Paralelní nosníkový vážicí senzor CZL642F

Úvod do produktu

Paralelní nosník váhové buňky jsou detekční prvky citlivé na sílu, které vycházejí ze tenzorezistivního principu, přičemž jejich základní strukturou je elastomer s dvojitým nebo jednoduchým paralelním nosníkem. Působením síly dochází k ohybové deformaci nosníku, která způsobí změnu odporu měřicí tenzorezistance, následně převedenou na normalizované elektrické signály. Kombinují výhody, jako je vysoká přesnost při malém zatížení, rovinná odolnost proti mimoosému zatížení a snadná instalace, a jsou široce využívány v aplikacích vážení na malé vzdálenosti, měření rovinné síly a vestavěných měřicích systémech. 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 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.

• Přesnostní výkon: 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.

• Materiál a ochrana: Jako elastomery se běžně používají hliníkové slitiny (pro lehké aplikace), slitinovaná ocel (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezová ocel 304/316L (pro korozivní prostředí), povrchová úprava je provedena anodizací, niklováním nebo pasivací; stupně ochrany jsou obvykle IP65/IP67, potravinářské modely mohou dosáhnout IP68, vhodné pro různé náročné prostředí.

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

Hlavní funkce

• Měření malých sil: 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 1–200 kg. Mikromodely umožňují měření extrémně malých 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). Inteligentní mikromodely integrují moduly úpravy signálu a mohou být přímo připojeny ke křížovým mikropočítačům 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 nízkém zatížení: 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 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 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).

• 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, není nutný odborný kalibrační nástroj, instalace se dá dokončit běžným šroubovákem, nízký požadavek na rovinnost (≤0,1 mm/m) a jednou osobou lze dokončit seřízení do 10 minut.

• Nízká provozní náročnost: Podporuje jednoklávesové nastavení nuly a jednobodovou kalibraci vážicích přístrojů (vyžaduje pouze standardní závaží odpovídající 100 % jmenovitého zatížení), digitální modely lze rychle zkalibrovat pomocí počítačového softwaru a nemají zkušenosti mohou snadno provozovat.

• Velmi nízké náklady na údržbu: Plně uzavřená konstrukce snižuje pronikání prachu a vlhkosti, roční průměrná 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: Fluktuace statických měřicích dat ≤±0,003 % FS, v kvazidynamických scénářích nedochází k hysterezi; digitální modely jsou vybaveny funkcí kompenzace nulového posunu, není nutná častá kalibrace a zajišťují vysokou stabilitu dat.

• Dobrá přizpůsobivost integraci: Mikromodel je malé 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, zapojte a hned používejte.

4. Typické aplikační scénáře

1) Měřicí přístroje pro občanské a komerční lehké zatížení

• Supermarketové váhy pro cenovku/elektronické plošné váhy: Jádrová snímací jednotka váh s rozsahem 3–30 kg, lehká konstrukce z hliníkové slitiny a vlastnosti odolné proti mimoosému zatížení zajišťují stálou přesnost vážení v různých polohách umístění s chybou ≤±1 g.

• Elektronické váhy pro zásilky: Vážící zařízení 1-50 kg pro zásilky, materiál z nerezové oceli je odolný proti znečištění a snadno se čistí, ochranná úroveň IP67 je vhodná pro vlhké a prachem zatížené prostředí výdejních míst zásilek a podporuje rychlé nepřetržité vážení.

• Kuchyňské váhy/pekařské váhy: 0,01-5 kg kuchyňské váhy s vysokou přesností, mikro paralelní nosníkové senzory dosahují přesnosti na úrovni miligramů, digitální výstup signálu je kompatibilní s displeji s vysokým rozlišením, splňují 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, určuje, zda materiál chybí, pomocí vážení (např. montáž baterií do mobilních telefonů), doba 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 v rehabilitačním vybavení (např. měřič síly stisku ruky) a v lékařských váhách (dětské váhy), lehká konstrukce z hliníkové slitiny pro zlepšení přenosnosti zařízení, přesnost až ±0,005 %FS.

5) Chytré spotřební elektronika a IoT zařízení

• 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.

• IoT terminály: Sledování hmotnosti ve chytrých regálech a chytrých koších na odpadky, nízkoenergetické digitální modely podporující bezdrátový přenos NB-IoT, vhodné pro scénáře dálkové správy prostřednictvím IoT.

5. Návod k použití (praktický průvodce)

1) Instalační proces

• Příprava: Vyčistěte montážní plochu (odstraňte mastné skvrny a otřepy), zkontrolujte vzhled senzoru (žádná deformace tělesa nosníku a 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.

• Specifikace zapojení: U analogových signálů dodržujte „červená – napájení +, černá – napájení –, zelená – signál +, bílá – signál –“, u digitálních signálů připojujte podle definice pinů; při zapojování u mikromodelů nerušte kabel, doporučuje se nechat rezervu nadbytečné délky 5 cm.

• 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 uvádění do provozu

• 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 odpovídající 100 % jmenovitého zatížení (u scénářů s malým rozsahem použijte kalibrační závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu a chybu opravte pomocí měřicího přístroje nebo softwaru, ujistěte se, že chyba ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídě 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 klíčových 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 přizpůsobitelnosti prostředí

• 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) Instalace 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

Paralelní nosníkový vážící senzor má klíčové výhody „vysoká přesnost při malém zatížení, odolnost proti nesouosému zatížení a snadná integrace“. Základním řešením je vyřešení problémů jako je přesné vážení v malých rozsazích, mimoosové zatížení materiálu a vestavěná instalace zařízení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na jednoduchou obsluhu, bezproblémovou údržbu a kontrolovatelné náklady. Při výběru je nutné upřednostnit čtyři klíčové požadavky: rozsah, přesnost, instalační prostor a prostředí, poté doplnit rozhodnutí o kompatibilitě systému a dodatečných funkcích. Během používání je třeba vyhnout se přetížení a bočním nárazům a důsledně dodržovat pravidla pravidelné kalibrace, 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 plochým povrchem.

Detailní zobrazení

Parametry