Paralelní nosníkový vážicí senzor CZL628

Úvod do produktu

Paralelní nosník váhové buňky jsou detekční prvky citlivé na sílu, které vycházejí ze principu odporu při deformaci, a mají jako základní strukturu dvojité nebo jednoduché paralelní nosníky z elastomeru. Při působení síly ohybová deformace nosníku způsobí změnu odporu tenzometru, která je následně převedena na normalizovaný elektrický signál. Kombinují výhody, jako je vysoká přesnost při malých zatíženích, schopnost odolávat bočním silám v rovině a snadná instalace, a jsou široce využívány v aplikacích vážení na malé vzdálenosti, měření sil v rovině a vestavěných měřeních. Následující podrobnosti jsou uvedeny z hlediska 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 pod různými úhly v rovině, vykazuje vynikající odolnost proti mimoosovému zatížení (odolá mimoosovému zatížení v rovině ±20 % až ±30 % jmenovitého zatížení) a nemá žádné výrazné slepé místa namáhání.

• Přesnost výkonu: Úrovně přesnosti zahrnují C1 – C3, přičemž běžné modely dosahují úrovně C2. Chyba nelinearity ≤ ±0,01 %FS, chyba opakovatelnosti ≤ ±0,005 %FS, drift nuly ≤ ±0,002 %FS/°C a vyšší přesnost ve srovnání s obdobnými senzory v rozsazích malých hodnot 0,1 kg – 500 kg.

•Materiály a ochrana: Elastomery běžně využívají hliníkovou slitinu (pro lehké aplikace), ocelovou slitinu (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezovou ocel 304/316L (pro agresivní prostředí), s povrchovou úpravou anodizací, niklováním nebo pasivací; stupeň ochrany je typicky IP65/IP67 a potravinářské modely dosahují až IP68, vhodné pro různá složitá prostředí.

•Kompatibilita instalace: Ve spodní části jsou standardizované montážní otvory (závitové nebo hladké otvory), umožňující upevnění šrouby nebo lepení. Některé mikro modely lze instalovat zasunutím, což je vhodné pro úzké instalační prostory stolních vážicích přístrojů a automatizovaného zařízení, a jednotka samostatně splňuje požadavky na plošné vážení.

Hlavní funkce

• Měření síly u malých zatížení: Zaměřuje se na statické/kvazidynamické vážení malých zatížení (doba odezvy ≤ 4 ms), s rozsahem od 0,1 kg do 500 kg, běžné aplikace se soustředí na rozsah 1 kg – 200 kg. Mikro modely umožňují měření extrémně malých rozsahů 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). 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 °C až 70 °C), disponuje ochranou proti přetížení (150 % až 200 % jmenovitého zatížení, obvykle 150 % u modelů z hliníkové slitiny) a některé modely obsahují tlumicí struktury chránící před rázy.

• 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: S ohledem na problém nadměrné chyby tradičních senzorů v aplikacích s malým rozsahem pod 10 kg byl prostřednictvím optimalizovaného návrhu ohybového napětí nosníku dosaženo omezení měřicí chyby na ±0,005 % FS, čímž jsou vyřešeny požadavky na vysokou přesnost u vážení potravin, počítání léků a podobných aplikací.

•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 vestavbu do automatizovaného zařízení a chytrých domácích spotřebičů, bez nutnosti úpravy hlavní konstrukce zařízení a snižují náklady na integraci.

• Špatná přizpůsobivost různým prostředím: Prostřednictvím vylepšení materiálu a stupně ochrany jsou vyřešeny problémy, jako je poškození senzoru a drift signálu ve scénářích s vlhkostí (např. vážení ve zvířecí výrobě), koroze (např. vážení chemických činidel) a prachu (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, instalace lze dokončit běžným šroubovákem. Požadavek na rovinnost je nízký (≤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 neprofesionálům.

• 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: Fluktuace statických měřených dat ≤ ±0,003 %FS, v kvazidynamických scénářích nedochází k hysterezi. Digitální modely jsou vybaveny vestavěnou funkcí kompenzace nulového driftu, 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 vkládat do chytrých zařízení, aniž by to ovlivnilo design vzhledu zařízení. Výstup signálu je kompatibilní s běžnými malými řadiči, zapoj a hned funguje.

4. Typické aplikační scénáře

1) Měřicí přístroje pro lehká zatížení v občanském a komerčním prostředí

• 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.

• Expresní elektronické váhy: vybavení pro vážení zásilek 1–50 kg, vyrobené z nerezové oceli, odolné proti znečištění a snadno čistitelné. Ochranná úroveň IP67 je vhodná pro vlhké a prachem zatížené prostředí výdejních míst expresa, podporuje rychlé a nepřetržité vážení.

• Kuchyňské váhy/pekařské váhy: 0,01–5 kg kuchyňské váhy vysoké přesnosti, s mikro paralelními nosníky dosahujícími přesnosti na úrovni miligramů. Digitální výstup signálu je kompatibilní s displeji s vysokým rozlišením, splňuje požadavky na přesné dávkování ingrediencí.

2) Průmyslová automatická zařízení

• Zařízení pro automatické třídění: Vážící třídiče ve stravovacím průmyslu a oblasti kovových výrobků, 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 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 % 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 zařízení

• 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 rehabilitačních přístrojů (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, vážení zásobníků kávových zrn v kávovarech, mikro vestavěné senzory umožňují inteligentní řízení zařízení a zvyšují uživatelskou příjemnost.

• Koncové body IoT: Sledování hmotnosti chytrých regálů a chytrých košů, nízkoenergetické digitální modely podporující 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 snímače (žádné deformace nosníku, žádné poškození kabelu), vyberte vhodné upevňovací šrouby podle rozsahu (vyhýbejte se použití vysokopevnostních šroubů u modelů z hliníkové slitiny).

• Umístění a upevnění: Senzor nainstalujte vodorovně na nosnou plochu, zajistěte, aby zatížení působilo kolmo nad tělesem nosníku (vyhýbejte se bočnímu nárazu); šrouby utáhněte momentovým klíčem (5–10 N·m pro modely z hliníkové slitiny, 10–20 N·m pro slitinovou ocel), aby nedošlo k poškození tělesa nosníku přetažením.

• 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 opatření: Ve vlhkém prostředí utěsněte konektor kabelu vodotěsnou páskou a v potravinářském průmyslu po použití včas vyčistěte povrch senzoru, aby nedošlo ke korozi zbytkovými materiály.

2) Kalibrace a nastavení

• Kalibrace nuly: Zapněte napájení a nechte zařízení předehřát po dobu 10 minut, 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 o 100 % jmenovitého zatížení (u malých rozsahů použijte standardní závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, opravte chybu pomocí měřidla nebo softwaru, zajistěte, aby chyba ≤ přípustná hodnota odpovídající třídy přesnosti (třída C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Test mimoosového zatížení: Umístěte stejnou zátěž do různých pozic na nosnou plochu senzoru, sledujte konzistenci údajů, odchylka by měla být ≤ ±0,02 % FS, jinak je nutné upravit vodorovné nastavení.

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 montáže: U stolních vah zvolte upevnění šrouby; u chytrých zařízení zvolte vestavěnou montáž; u aplikací s omezeným prostorem upřednostněte mikro modely 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