Paralelní nosníkový vážící senzor CZL649D

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 zatížení soustředěným do střední části nosníku, která odolává silám působícím pod různými úhly v rovině, vynikající odolnost proti mimoosému zatížení (schopna odolat mimoosým zatížením v rovině ±20 % až ±30 % jmenovitého zatížení) a nemá žádné výrazné slepé místa 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.

• Materiály 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: Rovnoměrné rozložení napětí ve struktuře paralelního nosníku efektivně eliminuje vliv mimostředného zatížení způsobeného posunutím váženého předmětu, čímž řeší problém s přesností při nepevně stanovených 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 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).

• Nákladový tlak na malá 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 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 neprofesionálům.

• Velmi 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: Statická fluktuace měřených dat ≤±0,003 % ZS, bez hystereze v kvazidynamických scénářích. Digitální modely jsou vybaveny funkcí kompenzace nulového posunu, čímž odpadá potřeba 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 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 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 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) Průmyslové automatické zařízení

• Zařízení pro automatické třídění: Vážicí třídiče v potravinářském a strojírenském průmyslu, instalované pod třídicí dopravník, detekují hmotnost výrobku v reálném čase a jsou propojeny s třídicím mechanismem, s přesností třídění až ±0,1 g.

• Detekce materiálu na montážní lince: Detekce nedostatku materiálu na linkách pro montáž elektronických součástek, určení chybějících materiálů 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 malých dávek surovin (0,1–10 kg) v farmaceutickém průmyslu, vyrobeno z nerezové oceli 316L + certifikace GMP, povrch leštěný bez mrtvých úhlů pro snadnou dezinfekci a sterilizaci, přesnost ≤ ±0,01 % FS.

• Vážení vodních produktů/masu: Vážící zařízení pro krájení a vážení v porárnách a na trzích s vodními produkty, s vodotěsným a protikorozním provedením (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 lékařském vybavení: Měření síly/hmotnosti pro rehabilitační přístroje (např. dynamometry pro stisk ruky) a lékařské váhy (dětské váhy), s lehkou konstrukcí z hliníkové slitiny pro zlepšení přenositelnosti zařízení, přesnost až ±0,005 % FS. 5. Inteligentní 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.

• 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 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 „červená – napájení +, černá – napájení –, zelená – signál +, bílá – signál –“; u digitálních signálů připojujte podle definice pinů; při zapojování mikromodelů se vyhýbejte tahání kabelu a doporučuje se ponechat 5 cm nadbytečné délky.

• 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 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 rozsahů s malým rozsahem použijte standardní závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, opravte chybu pomocí měřidla 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 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 třídění vysokou rychlostí vyberte model s dobou odezvy ≤ 3 ms; pro nízkopříkonové aplikace 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