Paralelní nosníkový vážící senzor CZL619EA

Úvod do produktu

Paralelní nosník váhové buňky jsou detekční prvky citlivé na sílu, založené na principu odporu při deformaci, s dvojitým paralelním nosníkem nebo jednoduchým paralelním nosníkem jako elastomerickou jádovou strukturou. Při působení síly ohybová deformace nosníku vyvolá změnu odporu tenzometru, která je následně převedena na normalizovaný elektrický signál. Kombinují výhody, jako je vysoká přesnost při malých zatíženích, rovinná odolnost proti bočnímu zatížení a pohodlná instalace, a jsou široce využívány v aplikacích vážení na malé vzdálenosti, měření rovinné síly a vestavěných měřicích systémech. Níže následuje podrobné vysvětlení 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 ve střední části nosníku, která odolává silám působícím z více úhlů v rovině a vyniká vynikající odolností proti mimoosým zatížením (schopna odolat mimoosým zatížením 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 % ZH, chyba opakovatelnosti ≤ ±0,005 % ZH, drift nuly ≤ ±0,002 % ZH/°C a výkon přesnosti lepší než u podobných senzorů v rozsazích malých zatížení 0,1 kg až 500 kg.

•Materiály a ochrana: Elastomery běžně používají slitinu hliníku (pro lehké aplikace), slitinovou ocel (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezovou ocel 304/316L (pro agresivní prostředí), povrch je upraven anodizací, niklováním nebo pasivací; stupně ochrany jsou typicky IP65/IP67 a potravinářské modely mohou dosáhnout IP68, vhodné pro různá složitá prostředí.

• Kompatibilita instalace: Na spodní straně jsou standardizované montážní otvory (závitové nebo hladké otvory), které umožňují upevnění šrouby nebo lepením. Některé mikromodely lze instalovat vestavěným způsobem, což je vhodné pro úzké instalační prostory stolních vážicích přístrojů a automatizovaného zařízení, a jednotka samotná může splnit požadavky na plošné vážení.

Hlavní funkce

• Měření síly u malých zatížení: Zaměřuje se na statické/kvazidynamické vážení při nízkém zatížení (doba odezvy ≤ 4 ms), s rozsahem od 0,1 kg do 500 kg, přičemž typické aplikace se pohybují v rozsahu 1 kg až 200 kg. Mikromodely umožňují extrémně malé měření rozsahu 0,01 kg.

• Více typů výstupního signálu: Poskytuje analogové signály (4–20 mA, 0–3 V, 0–5 V) a digitální signály (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikrointeligentní modely integrují moduly úpravy signálu a lze je přímo připojit ke jednočipovým mikropočítačům a IoT modulům.

• Funkce ochrany a bezpečnosti: Integruje kompenzaci teploty v širokém rozsahu (-10 ℃ až 70 ℃), disponuje ochranou proti přetížení (150 % až 200 % jmenovitého zatížení, obvykle 150 % u modelů z hliníkové slitiny) a některé modely obsahují tlumicí struktury 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 při malých zátěžích: Řeší problém nadměrné chyby tradičních senzorů v aplikacích s malým rozsahem pod 10 kg. Optimalizací konstrukce namáhání nosníku je chyba měření omezena na ±0,005 % FS, čímž jsou vyřešeny problémy spojené s vysokými požadavky na přesnost při vážení potravin a počítání 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 montáže splňují požadavky na vestavěnou instalaci 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 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 senzor postačuje pro splnění požadavků na plošné vážení, není tedy nutná kombinace 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

• Extrémně 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 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 pro laiky.

• Naprosté nízké náklady na údržbu: Plně utěsněná 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 nevyžaduje demontáž velkých konstrukcí.

• Přesné zpětné poskytování dat: Kmitání statických měřicích dat ≤ ±0,003 % FS, v kvazidynamických scénářích nedochází k hysterezi. Digitální modely jsou vybaveny funkcí kompenzace posunu nulové polohy, čímž odpadá nutnost časté kalibrace a zajišťuje se vysoká stabilita 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 zásilkové služby: Vážicí zařízení pro rozsah 1–50 kg, vyrobená z nerezové oceli pro snadné čištění a odolnost proti znečištění. Stupeň ochrany IP67 je vhodný pro vlhké a prachem zatížené prostředí výdejních míst zásilkových 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: Stroje pro třídění podle hmotnosti v potravinářském a strojírenském průmyslu, 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 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 kontrola balicích strojů: Kvantitativní vážení u balicích strojů pro malé částice/prášky, modely s přesností C2 zajišťují chybu hmotnosti na pytel ≤ ±0,2 %, vyhovují metrologickým standardům.

3) Potravinářský a farmaceutický průmysl

• Vážení léčivých surovin: Vážení malých dávek surovin (0,1–10 kg) v lékařském průmyslu, zhotovené z nerezové oceli 316L + certifikované dle 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 extrémně malým rozsahem (0,01–1 kg) splňují požadavky na vysokou přesnost při pěstování mikroorganismů a dávkování chemických činidel.

• Měření síly v lékařských přístrojích: Měření síly/hmotnosti u rehabilitačního vybavení (např. dynamometry pro stisk ruky) a lékařských vah (dětské váhy), s lehkou konstrukcí 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: Sledování hmotnosti chytrých regálů a chytrých košů, s nízkoenergetickými digitálními modely podporujícími bezdrátový přenos NB-IoT, vhodné pro scénáře dálkové správy prostřednictvím 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).

• Umístění a upevnění: Senzor nainstalujte horizontálně na nosný povrch tak, aby zatížení působilo svisle nad tělem nosníku (vyhýbejte se bočním nárazům); ke utažení šroubů použijte momentový klíč (5–10 N·m u modelů z hliníkové slitiny, 10–20 N·m u ocelových slitin), abyste předešli poškození těla nosníku přetažením.

• Specifikace zapojení: U analogových signálů dodržujte "červený – napájení +, černý – napájení –, zelený – signál +, bílý – signál –"; u digitálních signálů připojujte podle definice pinů; při zapojování mikro modelů vyhýbejte tahání kabelu, doporučuje se ponechat 5 cm rezervy délky.

• Ochranná úprava: Ve vlhkém prostředí utěsněte kabelový konektor vodotěsnou páskou; v potravinářském průmyslu vyčistěte povrch senzoru včas po použití, aby nedošlo ke korozi způsobené 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 standardní závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, opravte chybu pomocí měřicího přístroje nebo softwaru a zajistěte, aby chyba ≤ přípustná hodnota odpovídající třídy přesnosti (třída C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Zkouška mimoosového zatížení: Umístěte stejné závaží na různé pozice nosné plochy snímače, sledujte konzistenci údajů a odchylka by měla být ≤ ±0,02 % FS, jinak je nutné upravit vodorovnost instalace.

3) Denní údržba

• Pravidelná kontrola: Každý týden vyčistěte povrch senzoru, každý měsíc zkontrolujte uvolnění vodičů; každý čtvrtletí kalibrujte supermarketové váhy a každý měsíc kalibrujte laboratorní zařízení.

• Řešení závad: Při driftu údajů nejprve zkontrolujte napětí napájení (stabilní 5–24 V DC, obvykle 5 V u mikromodelů); při abnormálních údajích zkontrolujte 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 podle 1,2–1násobku skutečné maximální hmotnosti (např. při maximální hmotnosti 10 kg zvolte senzor 12–14 kg), vyhněte se nedostatečné přesnosti způsobené příliš velkým rozsahem při nízkém zatížení.

• Úroveň přesnosti: Pro laboratorní/použití v medicíně zvolte úroveň C1 (chyba ≤ ± 0,005 % ZS), průmyslová měření zvolte úroveň C2 (chyba ≤ ± 0,01 % ZS), občanské vážící přístroje zvolte úroveň C3 (chyba ≤ ± 0,02 % ZS).

• Typ signálu: Občanské vážící přístroje zvolte analogový signál (0–5 V), inteligentní zařízení zvolte digitální signál (I2C/RS485), pro IoT aplikace zvolte modely s bezdrátovými moduly.

2) Výběr podle prostředové odolnosti

• Teplota: Pro běžné podmínky (-10 °C až 60 °C) zvolte standardní model; pro nízkoteplotní chladicí podmínky (-20 °C až 0 °C) zvolte model odolný proti nízkým teplotám; pro vysokoteplotní podmínky (60 °C až 80 °C) zvolte model s kompenzací vysokých teplot.

• Materiál: Pro suchá prostředí zvolte slitinu hliníku; pro vlhká/potravinářská odvětví zvolte nerezovou ocel 304; pro chemicky agresivní prostředí zvolte nerezovou ocel 316L.

• Úroveň ochrany: Pro suchá vnitřní prostředí ≥ IP65; pro vlhká/prostředí s mytím pod tlakem ≥ IP67; pro podvodní nebo vysoce korozivní prostředí ≥ IP68.

3) Montáž a kompatibilita systému

•Způsob instalace: U stolních vah zvolte upevnění šrouby; u chytrých zařízení zvolte vestavěnou instalaci; u scénářů s omezeným prostorem upřednostněte mikromodely s délkou ≤ 30 mm.

• Kompatibilita: Ověřte, že napětí napájení a typ signálu senzoru odpovídají řídicí jednotce. U mikro modelů zkontrolujte definici pinů, aby nedošlo k chybám při zapojování a poškození modulu.

4) Potvrzení dodatečných požadavků

• Požadavky na certifikaci: Pro potravinářský a farmaceutický průmysl je vyžadována certifikace FDA/GMP, pro měřicí aplikace je vyžadována certifikace CMC a pro vývozní výrobky je vyžadována certifikace OIML.

• Speciální funkce: Pro vysokorychlostní třídění vyberte model s dobou odezvy ≤ 3 ms; pro aplikace s nízkou spotřebou vyberte IoT model se spánkovým proudem ≤ 10 μA; pro hygienické aplikace vyberte integrovaný model bez závitů nebo mrtvých prostor.

Shrnutí

Senzor vážení s paralelním nosníkem má klíčové výhody „vysoká přesnost při malém zatížení, rovný tvar odolný proti bočnímu zatížení a pohodlná integrace“. Jádrem řešení je vyřešení problémů jako je přesné vážení v malých rozsazích, boční zatížení materiálu a vestavěná instalace zařízení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na jednoduchou obsluhu, údržbu bez starostí a kontrolovatelné náklady. Při výběru by měly být prioritou čtyři základní požadavky: rozsah, přesnost, instalační prostor a prostředí, a mělo by se zohlednit i systémové rozhraní a dodatečné funkce. Během používání je třeba vyhnout se přetížení a bočním nárazům a důsledně dodržovat pravidla pro pravidelnou kalibraci, aby byla zajištěna dlouhodobá stabilní funkce. Je vhodný pro vážící přístroje s malým zatížením, automatizační zařízení, potravinářství, farmacii a další obory a představuje optimální senzorické řešení pro scénáře vážení s malým rozsahem a rovným povrchem.

Detailní zobrazení

Parametry