Paralelní nosníkový vážicí senzor CZL639MB

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: 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 používají slitinu hliníku (pro lehké aplikace), slitinovou ocel (pro běžné průmyslové aplikace) nebo nerezovou ocel 304/316L (pro agresivní prostředí), povrch je upraven anodizací, niklováním nebo pasivací; stupně ochrany jsou typicky IP65/IP67 a potravinářské modely mohou dosáhnout 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 malých sil: Zaměřuje se na statické/kvazidynamické vážení při nízkém zatížení (doba odezvy ≤ 4 ms), s rozsahem od 0,1 kg do 500 kg, přičemž typické aplikace se pohybují v rozsahu 1 kg až 200 kg. Mikromodely umožňují extrémně malé měření 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 °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 nízkém zatížení: Řeší problém nadměrné chyby tradičních senzorů v aplikacích s malým rozsahem pod 10 kg. Optimalizovaným návrhem namáhání nosníku je chyba měření omezena na ±0,005 % FS, čímž jsou vyřešeny nároky na vysokou přesnost u vážení potravin a dávkování léků.

• 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 instalace splňují požadavky na vestavbu do automatizovaného vybavení 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 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

• Ultra-zjednodušená instalace: Standardizované montážní otvory a referenční plochy pro polohování eliminují potřebu použití odborných kalibračních nástrojů. Instalaci lze dokončit běžným šroubovákem, s nízkými požadavky na rovinnost (≤0,1 mm/m), a jedna 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: 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. Civilní a komerční vážicí přístroje pro malá zatížení

• 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 expresní vážení 1-50 kg, se z nerezové oceli pro odolnost proti znečištění a snadné čištění. 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 s vysokou přesností, s mikro paralelními nosníky dosahujícími přesnosti na miligram. Digitální výstup signálu je kompatibilní s displeji vysokého rozlišení, splňuje požadavky na přesné dávkování ingrediencí .

2) Průmyslové automatické 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 složek: Vážení surovin v malých dávkách (0,1–10 kg) v farmaceutickém průmyslu, z nerezové oceli 316L + certifikované dle GMP, s povrchem leštěným 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 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 a vážení zásobníků kávových zrn v kávovarech, přičemž mikrosenzory umožňují inteligentní řízení zařízení a zlepšují 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 tělesa nosníku a žádné poškození kabelu), vyberte vhodné upevňovací šrouby podle rozsahu (vyhýbejte se použití vysokopevnostních šroubů u modelů z hliníkové slitiny).

• Pozicování a upevnění: Senzor nainstalujte horizontálně na nosný povrch, zajistěte, aby zatížení působilo kolmo nad tělem nosníku (vyhněte se bočnímu nárazu); ke utažení šroubů použijte klíč na točivý moment (5–10 N·m u modelů z hliníkové slitiny, 10–20 N·m u slitiny oceli), zabráníte tak poškození těla nosníku přetažením.

• Specifikace zapojení: U analogových signálů postupujte podle návodu „červený – napájení +, černý – napájení –, zelený – signál +, bílý – signál –“. U digitálních signálů připojte podle definice pinu; při zapojování u mikromodelů nerazte kabel, doporučuje se nechat rezervu přebytečné délky 5 cm.

• Ochranná opatření: Ve vlhkém prostředí utěsněte konektor kabelu vodotěsnou páskou a v potravinářském průmyslu ihned po použití vyčistěte povrch senzoru, abyste předešli korozí zbytkovými materiály.

2) Kalibrace a uvádění do provozu

• Nulová kalibrace: Zapněte napájení a nechte 10 minut předehřát, spusťte příkaz „nulová kalibrace“, zajistěte, aby nulový výstup byl 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, opravte chybu pomocí měřiče nebo softwaru, zajistěte, aby chyba ≤ přípustné hodnotě příslušné třídy přesnosti (třída C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Zkouška mimoosového zatížení: Umístěte stejné závaží na různé pozice nosné plochy snímače, sledujte konzistenci údajů, odchylka by měla být ≤ ±0,02 %FS, jinak 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 váživou kapacitu 10 kg lze vybrat senzor 12–14 kg) a vyhýbejte se výběru nadměrně velkého rozsahu při malých zatíženích, aby nedošlo ke snížení přesnosti.

• Třída přesnosti: Vyberte třídu C1 (chyba ≤ ± 0,005%FS) pro laboratorní/lékařské aplikace, třídu C2 (chyba ≤ ± 0,01%FS) pro průmyslovou metrologii a třídu C3 (chyba ≤ ± 0,02%FS) pro civilní vážící přístroje

• Typ signálu: Vyberte analogové signály (0-5V) pro civilní vážící přístroje, digitální signály (I2C/RS485) pro chytré zařízení a modely s bezdrátovými moduly pro scénáře IoT.

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.

• Pro třída odolnosti: ≥IP65 pro suché prostředí v interiéru, ≥IP67 pro mokré nebo umývané prostředí a ≥IP68 pro podmořské nebo silně korozivní prostředí.

3) Montáž a kompatibilita systému

• Způsob instalace: Vyberte upevnění šroubů pro stolní vážící přístroje, zabudovanou instalaci pro chytré zařízení; v případě omezeného prostoru je třeba upřednostnit mikro modely o délce ≤ 30 mm.

• Slučitelnost: Potvrďte, že napětí napájení a typ signálu Sor se shodují s ovladačem a u mikro modelů zkontrolujte definice kol, abyste se vyhnuli chybám při napájení, které by mohly spálit modul.

4) Potvrzení dodatečných požadavků

• Certifikační požadavky: Potravinářský a farmaceutický průmysl vyžaduje certifikaci FDA/GMP, měřicí aplikace vyžadují certifikaci CMC a vývozní produkty vyžadují certifikaci OIML.

• Speciální funkce: Pro rychlé třídění vyberte modely s dobou odezvy ≤3 ms, pro nízkoenergetické aplikace IoT modely se zbytkovým proudem ve spánku ≤10 μA a pro hygienické podmínky integrované modely bez závitů a mrtvých prostor.

Shrnutí

Paralelní tenzometrické články mají klíčové výhody „přesné vážení malých zatížení, rovinnou odolnost proti mimoosovému zatížení a snadnou integraci“, které řeší zejména problémy jako přesné vážení v malém rozsahu, mimoosové zatížení materiálu a vestavěná instalace zařízení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na jednoduchou obsluhu, údržbu bez starostí a kontrolovatelné náklady. Při výběru modelu je nutné nejprve stanovit čtyři klíčové požadavky – rozsah, přesnost, instalační prostor a prostředí – a poté rozhodnout na základě kompatibility se systémem a dodatečných funkcí; během provozu je třeba vyhnout se přetížení a bočním nárazům a důsledně dodržovat pravidla pro pravidelnou kalibraci, aby byl zajištěn dlouhodobě stabilní provoz. Jsou vhodné pro vážicí přístroje s malým zatížením, automatizační zařízení, potravinářský a farmaceutický průmysl atd., což je optimální senzorické řešení pro scénáře vážení s malým rozsahem a rovinným uspořádáním.

Detailní zobrazení

Parametry