Tenziometrický snímač paralelní nosník CZL602A

Úvod do produktu

Paralelní nosník váhové buňky jsou detekční prvky citlivé na sílu, založené na principu odporu při deformaci, s dvojitým nebo jednoduchým paralelním nosníkem jako elastomerickou jádrou strukturou. Když jsou vystaveny síle, ohybová deformace nosníku způsobí tenzometry aby vyprodukovaly změny odporu, které jsou následně převedeny na standardizované elektrické signály. Kombinují výhody, jako je vysoká přesnost při malém zatížení, rovinná odolnost proti mimoosému zatížení a pohodlná instalace, a jsou široce používány v aplikacích vážení na malé vzdálenosti, měření rovinné síly a vestavěných měřicích systémech. Následuje podrobný popis základních rozměrů, aby byly splněny požadavky produkt výběr, technické hodnocení a tvorbu řešení:

1. Vlastnosti a funkce výrobku

Hlavní vlastnosti

• Konstrukční návrh: Používá integrovanou paralelní nosníkovou konstrukci (tloušťka nosníku 2–15 mm, délka 20–150 mm) s rovnoměrným rozložením napětí soustředěným do střední části nosníku, která odolává silám působícím z více úhlů v rovině a vykazuje vynikající odolnost proti mimoosému zatížení (schopna odolat mimoosému zatížení v rovině ±20 % až ±30 % jmenovitého zatížení) bez výrazných mrtvých zón namáhání.

• Přesnost výkonu: Třídy přesnosti zahrnují C1 až C3, přičemž nejrozšířenější modely dosahují třídy C2. Chyba nelinearity ≤±0,01 % FS, chyba opakovatelnosti ≤±0,005 % FS, drift nuly ≤±0,002 % FS/°C a lepší přesnostní výkon ve srovnání s obdobnými senzory v malých rozsazích 0,1 kg až 500 kg.

• Materiály a ochrana : Elastomery běžně využívají hliníkovou slitinu (pro lehké aplikace), slitinovanou ocel (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezovou ocel 304/316L (pro korozivní prostředí), povrch je upraven anodizací, niklováním nebo pasivací; stupně ochrany jsou obvykle IP65/IP67 a potravinářské modely dosahují až IP68, vhodné pro různé náročné prostředí.

• Kompatibilita instalace: Ve spodní části jsou standardizované montážní otvory (závitové nebo hladké otvory), které umožňují upevnění šrouby nebo lepením. Některé miniaturizované modely lze instalovat zasunutím, což je vhodné pro úzké instalační prostory stolních vážicích přístrojů a automatizovaných zařízení, přičemž jednotlivá jednotka splňuje požadavky na plošné vážení.

Hlavní funkce

• Měření síly u malých zatížení: Zaměřeno na statické/kvazidynamické vážení malých zatížení (doba odezvy ≤4 ms), s rozsahem od 0,1 kg do 500 kg, běžné aplikace se soustředí do rozsahu 1 kg–200 kg. Miniaturizované modely umožňují měření extrémně nízkých rozsahů až do 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). Miniaturizované inteligentní modely integrují moduly úpravy signálu a mohou být přímo připojeny ke jednočipovým počítačům a IoT modulům.

•Funkce ochrany a bezpečnosti: Integruje kompenzaci teplotní rozšířené pracovní oblasti (-10 ℃ až 70 ℃), disponuje ochranou proti přetížení (150 %–200 % jmenovité zátěže, obvykle 150 % u modelů z hliníkové slitiny) a některé modely obsahují tlumicí konstrukce odolné proti rázům.

• Dlouhodobá stabilita: Životnost při cyklickém namáhání ≥10⁷ zatěžovacích cyklů, roční drift ≤±0,01 % FS při jmenovité zátěži, vhodné pro scénáře dlouhodobého nepřetržitého provozu, jako jsou supermarketы a laboratoře.

2. Základní řešené problémy

• Nedostatečná přesnost při malých zátěžích: Řeší problém nadměrné chyby tradičních senzorů v aplikacích s malým rozsahem pod 10 kg. Optimalizovaným návrhem namáhání nosníku je chyba měření omezena na ±0,005 % FS, čímž jsou vyřešeny nároky na vysokou přesnost u vážení potravin a dávkování léků.

• Nepřesné měření rovinné excentrické zátěže: Charakteristika rovnoměrného rozložení napětí paralelní konstrukce nosníku efektivně kompenzuje vliv excentrického zatížení způsobeného posunutím váženého předmětu, čímž řeší problém přesnosti při nestálých pozicích umístění materiálu u stolních vážicích přístrojů a třídicích zařízení.

•Obtíže při integrované instalaci zařízení: Kompaktní konstrukce a flexibilní způsob instalace splňují požadavky na vestavěnou instalaci automatizovaných zařízení a chytrých domácích spotřebičů, aniž by bylo nutné upravovat hlavní konstrukci zařízení, čímž se snižují náklady na integraci.

• Špatná přizpůsobivost různým prostředím: Prostřednictvím vylepšení materiálu a stupně ochrany řeší problémy poškození senzorů a driftu signálu ve scénářích, jako je vlhkost (např. vážení ve vodním hospodářství), koroze (např. vážení chemických činidel) a prach (např. zpracování mouky).

• Cenový tlak u malých zařízení: Jeden jediný senzor může splnit požadavky na rovinné vážení, takže není třeba používat více senzorů v kombinaci. Zároveň materiál z hliníkové slitiny snižuje hmotnost i cenu výrobku, čímž řeší problém kontroly nákladů u malých vážicích přístrojů a spotřební elektroniky.

3. Uživatelské zkušenosti

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

• Nízká náročnost na obsluhu: Podporuje jednotlačítkové nastavení nuly a kalibraci na jednom bodě u měřicích přístrojů (vyžaduje pouze standardní závaží o velikosti 100 % jmenovitého zatížení). Digitální modely lze rychle kalibrovat pomocí počítačového softwaru, což umožňuje snadnou obsluhu i neprofesionálům.

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

• Přesné zpětné poskytování dat: Kmitání statických měřených dat ≤ ±0,003 % FS, v kvazidynamických scénářích nedochází k hysterezi. Digitální modely jsou vybaveny funkcí kompenzace nulového posunu, což eliminuje potřebu časté kalibrace a zajišťuje vysokou stabilitu dat.

•Dobrá přizpůsobivost integraci: Mikromodel je malý ve velikosti (minimální velikost 20 mm × 10 mm × 5 mm), lze jej vložit do chytrých zařízení, aniž by to ovlivnilo design vzhledu zařízení. Výstup signálu je kompatibilní s běžnými malými řadiči, zapoj a hraj.

4. Typické aplikační scénáře

1) Měřicí přístroje pro občanské a komerční lehké zatížení

• Supermarketové váhy pro cenovky/elektronické plošné váhy: Základní snímací jednotka pro váhy s rozsahem 3-30 kg, s lehkou konstrukcí z hliníkové slitiny. Vlastnost odolná proti mimoosému zatížení zajišťuje stálou přesnost vážení v různých polohách umístění, s chybou ≤±1 g.

• Elektronické váhy pro expresní doručování: Vážicí zařízení pro hmotnost 1–50 kg, s nerezovým materiálem odolným proti znečištění a snadnou údržbou. Ochranná úroveň IP67 je vhodná pro vlhké a prachem zatížené prostředí výdejních center expresních služeb, podporuje rychlé a nepřetržité vážení.

• Kuchyňské váhy/pekařské váhy: 0,01–5 kg vysoce přesné kuchyňské váhy s mikro paralelními nosníky dosahujícími přesnosti na miligramové úrovni. Digitální výstup signálu je kompatibilní s displeji vysokého rozlišení, což splňuje požadavky na přesné 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 montážních linkách: Detekce nedostatku materiálu na linkách pro montáž elektronických součástek, určení chybějících materiálů pomocí vážení (např. montáž baterií do mobilních telefonů), s dobou odezvy ≤4 ms, vhodné pro vysokorychlostní linky.

• Kvantitativní řízení balicích strojů: dávkové vážení pro malé granuláty/prašné látky na balicích strojích, modely s přesností třídy C2 zajišťují chybu hmotnosti na pytel ≤ ±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, z nerezové oceli 316L + certifikované podle GMP, s leštěným povrchem bez mrtvých úhlů pro snadnou dezinfekci a sterilizaci, přesnost ≤ ±0,01 % FS.

• Vážení vodních produktů/masa: Řezací a vážicí zařízení v porárnách a na trzích s vodními produkty, s odolným proti vodě a korozi (IP68), lze přímo oplachovat, vhodné pro vlhká a vodou nasycená pracovní prostředí.

4) Vědecký výzkum a laboratorní vybavení

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

• Měření síly v lékařském vybavení: měření síly/hmotnosti v rehabilitačním vybavení (např. manuální siloměry) a lékařských vahách (dětské váhy), lehká konstrukce z hliníkové slitiny pro zlepšení přenosnosti zařízení, přesnost až ±0,005 %FS. 5. Chytré spotřební elektronika a zařízení IoT

• Chytré domácí spotřebiče: Detekce hmotnosti prádla v pračkách a vážení zásobníků kávových zrn v kávovarech, přičemž mikrosenzory umožňují inteligentní řízení zařízení a zlepšují uživatelskou zkušenost.

• Koncové body IoT: Monitorování hmotnosti chytrých regálů a chytrých košů, s nízkoenergetickými digitálními modely podporujícími bezdrátový přenos NB-IoT, vhodné pro scénáře dálkové správy IoT.

5. Způsob 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 rozsahu (vyhýbejte se použití vysokopevnostních šroubů u modelů z hliníkové slitiny).

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

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

• Ochranné ošetření: Ve vlhkém prostředí utěsněte kabelový konektor vodotěsnou páskou; v potravinářském průmyslu okamžitě po použití vyčistěte povrch senzoru, abyste předešli korozí zbytkovými materiály.

2) Kalibrace a nastavení

• 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 zatížení: Umístěte standardní závaží odpovídající 100 % jmenovitého zatížení (u malých rozsahů použijte kalibrační závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, opravte chybu pomocí měřicího přístroje nebo softwaru a zajistěte, aby chyba ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídy přesnosti (třída C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Zkouška mimo střed: Umístěte stejné závaží na různé pozice nosné plochy snímače, sledujte konzistenci údajů, odchylka by měla být ≤ ±0,02 %FS; v opačném případě je nutné upravit vodorovnost instalace.

3) Běžná údržba

• Pravidelná kontrola: Týdně čistěte povrch senzoru, měsíčně prověřujte uvolněné zapojení vodičů; komerční vážící stupnice kalibrujte čtvrtletně a laboratorní zařízení měsíčně.

• Řešení závad: Když se data posunují, nejprve zkontrolujte napětí napájecího zdroje (stabilní 5–24 V DC, obvykle 5 V u mikromodelů); pokud je údaj abnormální, zkontrolujte přetížení (modely z hliníkové slitiny 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 s rozsahem 1,2–1,4násobku skutečné maximální hmotnosti (např. při maximálním zatížení 10 kg lze vybrat senzor 12–14 kg) a v případě malých zatížení se vyhýbejte nadměrnému rozsahu, aby nedošlo k nedostatečné přesnosti.

• Třída přesnosti: Pro laboratorní/ lékařské aplikace vyberte třídu C1 (chyba ≤ ±0,005 %FS), pro průmyslovou metriku třídu C2 (chyba ≤ ±0,01 %FS) a pro běžné vážící stupnice třídu C3 (chyba ≤ ±0,02 %FS).

• Typ signálu: Pro běžné vážící stupnice vyberte analogový signál (0–5 V), pro chytré zařízení digitální signál (I2C/RS485) a modely s bezdrátovými moduly pro scénáře IoT.

2) Výběr podle přizpůsobení prostředí

• Teplota: Pro běžné podmínky vyberte standardní modely (-10°C až 60°C), pro chlazení za nízkých teplot modely odolné proti nízkým teplotám (-20°C až 0°C) a pro vysoké teploty modely s kompenzací 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.

• Ochranná třída: ≥IP65 pro suchá vnitřní prostředí, ≥IP67 pro vlhká/prostředí s oplachováním a ≥IP68 pro podvodní nebo vysoce korozivní prostředí.

3) Montáž a kompatibilita systému

• Způsob montáže: Pro váhy na desku stolu vyberte šroubové upevnění, pro chytré zařízení zasazenou instalaci; v případech omezeného prostoru dávejte přednost mikromodelům s délkou ≤30 mm.

• Kompatibilita: Ověřte, že napájecí napětí senzoru a typ signálu odpovídají řadiči, a zkontrolujte definice pinů u mikromodelů, 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 nosníkový tenzometrický článek má klíčové výhody „vysoká přesnost při malém zatížení, rovinná odolnost proti bočnímu zatížení a snadná integrace“, které hlavně řeší problémy jako přesné vážení v malém rozsahu, excentrické zatížení materiálu a vestavěná instalace zařízení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na jednoduchou obsluhu, údržbu bez starostí a kontrolovatelné náklady. Při výběru modelu je nejprve nutné jasně definovat čtyři základní požadavky: rozsah, přesnost, montážní prostor a prostředí, a poté rozhodnout na základě kompatibility systému a dodatečných funkcí; během provozu je třeba vyhnout se přetížení a bočním nárazům a důsledně dodržovat pravidla pravidelné kalibrace, aby byl zajištěn dlouhodobě stabilní provoz. Je vhodný pro váhy s malým zatížením, automatizační zařízení, potravinářský a farmaceutický průmysl apod. a představuje optimální senzorické řešení pro vážení v malém rozsahu a rovinných aplikacích.

Detailní zobrazení

Parametry