S-typový tenzometrický snímač CZL301

Úvod do produktu

Senzor zatížení typu S je detekční prvek citlivý na sílu, který je založen na principu odporu proti deformaci, přičemž jeho základní strukturou je symetrický elastomer ve tvaru písmene S. Při působení síly způsobuje tahová nebo tlaková deformace elastomeru změnu odporu tenzometru, která je následně převedena na normalizované elektrické signály. Kombinuje výhody, jako je dvousměrné přenášení síly, flexibilní instalace a stabilní přesnost, a je široce používán v měřicích scénářích pro tahové, tlakové a složené síly u středních a nízkých zatížení. 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 S-tvarou elastomerovou konstrukci (tloušťka 5–30 mm, délka 30–200 mm) s koncentrovaným a symetrickým rozložením zatížení, podporuje obousměrnou sílu (lze měřit jak tah, tak tlak), má vysokou odolnost proti krutu a příčným silám (odolá příčným silám ±10 % až ±15 % jmenovitého zatížení) a vysokou účinnost přenosu síly.

• Přesnostní výkon: Třídy přesnosti zahrnují C2–C6, u běžných modelů se dosahuje třídy C3, nelinearita ≤±0,02 % ZS, chyba opakovatelnosti ≤±0,01 % ZS, drift nuly ≤±0,003 % ZS/°C a malý úbytek přesnosti v dynamických měřeních při malých a středních zatíženích.

• Materiály a ochrana: Elastomer je běžně vyroben z vysokopevnostní slitinové oceli (mezní kluzu ≥850 MPa) nebo nerezové oceli 304/316L, povrch je upraven niklováním nebo plastovým nástřikem (pasivace pro korozivzdorné typy); stupeň ochrany je obvykle IP65/IP67 a na míru navržené modely pro vlhká prostředí dosahují až IP68, vhodné pro běžné průmyslové a některé speciální prostředí.

• Kompatibilita instalace: Oba konce jsou navrženy s vnitřními závity, vnějšími závity nebo s konstrukcí s očkem, podporují různé způsoby instalace, jako jsou háky, očka a příruby, s flexibilním montážním prostorem, přizpůsobivé scénářům s více směry zatížení, jako jsou svislé, vodorovné a šikmé, a používají se hlavně samostatně.

Hlavní funkce

• Měření síly v obou směrech: Podporuje statické/dynamické měření tahového a tlakového zatížení (doba odezvy ≤6 ms), s měřicím rozsahem od 0,01 t do 50 t, běžné aplikace se soustředí na rozsah 0,1 t až 20 t, některé vysoce přesné modely jsou schopny měřit i malé rozsahy 0,001 t.

• Standardizovaný výstup signálu: Poskytuje analogové signály (4–20 mA, 0–5 V, 0–10 V) a digitální signály (RS485/Modbus RTU), některé inteligentní modely podporují protokol Profibus, umožňující přímé připojení k vážicím přístrojům, PLC, průmyslovým dotykovým panelům a dalším zařízením.

• Funkce bezpečnosti a ochrany: Integruje kompenzaci teplotních rozsahů (-20 °C až 80 °C), disponuje ochranou proti přetížení (120 %–200 % jmenovitého zatížení, obvykle 150 % v tazných aplikacích), některé modely obsahují protiblokovací aretační čepy a kabelové spojky odolné proti vytrhnutí.

• Dlouhodobá stabilita: Životnost při únavě materiálu ≥10⁶ cyklů zatížení, roční drift ≤±0,02 % FS při jmenovitém zatížení, vhodné pro scénáře sledování síly s přerušovaným nebo nepřetržitým provozem.

2. Základní řešené problémy

• Obtíže při obousměrném měření síly: Řeší omezení tradičních senzorů, které mohou měřit sílu pouze v jednom směru; S-tvarová konstrukce umožňuje přesně měřit tahové i tlakové síly současně (např. změny síly při zvedání a spouštění materiálu), čímž splňuje požadavky na obousměrné monitorování síly ve scénářích, jako je zdvihání a tažení.

• Přizpůsobivost složitým instalačním podmínkám: Díky flexibilním způsobům připojení a kompaktní konstrukci řeší problémy s instalací do zařízení s omezeným prostorem a víceúhlovým namáháním aplikace (např. vážení nakloněných zásobníků a monitorování napětí zavěšených dopravních tratí), čímž eliminuje nutnost rozsáhlé úpravy konstrukce zařízení.

• Nedostatečná přesnost při malém zatížení/malém rozsahu: V malém rozsahu 0,1 t - 5 t, optimalizací polohy spojení tenzometry a návrhu zatížení elastomeru je měřicí chyba omezena na ±0,01 % FS, čímž jsou splněny požadavky na vysokou přesnost u lehkých zatížení v laboratořích, potravinářském průmyslu atd.

• Sledování dynamických kolísání tahové síly: S dobou odezvy ≤6 ms dokáže přesně zachytit kolísání tahové síly během nepřetržitých výrobních procesů kabelů, fólií apod., čímž řeší problémy kvality výrobků způsobené nestabilní tahovou silou v odvětvích jako textilní průmysl a tiskárny.

• Problémy s kompatibilitou při spolupráci více zařízení: Standardizovaný výstupní signál a podpora více protokolů odstraňují překážky při propojení s řídicími systémy různých značek (např. Siemens S7 series PLC a Delta DCS), čímž se snižují chyby a náklady spojené s převodem signálu.

3. Uživatelské zkušenosti

• Pohodlná instalace: Standardizovaná závitová/čepová rozhraní se standardními spojovacími díly (např. šrouby a spony) nevyžadují speciální montážní nástroje. Jeden člověk dokáže provést instalaci a umístění jednoho snímače do 15 minut, přičemž jsou relativně nízké požadavky na rovnost montážní plochy (postačuje chyba rovinnosti ≤0,1 mm/m).

• Provoz a kalibrace: Podporuje jednotlačítkové nastavení nuly na vážicím přístroji, zjednodušuje dvoubodový kalibrační proces (vyžaduje pouze standardní závaží 10 % a 100 % jmenovitého zatížení) a digitální modely lze kalibrovat na dálku prostřednictvím mobilní aplikace nebo nadřazeného počítače, což umožňuje rychlou obsluhu i neprofesionálům.

• Kontrolovatelné náklady na údržbu: Uzavřená konstrukce efektivně izoluje prach a vlhkost, průměrná roční poruchovost je ≤0,4 %; modulární konstrukce klíčových komponent (tenzometry, svorkovnice) umožňuje výměnu místních vad jednotlivě, čímž se snižují celkové náklady na výměnu.

• Intuitivní zpětná vazba dat: Statická fluktuace měřených dat ≤±0,005 % FS, bez výrazného zpoždění v dynamických scénářích; digitální modely jsou vybaveny vestavěnými upozorněními na poruchy při přetížení, nízkém napětí atd., které jsou vizuálně zobrazeny pomocí kontrolních světel nebo softwarových rozhraní pro snadnou a rychlou diagnostiku.

• Pružná adaptabilita na různé scénáře: Stejný senzor může přepínat mezi režimy měření tahového a tlakového namáhání bez výměny hardwaru, čímž splňuje požadavky na sdílení zařízení v rámci více procesů a zvyšuje využití zařízení.

4. Typické aplikační scénáře

1) Scénáře měření tahu / tahového namáhání

• Řízení napnutí kabelu / lana: Sledování napětí u tažených drátů ve textilním a kabelovém průmyslu. S-tvarové senzory jsou zapojeny sériově do tažného mechanismu a poskytují okamžitou zpětnou vazbu o hodnotách napětí, umožňují koordinovanou úpravu tažné rychlosti a zajišťují tak rovnoměrný průměr kabelu.

• Tenzometrické zkoušení materiálů: Měření tahu na zkušebních strojích v laboratořích. Přesné modely C2 splňují požadavky na zkoušení pevnosti v tahu materiálů, jako jsou kovové dráty a plastové fólie, s chybou opakovatelnosti dat ≤±0,01 %.

• Sledování tahového zatížení zdvihacích zařízení: Omezení zatížení u malých jeřábů a elektrických kladkostrojů. Přístroj je nainstalován mezi hák a rameno, při přetížení spustí alarm a odpojí napájení, čímž zajistí bezpečnost provozu.

2) Vážení na závěsu

• Vážení zavěšených dávkovacích zásobníků/nádob: Vážení zavěšených dávkovacích nádob v chemickém a krmivářském průmyslu. Jeden nebo dva senzory jsou symetricky zavěšeny a nainstalovány, aby se vyřešil problém nedostatku volné plochy na podlaze, s přesností až ±0,02 % z rozsahu.

• Zavěšené vážení ve zpracování potravin: Zavěšené vážení a třídění ve výrobě masa a v odvětví vodních produktů. Modely z nerezové oceli (316L) splňují hygienické normy pro potravinářství, jsou snadno čistitelné a dezinfikovatelné a vhodné pro provoz na montážních linkách.

3) Výroba malých a středních vážicích přístrojů

• Hákové váhy/přenosné váhy: Základní snímací jednotky pro hákové váhy 0,5 t–20 t. Jejich kompaktní konstrukce je vhodná pro návrh těla váhy a odolnost proti rázům zvládne okamžité přetížení při manipulaci s břemeny.

• Pásy s váhami/dynamické váhy: Moduly pro dynamické vážení na dopravních pásů. Jsou instalovány na ložiskách válečků pásu a hmotnost materiálu nepřímo vypočítají měřením tahového napětí pásu, což umožňuje využití v kontinuálních dopravních scénářích.

4) Vědecký výzkum a laboratorní zařízení

• Biomechanické testování: Sledování síly u zařízení pro lékařskou rehabilitaci (např. testování síly u protéz). Modely s malým rozsahem a vysokou přesností (0,01 t–1 t) dokážou zachytit jemné změny síly.

• Silové řízení na konci robotů: Zpětná vazba síly u uchopovacího mechanismu průmyslových robotů. Měřením držící síly se upravuje svěrná síla, čímž se zabrání poškození křehkých obrobků (např. skla a keramiky).

5) Zvláštní průmyslové aplikace

• Farmaceutický průmysl: Řízení tlaku u strojů na plnění lékových kapslí. Modely z nerezové oceli vhodné pro hygienické prostředí splňují normy GMP a přesně řídí tlak plnění, čímž zajišťují rovnoměrnou dávku v kapslích.

• Tisk a obalový průmysl: Sledování tahového napětí u tiskařských strojů na fólie. Skutečná úprava rychlosti odvíjení a navíjení zabraňuje protažení, deformaci nebo přetržení fólie a zvyšuje přesnost tisku.

5. Návod k použití (praktický průvodce)

1) Instalační proces

• Příprava: Vyčistěte připojovací body instalace (odstraňte otřepy a mastné skvrny), zkontrolujte vzhled senzoru (žádná deformace elastomeru, žádné poškození kabelu) a vyberte správný způsob připojení podle směru působící síly (pro tah použijte očko, pro tlak pevné uchycení šroubem).

• Umístění a upevnění: Zajistěte, aby byla zátěž přenášena ve směru osy senzoru, aby se předešlo bočním a krouticím silám; při utahování šroubů použijte momentový klíč (doporučený utahovací moment je 10–30 N·m pro senzory z legované oceli, 8–25 N·m pro nerezovou ocel), aby nedošlo k poškození závitů přílišným dotahem.

• Specifikace zapojení: Pro analogové signály dodržujte pravidlo „červená – napájení +, černá – napájení –, zelená – signál +, bílá – signál –“; pro digitální signály připojte podle přiřazení pinů Modbusu; kabel by měl být pevně upevněn, aby nebyl natahován působením síly, a vedení by mělo být umístěno daleko od silných rušivých zdrojů, jako jsou frekvenční měniče (vzdálenost ≥ 20 cm).

• Ochranná opatření: U venkovní instalace je nutné přidat ochranu proti dešti; ve vlhkém/agresivním prostředí umístěte kabelový konektor do vodotěsné rozvodné krabice a povrch senzoru může být potažen potravinářským protikorozním olejem (pro potravinářský průmysl).

2) Kalibrace a uvádění do provozu

• Kalibrace nuly: Zapněte napájení a nechte zařízení oteplovat po dobu 15 minut, spusťte příkaz „kalibrace nuly“, zajistěte, aby výstup na nule byl v rozmezí ±0,002 %FS; pokud je odchylka příliš velká, zkontrolujte, zda není přítomna boční síla v místě instalace.

• Kalibrace zatížení: Postupně umístěte standardní závaží 10 %, 50 % a 100 % jmenovitého zatížení, zaznamenejte výstupní signály v každém bodě, opravte lineární chybu pomocí kalibračního softwaru a zajistěte, aby chyba ≤ přípustná hodnota odpovídající třídy přesnosti (třída C3 ≤ ±0,02 %FS).

• Dynamická úprava: V dynamických scénářích, jako je monitorování tahového napětí, upravte frekvenci filtru přístroje (5–12 Hz) tak, aby byla vyvážena rychlost odezvy a stabilita dat, a vyhnete se tak falešným poplachům způsobeným vysokofrekvenčními výkyvy.

3) Běžná údržba

• Pravidelná kontrola: Měsíčně čistěte povrch senzoru, zkontrolujte, zda není závitové spojení uvolněné; jednou za čtvrtletí proveďte kalibraci nuly, jednou ročně kompletní kalibraci celé škály a zaznamenejte kalibrační údaje pro budoucí použití.

• Řešení závad: Při posunu dat nejprve zkontrolujte napětí napájecího zdroje (stabilní 12–24 V DC); pokud není k dispozici výstupní signál, zkontrolujte, zda není kabel poškozený, nebo zda není senzor přetížený (přetížení nad 200 % jmenovité zatížitelnosti může způsobit poškození).

6. Metoda výběru (přesné přizpůsobení požadavkům)

1) Určení klíčových parametrů

• Výběr rozsahu: Vyberte model podle 1,2 až 1,5násobku skutečné maximální síly (např. pokud je maximální tahová síla 8 t, lze vybrat senzor 10 až 12 t). U aplikací s tahovou silou by mělo být navíc vyhrazeno 10% rezervy na přetížení, aby se zabránilo poškození nárazovým zatížením.

• Třída přesnosti: Pro laboratorní zkoušky vyberte třídu C2 (chyba ≤ ±0,01 % FS), pro průmyslovou metrologii třídu C3 (chyba ≤ ±0,02 % FS) a pro obecné monitorování třídu C6 (chyba ≤ ±0,03 % FS). • Typ signálu: Pro tradiční vážicí přístroje vyberte analogové signály (4–20 mA), pro inteligentní systémy digitální signály (RS485) a pro scénáře průmyslového internetu věcí inteligentní modely s bezdrátovým přenosem (WiFi/4G).

2) Výběr na základě přizpůsobení prostředí

• Teplota: Vyberte běžné modely pro normální podmínky (-20 °C až 60 °C), modely s kompenzací vysoké teploty pro vysokoteplotní podmínky (60 °C až 100 °C) a modely odolné proti nízkým teplotám pro nízkoteplotní podmínky (-40 °C až -20 °C).

• Prostředí: Vyberte slitinovou ocel (povrch s práškovým nátěrem) pro suchá prostředí, nerezovou ocel 304 pro vlhká/potravinářská odvětví a nerezovou ocel 316L pro prostředí s chemickou koroze.

• Třída ochrany: ≥IP65 pro suchá vnitřní prostředí, ≥IP67 pro venkovní/vlhká prostředí a ≥IP68 pro podvodní nebo prachová prostředí.

3) Instalace a kompatibilita systému

• Způsob montáže: Vyberte očková připojení pro tahové namáhání, upevnění šroubem pro tlakové namáhání a modely s polohovacími kolíky pro šikmé zatížení; při omezeném prostoru upřednostněte kompaktní modely s délkou ≤50 mm.

• Kompatibilita: Ověřte, že signál senzoru odpovídá komunikačnímu protokolu stávajícího přístroje/PLC. Pokud spolupracuje více senzorů, vyberte digitální modely podporující nastavení adresy, abyste se vyhnuli konfliktům signálů.

4) Potvrzení dodatečných požadavků

• Požadavky na certifikaci: Pro prostředí s nebezpečím výbuchu jsou nutné certifikace Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, pro potravinářský průmysl FDA/GMP a pro měřicí aplikace CMC certifikace.

• Speciální funkce: Pro monitorování dynamického tahového napětí vybírejte modely s dobou odezvy ≤5 ms, pro dálkové monitorování modely s modulem NB-IoT a pro hygienické aplikace modely s leštěním bez slepých úhlů (Ra ≤0,8 μm).

Shrnutí

S-typ snímačů síly vyznačuje své klíčové výhody jako „oboustranné zatížení síly, flexibilní montáž a vysoká přesnost při malých zatíženích“, čímž primárně řeší problémy jako je monitorování oboustranné síly, instalace ve složitých situacích a přesná regulace při nízkých zatíženích. Uživatelská zkušenost je zaměřena na snadnou obsluhu, bezproblémovou údržbu a vysokou přizpůsobivost různým aplikacím. Při výběru snímače síly je nejprve nutné jasně definovat rozsah, přesnost, směr působící síly a požadavky prostředí a poté rozhodnout na základě kompatibility se systémem a dodatečných funkcí. Během provozu je třeba vyhýbat se bočním silám a přetížení a důsledně dodržovat pravidelné kalibrační postupy, aby byla zajištěna dlouhodobá stabilita provozu. Je vhodný pro aplikace jako měření tahové síly, vážení na závěsu a vážicí přístroje pro nízká zatížení a představuje preferované řešení senzorů pro střední a nízké zatížení a scénáře oboustranného monitorování síly.

Detailní zobrazení

Parametry