Paralelní nosníkový vážící senzor CZL601AA

Úvod do produktu

Paralelní nosník váženého senzoru je prvek citlivý na sílu, který je založen na principu odporu proti deformaci, a má jako základní strukturu dvojitý nebo jednoduchý paralelní nosník pružného tělesa. Při působení síly ohybová deformace tělesa nosníku vyvolá změnu odporu tenzometru, která je následně převedena na normalizovaný elektrický signál. Má výhody jako malé zatížení, vysoká přesnost, plochá odolnost proti bočnímu zatížení a snadná instalace a je široce využíván v aplikacích malých vážení, měření plochých sil a vestavěných měření. Níže následuje podrobné vysvětlení základního rozměru, které slouží k naplnění potřeb produkt výběru, technického hodnocení a tvorby návrhů.

1. Vlastnosti a funkce výrobku

Hlavní vlastnosti

• Konstrukční návrh: Používá integrovanou paralelní nosníkovou konstrukci (tloušťka tělesa nosníku 2 - 15 mm, délka 20 - 150 mm), u které je rovnoměrné rozložení zatížení soustředěno do střední části tělesa nosníku, umožňuje víceúhlové síly v rovině, disponuje vynikající odolností proti mimostřednému zatížení (odolá mimostřednému zatížení v rovině ±20 % - ±30 % jmenovitého zatížení) a nemá žádné výrazné slepé místo napětí.
• Přesnost výkonu: Třídy přesnosti zahrnují C1 - C3, přičemž nejrozšířenější modely dosahují třídy C2. Chyba nelinearity ≤ ±0,01 %FS, chyba opakovatelnosti ≤ ±0,005 %FS, drift nuly ≤ ±0,002 %FS/℃ a vykazuje lepší přesnostní výkon než obdobné senzory v rozsahu malých zatížení 0,1 kg - 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: Zaměřeno na statické/kvazidynamické vážení malých zatížení (doba odezvy ≤ 4 ms), s měřicím rozsahem 0,1 kg - 500 kg, typické aplikace se soustředí do rozsahu 1 kg - 200 kg. Mikro model umožňuje ultra-nízké měření rozsahu 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 teplot (-10 °C – 70 °C), má ochranu proti přetížení (150 % – 200 % jmenovitého zatížení, obvykle 150 % u modelů z hliníkové slitiny) a některé modely obsahují odpruženou konstrukci chránící 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 supermarketы a laboratoře.

2. Základní řešené problémy

• Nedostatečná přesnost v případě malého zatížení: Aby byl vyřešen problém nadměrné chyby tradičních senzorů v aplikacích s malým rozsahem do 10 kg, bylo prostřednictvím optimalizovaného návrhu namáhání nosníku dosaženo omezení měřicí chyby na hodnotu ±0,005 % FS, čímž jsou splněny požadavky na vysokou přesnost například při vážení potravin nebo dávkování léčiv.

•Nepřesné měření rovinné excentrické zátěže: Rovnoměrné rozložení napětí ve struktuře paralelního nosníku efektivně eliminuje vliv mimostředného zatížení způsobeného posunutím váženého předmětu, čímž řeší 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 způsob instalace splňují požadavky na vestavbu do automatizovaného zařízení a chytrých domácích spotřebičů, což eliminuje nutnost upravovat hlavní konstrukci zařízení a snižuje 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 pozicování eliminují potřebu použití odborných kalibračních nástrojů. Instalace může být provedena běžným šroubovákem, s nízkými požadavky na rovinnost (≤0,1 mm/m), a jednotlivá osoba dokáže dokončit uvedení do provozu do 10 minut.
• Nízká náročnost na obsluhu: Podporuje jednotlačítkové nastavení nuly a kalibraci vážicího přístroje v jednom bodě (vyžaduje pouze standardní závaží odpovídající 100 % jmenovitého zatížení). Digitální modely lze rychle zkalibrovat pomocí počítačového softwaru, což umožňuje snadnou obsluhu i neprofesionálům.
• Naprosté nízké náklady na údržbu: Plně utěsněná konstrukce snižuje pronikání prachu a vlhkosti, roční průměrná poruchovost ≤0,2 %. Modely z hliníkové slitiny jsou lehké (minimálně pouze 5 g), snadno nahraditelné a při údržbě nevyžadují demontáž velkých konstrukcí.
• Přesné zpětné vazby dat: Kmitání statických měřených hodnot ≤±0,003 % FS, v kvazidynamických scénářích žádné zpoždění. Digitální modely jsou vybaveny vestavěnou funkcí kompenzace nulového posuvu, což eliminuje nutnost časté kalibrace a zajišťuje vysokou stabilitu dat.
• Dobrá integrace a přizpůsobivost: Mikromodely jsou malé (minimální rozměry 20 mm × 10 mm × 5 mm), lze je vkládat do chytrých zařízení, aniž by to ovlivnilo design vzhledu zařízení. Výstup signálu je kompatibilní s běžnými malými řídicími jednotkami, zapoj a hned funguje.

4. Typické případy použití

1) Civilní a komerční lehká vážící zařízení

• Cenové stupnice pro obchody / Elektronické vážení s přesností na různých polohách umístění, s chybou ≤ ±1 g.

• Elektronické váhy pro expresní doručení: vážící zařízení 1-50 kg pro expresní doručení, vyrobené z nerezové oceli, odolné proti znečištění a snadno čistitelné, s ochranou IP67 vhodnou pro vlhké a prachem zatížené prostředí výdejních míst expresní doručení, podporují rychlé nepřetržité vážení.

• Kuchyňské váhy/pekařské váhy: 0,01-5 kg kuchyňské váhy vysoké přesnosti, s mikro paralelním nosníkem dosahujícím přesnosti na úrovni miligramů, digitální výstup signálu kompatibilní s displeji vysokého rozlišení, splňují potřebu přesného dávkování ingrediencí.

2) Průmyslové automatické zařízení

• Automatické třídicí zařízení: vážící třídiče pro potravinářský a stavební průmysl, instalované pod třídicí dopravník, detekují hmotnost výrobku v reálném čase a jsou propojeny s třídicím mechanismem, přesnost třídění až ±0,1 g.

• Detekce materiálu na montážní lince: Detekce nedostatku materiálu pro linky pro montáž elektronických komponent, určení chybějících materiálů pomocí vážení (např. montáž baterií do mobilních telefonů), s dobou odezvy ≤ 4 ms, vhodné pro vysokorychlostní výrobní linky.

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

3) Potravinářský a farmaceutický průmysl

• Vážení léčivých surovin: Vážení surovin v malých dávkách (0,1–10 kg) v farmaceutickém průmyslu, vyrobeno z nerezové oceli 316L + certifikace GMP, s leštěným povrchem bez mrtvých úhlů pro snadnou dezinfekci a sterilizaci, přesnost ≤ ±0,01 %FS.

• Vážení masa a ryb: Řezací a vážicí zařízení pro řeznictví a trhy s rybami, s vodotěsným a protikorozním provedením (IP68), lze přímo oplachovat, vhodné pro vlhké a vodou nasycené pracovní prostředí.

4) Vědecký výzkum a zkušební zařízení

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

• Měření síly lékařských přístrojů: Měření síly/hmotnosti u rehabilitačních přístrojů (např. měřiče síly stisku) a lékařských vah (dětské váhy), lehké hliníkové provedení zvyšuje přenosnost zařízení, přesnost až ±0,005 % FS.

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

• Chytré domácí spotřebiče: Detekce hmotnosti oblečení u praček a vážení kávových zrn u kávovarů, mikro vestavěné senzory umožňují inteligentní řízení zařízení a zlepšují uživatelskou zkušenost.

• IoT koncové body: Monitorování hmotnosti pro chytré regály a chytré odpadkové koše, energeticky úsporné digitální modely podporují bezdrátový přenos NB-IoT, vhodné pro scénáře dálkové správy IoT.

5. Návod k použití (praktický průvodce)

1) Proces instalace

• Příprava: Vyčistěte montážní plochu (odstraňte mastné skvrny a otřepy), zkontrolujte vzhled snímače (žádná deformace nosníku, žádné poškození kabelu), vyberte vhodné upevňovací šrouby podle rozsahu (vyhýbejte se použití vysokopevnostních šroubů u modelů z hliníkové slitiny).

• Umístění a upevnění: Snímač nainstalujte vodorovně na nosnou plochu, zajistěte, aby zatížení působilo kolmo nad tělesem nosníku (vyhýbejte se bočním nárazům); k utažení šroubů použijte momentový klíč (5–10 N·m pro modely z hliníkové slitiny, 10–20 N·m pro slitinovou ocel), zabráníte tak přílišnému utažení, které může poškodit těleso nosníku.

• Zapojení kabeláže: U analogových signálů dodržujte „červený – napájení +, černý – napájení –, zelený – signál +, bílý – signál –“, u digitálních signálů připojujte podle definice pinů; při zapojování u mikromodelů se vyhýbejte tahání za kabel, doporučuje se ponechat 5 cm rezervy délky.

• Ochranná úprava: Ve vlhkém prostředí utěsněte konektor kabelu vodotěsnou páskou, po použití v potravinářském průmyslu okamžitě vyčistěte povrch senzoru, aby nedošlo k poškození zbytkovými materiály.

2) Kalibrace a seřízení

• Kalibrace nuly: Zapněte napájení a nechte přístroj předehřát po dobu 10 minut, poté spusťte příkaz „kalibrace nuly“. Ujistěte se, že výstup na nule je v rozmezí ±0,001 %FS. Pokud je odchylka příliš velká, zkontrolujte, zda je montážní plocha rovná.

• Kalibrace zatížení: Umístěte standardní závaží odpovídající 100 % jmenovitého zatížení (u rozsahů s malým rozsahem použijte standardní závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, chybu opravte pomocí měřicího přístroje nebo softwaru a ujistěte se, že chyba ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídy přesnosti (Třída C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Test mimo střed: Umístěte stejné závaží na různé pozice nosné plochy 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 vážicí 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 1,2–1,4násobku skutečné maximální hmotnosti (např. při maximálním zatížení 10 kg lze vybrat senzor 12–14 kg) a v případě nízkého zatížení se vyhýbejte příliš velkému rozsahu, aby nedošlo ke snížení 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 pro scénáře IoT modely s bezdrátovým modulem.

2) Výběr na základě přizpůsobení prostředí

• Teplota: Vyberte běžné modely pro normální podmínky (-10°C až 60°C), modely odolné proti nízkým teplotám pro chlazení za nízkých teplot (-20°C až 0°C) a kompenzační modely pro vysoké teploty (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 montáže: Pro vážicí přístroje na desku stolu vyberte upevnění šroubem a pro chytré zařízení zasazovací montáž; v prostorově omezených situacích dávejte přednost mikromodelům s délkou ≤30 mm.

• Kompatibilita: Ověřte, že napětí napájení a typ signálu senzoru odpovídají řadiči, a u mikromodelů zkontrolujte definice pinů, aby nedošlo k chybnému zapojení, které by mohlo 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: Pro rychlé třídění vyberte modely s dobou odezvy ≤3 ms, pro nízkoenergetické aplikace IoT modely se zbytkovým proudem ve spánku ≤10 μA a pro hygienické podmínky integrované modely bez závitů a mrtvých prostor.

Shrnutí

Paralelní nosník tenzometrického členu má klíčové výhody „malé zatížení s vysokou přesností, rovinná odolnost proti výstřednému zatížení a pohodlná integrace“, které hlavně řeší problémy jako přesné vážení v malých rozsazích, excentrické zatížení materiálu a vestavěná instalace zařízení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na jednoduchý provoz, bezstarostnou údržbu a kontrolovatelné náklady. Při výběru modelu je nutné nejprve objasnit čtyři základní požadavky: rozsah, přesnost, instalační prostor a prostředí, a poté rozhodnout na základě kompatibility systému a dodatečných funkcí; při používání je třeba vyhýbat se přetížení a bočním nárazům a přísně dodržovat pravidla pravidelné kalibrace, aby byl zajištěn dlouhodobě stabilní provoz. Je vhodný pro přístroje na vážení malých zatížení, automatizační zařízení, potravinářský a farmaceutický průmysl atd. a představuje optimální senzorické řešení pro vážení v malých rozsazích a rovinných aplikacích.

Detailní zobrazení

Parametry