformace nosníku a poškození kabelu) a vyberte vhodné upevňovací šrouby podle měřícího rozsahu (u modelů z hliníkové slitiny nepoužívejte šrouby s vysokou pevností).

• Umístění a upevnění: Senzor nainstalujte horizontálně na nosnou plochu tak, aby zatížení působilo kolmo nad tělem nosníku (vyhýbejte se bočním nárazům); šrouby utáhněte momentovým klíčem (5–10 N·m pro modely z hliníkové slitiny, 10–20 N·m pro slitinu oceli), abyste předešli poškození těla nosníku přetažením.

• Zapojení vodičů: U analogových signálů dodržujte „červený – napájení +, černý – napájení –, zelený – signál +, bílý – signál –“; u digitálních signálů připojujte podle definice pinů; při zapojování mikro modelu se vyhýbejte tahání za kabel a doporučuje se nechat rezervu délky kabelu 5 cm.

• Ochranná úprava: Ve vlhkém prostředí utěsněte konektor kabelu vodotěsnou páskou; v potravinářském průmyslu okamžitě po použití vyčistěte povrch senzoru, aby nedošlo ke korozi způsobené zbytkovými látkami.

2) Kalibrace a seřízení

• Nulová kalibrace: Zapněte napájení a nechte přístroj oteplít po dobu 10 minut, spusťte příkaz „nulová kalibrace“, zajistěte, že nulový výstup je v rozmezí ±0,001 %FS. Pokud je odchylka příliš velká, zkontrolujte, zda je montážní plocha rovná.

• Kalibrace zátěží: Umístěte standardní závaží odpovídající 100 % jmenovité zátěže (v případech malého měřicího rozsahu použijte standardní závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, chybu opravte pomocí měřicího přístroje nebo softwaru a zajistěte, aby chyba ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídy přesnosti (třída C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Test mimo střed: Umístěte stejnou zátěž do různých pozic na nosné ploše senzoru, sledujte konzistenci údajů, odchylka by měla být ≤ ±0,02 %FS; v opačném případě upravte vodorovnost instalace.

3) Běžná údržba

• Pravidelná kontrola: Čistěte povrch senzoru týdně, měsíčně kontrolujte, zda není uvolněné zapojení; komerční vážící přístroje kalibrujte čtvrtletně a laboratorní zařízení měsíčně.

• Řešení závad: Při posunu dat nejprve zkontrolujte napětí napájení (stabilní 5–24 V DC, obvykle 5 V u mikromodelů); při abnormálních údajích zkontrolujte, zda nedošlo k přetížení (hliníkové slitinové modely jsou náchylné k trvalé deformaci při přetížení) a v případě potřeby senzor vyměňte.

6. Metoda výběru (přesné přizpůsobení požadavkům)

1) Určení základních parametrů

• Výběr rozsahu: Vyberte model podle 1,2 až 1,4násobku skutečné maximální hmotnosti (např. pro maximální váživou kapacitu 10 kg lze vybrat senzor 12–14 kg) a v případě nízké zátěže se vyhnete výběru příliš velkého rozsahu, aby nedošlo k nedostatečné přesnosti.

• Třída přesnosti: Pro laboratorní/ lékařské aplikace vyberte třídu C1 (chyba ≤ ±0,005 %ZP), pro průmyslovou metrologii třídu C2 (chyba ≤ ±0,01 %ZP) a pro občanské vážicí přístroje třídu C3 (chyba ≤ ±0,02 %ZP).

• Typ signálu: Pro občanské vážicí přístroje vyberte analogové signály (0–5 V), pro chytré zařízení digitální signály (I2C/RS485) a modely s bezdrátovými moduly pro IoT scénáře.

2) Výběr na základě přizpůsobení prostředí

• Teplota: Pro běžné podmínky vyberte běžné modely (-10 °C až 60 °C), pro nízkoteplotní chlazení modely odolné proti nízkým teplotám (-20 °C až 0 °C) a pro vysokoteplotní podmínky modely s kompenzací vysokých teplot (60 °C až 80 °C).

• Prostředí: Vyberte hliníkovou slitinu pro suchá prostředí, nerezovou ocel 304 pro vlhká/potravinářská odvětví a nerezovou ocel 316L pro prostředí s chemickou koroze.

• Třída ochrany: ≥IP65 pro vnitřní suchá prostředí, ≥IP67 pro vlhká/omývaná prostředí a ≥IP68 pro podvodní nebo vysoce korozivní prostředí.

3) Instalace a kompatibilita systému

• Způsob instalace: Pro vážicí přístroje na pracovní ploše zvolte upevnění šrouby, pro chytré zařízení zvolte vestavěnou instalaci; v případech omezeného prostoru upřednostněte mikromodely s délkou ≤30 mm.

• Kompatibilita: Ověřte, že napájecí napětí snímače a typ signálu odpovídají řadiči. U mikromodelů zkontrolujte definici pinů, aby nedošlo k chybám ve zapojení, které by mohly modul poškodit.

4) Potvrzení dodatečných požadavků

• Certifikační požadavky: Potravinářský a farmaceutický průmysl vyžaduje certifikaci FDA/GMP, měřicí aplikace vyžadují certifikaci CMC a vývozní produkty vyžadují certifikaci OIML.

• Speciální funkce: Vyberte modely s dobou odezvy ≤3 ms pro řazení vysokou rychlostí, modely IoT se zálohovacím proudem ≤10 μA pro nízkoenergetické aplikace a integrované modely bez závitů a mrtvých prostor pro hygienické aplikace.

Shrnutí

Paralelní nosníkový tenzometrický článek vyniká svými klíčovými výhodami „vysoká přesnost u malých zatížení, rovinná odolnost proti mimoosému zatížení a pohodlná integrace“, které primárně řeší problémy jako přesné vážení v malém rozsahu, mimoosé zatížení materiálu a vestavěná instalace zařízení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na jednoduchou obsluhu, údržbu bez starostí a kontrolovatelné náklady. Při výběru tenzometrického článku je nejprve nutné jasně definovat čtyři základní požadavky: rozsah, přesnost, instalační prostor a prostředí, a poté rozhodnout ve spojení se systémovou kompatibilitou a dodatečnými funkcemi; během používání je třeba vyhýbat se přetížení a bočním nárazům a důsledně dodržovat pravidla pro pravidelnou kalibraci, aby byla zajištěna dlouhodobá stabilní funkce. Je vhodný pro aplikace v přístrojích pro vážení malých hmotností, automatizačním zařízení, potravinářství, farmacii a dalších oborech a představuje optimální senzorické řešení pro scénáře vážení s malým rozsahem a rovinným zatížením.

Detailní zobrazení

Parametry