Parallel Beam Weighing Sensor CZL650

Úvod do produktu

Paralelní nosník váhové buňky jsou detekční prvky citlivé na sílu, založené na principu odporu při deformaci, s dvojitým nebo jednoduchým paralelním nosníkem z elastomeru jako základní konstrukcí. 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 malých zatíženích, odolnost proti mimoosému zatížení v rovině a pohodlná 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 produktu Základní 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: 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 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; stupeň ochrany je 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 mikro modely lze instalovat zasunutím, vhodné pro úzké instalační prostory stolních vážicích přístrojů a automatizovaného zařízení, a jednotka samotná může splnit požadavky na plošné vážení.

Hlavní funkce

• Měření malých sil: 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 : Únavová životnost ≥ 10⁷ zatěžovacích cyklů, roční drift ≤ ±0,01 % FS při jmenovitém zatížení, vhodné pro scénáře dlouhodobého nepřetržitého provozu, jako jsou supermarketu nebo 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 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 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 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 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 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

• Supermarketní váhy / elektronické platformové váhy: Základní senzorová 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 kurýrní služby: Vážící zařízení 1–50 kg pro kurýrní služby, vyrobené z nerezové oceli, odolné proti znečištění a snadno čistitelné. Ochrana IP67 je vhodná pro vlhké a prachem nasycené prostředí výdejních míst kurýrních služeb, podporuje rychlé a nepřetržité vážení.

• Kuchyňské váhy / pekařské váhy: 0,01–5 kg kuchyňské váhy s vysokou přesností, s mikrosenzory paralelních nosníků 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: 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 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/masu: Zařízení pro krájení a vážení v porárnách a na trzích s vodními produkty, s odolným proti vodě a korozi (IP68), lze přímo oplachovat, vhodné pro vlhká a mokrá 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 v rehabilitačních zařízeních (např. měřiče síly stisku) a lékařských vahách (dětské váhy), lehká konstrukce z hliníkové slitiny zlepšuje přenosnost přístrojů, přesnost až ±0,005 % FS.

5) Chytré spotřební elektronika a IoT zařízení

• Chytré domácí spotřebiče: Detekce hmotnosti prádla v pračkách, vážení nádob na kávové zrno v kávovarech, mikrosenzory umožňují inteligentní řízení zařízení a vylepšují uživatelskou zkušenost.

• IoT terminály: Monitorování hmotnosti chytrých regálů a chytrých košů, modely s nízkou spotřebou podporují 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.

• Ochranné opatření: Ve vlhkém prostředí utěsněte konektor kabelu vodotěsnou páskou, v potravinářském průmyslu vyčistěte povrch snímače ihned po použití, 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 100 % jmenovitého zatížení (v případech malého rozsahu použijte standardní závaží), zaznamenejte hodnotu výstupního signálu, opravte chybu prostřednictvím měřiče nebo softwaru, zajistěte, aby chyba ≤ přípustná hodnota 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 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