Paralelní nosník vážecí senzor CZL638

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 normalizované elektrické signály. Kombinují výhody, jako je vysoká přesnost při malém zatížení, odolnost proti mimoosému zatížení v rovině a snadná instalace, a jsou široce využívány v aplikacích vážení na malé vzdálenosti, měření rovinné síly a vestavěných měření. 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 z více úhlů v rovině, vynikající odolnost proti mimoosému zatížení (schopna odolat mimoosému zatížení v rovině ±20 % – ±30 % jmenovitého zatížení) a neobsahuje výrazné slepé zóny napětí.

• Přesnostní výkon: Třídy přesnosti zahrnují 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 a lepší přesnostní výkon ve srovnání s podobnými senzory v rozsazích malých zatížení 0,1 kg – 500 kg.

• Materiály a ochrana: Elastomery běžně používají slitinu hliníku (pro lehké aplikace), slitinovanou ocel (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezovou ocel 304/316L (pro korozivní prostředí), s povrchovou úpravou ve formě anodizace, niklování nebo pasivace; ochranné úrovně jsou obvykle 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 zabudovat přímo do konstrukce, což je vhodné pro úzké instalační prostory stolních vážicích přístrojů a automatizovaného zařízení, a jednotlivá jednotka může splňovat požadavky na plošné vážení. Základní funkce

• Měření malých sil: Zaměřuje se na statické/kvazidynamické vážení při nízkém zatížení (doba odezvy ≤ 4 ms), s rozsahem od 0,1 kg do 500 kg, kde běžné aplikace zahrnují rozsah 1 kg až 200 kg. Mikromodely umožňují extrémně malá měření v 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). 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 nízkém zatížení: S ohledem na problém nadměrné chyby tradičních senzorů v rozsazích do 10 kg optimalizací návrhu namáhání nosníku je měřicí chyba omezena na ±0,005 % FS, čímž jsou vyřešeny problémy s vysokými požadavky na přesnost u vážení potravin a dávkování léků atd.

• Nepřesné měření excentrického zatížení v rovině: 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 s integrovanou montáží 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).

• Nákladový tlak na malá 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 odborných kalibračních nástrojů. Instalaci lze dokončit běžným šroubovákem, s nízkými požadavky na rovinnost (≤0,1 mm/m), a jeden pracovník dokáže dokončit ladění do 10 minut. .

• Nízká provozní náročnost: 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.

• Velmi 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 integrovatelnost a přizpůsobivost: 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 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.

• Elektronické váhy pro zásilkové služby: Vážecí zařízení 1-50 kg pro zásilkové služby, vyrobené z nerezové oceli, odolné proti znečištění a snadno čistitelné. Ochranná úroveň IP67 je vhodná 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) Průmyslová automatická 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: Vážení dávek pro malé granuláty/práškové balicí stroje, modely s přesností 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 ryb a masa: Vážecí zařízení pro krájení a vážení v porájnách a na trzích s rybami a mořskými plody, s odolným provedením 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 pro rehabilitační zařízení (např. dynamometry pro stisk ruky) a lékařské váhy (dětské váhy), s lehkým provedením z hliníkové slitiny pro zlepšení přenosnosti zařízení a s přesností až ±0,005 % FS.

5) Chytré spotřební elektronika a zařízení IoT

• Chytré domácí spotřebiče: Detekce hmotnosti prádla v pračkách a vážení nádob s kávovými zrny v kávovarech, s mikro-vestavěnými senzory umožňujícími inteligentní řízení zařízení a vylepšenou 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. 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 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.

• 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 uvádění do provozu

• Nulová kalibrace: Zapněte napájení a nechte přístroj ohřívat 10 minut, spusťte příkaz „nulová kalibrace“, ujistěte se, 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 a opravte chybu pomocí měřicího přístroje nebo softwaru, zajistěte, aby chyba ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídě 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 snímače, měsíčně kontrolujte uvolněné vedení; váhy v supermarketech kalibrujte čtvrtletně a laboratorní přístroje 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 klíčových parametrů

• Výběr rozsahu: Vyberte model s rozsahem 1,2–1,4násobku skutečné maximální hmotnosti (např. pro maximální váživost 10 kg lze vybrat senzor 12–14 kg) a v případě malých zatížení se vyhýbejte nadměrnému 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 běžné vážicí přístroje vyberte analogový signál (0–5 V), pro chytré zařízení digitální signál (I2C/RS485) a pro IoT aplikace modely s bezdrátovými moduly.

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.

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

3) Montáž a kompatibilita systému

• Způsob montáže: U stolních vážicích přístrojů vyberte upevnění šrouby, u chytrých zařízení zasazovanou montáž; v prostorově omezených situacích upřednostněte mikromodely s délkou ≤30 mm.

• Kompatibilita: Ověřte, že napájecí napětí senzoru a typ signálu odpovídají řídicí jednotce, u mikromodelů zkontrolujte definici pinů, aby nedošlo k chybnému zapojení, které by mohlo modul poškodit.

4) Potvrzení dodatečných požadavků

• Požadavky na certifikaci: Potravinářský a farmaceutický průmysl vyžaduje certifikaci FDA/GMP, metrologické aplikace vyžadují certifikaci CMC a exportované výrobky vyžadují certifikaci OIML.

• Zvláštní vlastnosti: Vyberte modely s dobou odezvy ≤3 ms pro třídění vysokou rychlostí, modely s IoT a pohotovostním proudem ≤10 μA pro nízkoenergetické aplikace a integrované modely bez závitů a mrtvých prostor pro hygienické aplikace.

Shrnutí

Paralelní nosník s tenzometrickým článkem má klíčové výhody „vysoká přesnost při malém zatížení, rovinná odolnost proti mimoosému zatížení a pohodlná integrace“, které hlavně řeší problémy jako přesné vážení v malém rozsahu, mimoosé 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 vyhnout se přetížení a bočním nárazům a přísně dodržovat pravidla pravidelné kalibrace, aby byl zajištěn dlouhodobě stabilní provoz. Je vhodný pro vážicí přístroje s malým zatížením, automatizační zařízení, potravinářský a farmaceutický průmysl atd. a představuje optimální senzorické řešení pro vážení v malém rozsahu a rovinných aplikacích.

Detailní zobrazení

Parametry