S-tvarový silový senzor CZL302AC

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 napětí, podporuje obousměrnou sílu (lze měřit jak tah, tak tlak), má vysokou odolnost proti krutu a příčným silám (vydrží příčné síly ±10 % až ±15 % jmenovitého zatížení) a vysokou účinnost přenosu síly.

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

• Materiál a ochrana: Elastomer běžně využívá vysoce pevnostní slitinovou ocel (mezní kluzu ≥850 MPa) nebo nerezovou ocel 304/316L, povrch je upraven niklováním nebo práškovým nátěrem (pasivace u odolných typů proti korozi); stupeň ochrany je obvykle IP65/IP67 a u přizpůsobených modelů pro vlhká prostředí lze dosáhnout 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 měření statického/ dynamického tahového a tlakového zatížení (doba odezvy ≤6 ms), s měřicím rozsahem od 0,01 t do 50 t, běžné aplikace se soustředí do rozsahu 0,1 t až 20 t a 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 displejům a dalším zařízením.

• Funkce bezpečnosti a ochrany: Integruje kompenzaci teploty v širokém rozsahu teplot (-20 ℃ až 80 ℃), má ochranu proti přetížení (120 % až 200 % jmenovité zatížení, obvykle 150 % v tazných scénářích) a některé modely obsahují protiblokovací centrovací kolíky a konstrukci spojek odolnou proti vytažení kabelu.

• 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 přesné současné měření tahových i tlakových sil (např. změny síly při zvedání a spouštění materiálu), čímž splňuje potřebu dvousměrného monitorování síly ve scénářích jako zvedání 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 rozsahu malých zatížení 0,1 t až 5 t optimalizací polohy připevnění tenzometru a návrhu napětí v 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 tahového napětí během nepřetržitých výrobních procesů kabelů, fólií apod., čímž řeší problémy s kvalitou výrobků způsobené nestabilním napětím 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. Uživatel Zkušeností

• Pohodlná instalace: Standardizovaná závitová/kotvicí rozhraní se standardními spojovacími díly (např. šrouby a očka) nevyžadují speciální montážní nástroje. Jeden pracovník dokáže namontovat a provede pozicování jednoho senzoru do 15 minut, přičemž kladené požadavky na rovinnost montážní plochy jsou nízké (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, roční průměrná poruchovost ≤ 0,4 %; modulární návrh klíčových komponent ( tenzometry , svorkovnice) umožňuje výměnu místních poruch jednotlivě, čímž se snižují celkové náklady na výměnu.

• Intuitivní zpětná vazba dat: Nestabilita statických měřených dat ≤ ±0,005 % FS, při dynamických scénářích není patrné zpoždění; digitální modely jsou vybaveny vestavěnými výstražnými hlášeními při přetížení, podpětí atd., která jsou vizuálně zobrazena prostřednictvím kontrolních světel nebo softwarových rozhraní pro snadné a rychlé odstraňování závad.

• 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 tahového napětí kabelu/lana: Sledování napětí tažených drátů u strojů v textilním a kabelovém průmyslu. S-typ senzorů je zapojen do tažného mechanismu do série, poskytuje průběžnou zpětnou vazbu o hodnotách napětí a koordinovaně upravuje rychlost tažení, čímž zajišťuje 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 tahu u 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 zajišťuje bezpečnost provozu.

2) Vážení na závěsu

• Vážení zavěšených dávkovacích nádob / nádrží: 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 v odvětví porážek a vodních produktů. Modely z nerezové oceli (316L) splňují hygienické normy pro potraviny, 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 okamžitý přetížení během zdvihacích operací.

• Pásy s váhami / Dynamické váhy: Moduly pro dynamické vážení na dopravních pásů. Jsou instalovány na podpěrách válečků pásu a nepřímo vypočítávají hmotnost materiálu měřením tahové síly pásu, což umožňuje adaptaci na nepřetržité dopravní scénáře.

4) Vědecký výzkum a laboratorní zařízení

• Biomechanické testování: Monitorování síly na zařízeních pro lékařskou rehabilitaci (např. testování síly protéz). Modely s malým rozsahem a vysokou přesností (0,01 t – 1 t) dokáží 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: Regulace tlaku u strojů na plnění lékových kapslí. Modely z hygienické nerezové oceli splňují normy GMP a přesně řídí plnící tlak, aby zajistily 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).

• Ochranné opatření: Pro venkovní instalaci je nutné přidat ochranný kryt proti dešti; ve vlhkém/korozivním 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 15 minut předehřívat, spusťte příkaz „kalibrace nuly“, zajistěte, aby výstup na nule byl v rozmezí ±0,002 % FS, a pokud je odchylka příliš velká, zkontrolujte, zda při instalaci nepůsobí boční síla.

• Kalibrace zatížení: Postupně umístěte standardní závaží o hmotnosti 10 %, 50 % a 100 % jmenovitého zatížení, zaznamenejte výstupní signály v každém bodě, opravte lineární chybu pomocí kalibračního softwaru a zajistěte, aby chyba ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídy přesnosti (≤ ±0,02 % ZH pro třídu C3).

• Dynamická ladění: V dynamických scénářích, jako je monitorování tahového napětí, upravte filtrační frekvenci měřiče (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 % ZH); pro průmyslovou metrologii vyberte třídu C3 (chyba ≤ ±0,02 % ZH); pro běžné monitorování vyberte třídu C6 (chyba ≤ ±0,03 % ZH).

• Typ signálu: Pro tradiční vážicí přístroje vyberte analogové signály (4–20 mA); pro inteligentní systémy vyberte digitální signály (RS485); pro scénáře průmyslového IoT vyberte inteligentní modely s bezdrátovým přenosem (WiFi/4G).

2) Výběr na základě přizpůsobení prostředí

• Teplota: Pro běžné podmínky (-20 °C až 60 °C) vyberte standardní modely; pro vysokoteplotní podmínky (60 °C až 100 °C) vyberte modely s kompenzací vysoké teploty; pro nízkoteplotní podmínky (-40 °C až -20 °C) vyberte modely odolné proti nízkým teplotám.

• Prostředí: Pro suché prostředí vyberte slitinovou ocel (povrch s práškovým nátěrem); pro vlhké/potravinářské prostředí vyberte nerezovou ocel 304; pro prostředí s chemickou koroze vyberte nerezovou ocel 316L. • Ochranná třída: Pro suché vnitřní prostředí ≥ IP65; pro venkovní/vlhké prostředí ≥ IP67; pro podvodní nebo prachové prostředí ≥ IP68.

3) Instalace a kompatibilita systému

• Způsob montáže: Pro tahové zatížení vyberte očkové připojení; pro tlakové zatížení vyberte upevnění šroubem; pro šikmé zatížení vyberte modely s centračními kolíky; pro omezený prostor upřednostněte kompaktní modely s délkou ≤ 50 mm.

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

4) Potvrzení dodatečných požadavků

• Požadavky na certifikaci: Pro výbušné prostředí je vyžadováno certifikace Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4; pro potravinářský průmysl FDA/GMP certifikace; pro metrologické aplikace je vyžadována certifikace CMC.

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

Shrnutí

Senzory zatížení typu S vyznačují své klíčové výhody „oboustranné snímání síly, flexibilní montáž a vysokou přesnost při malých zatíženích“, čímž primárně řeší problémy jako je monitorování oboustranné síly, instalace ve složitých podmínkách a přesná regulace při nízkých zatíženích. Uživatelská zkušenost je zaměřena na snadnou obsluhu, bezproblémovou údržbu a vysokou přizpůsobivost různým scénářům použití. Při výběru snímače zatížení 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, zavěšené vážení a vážicí přístroje pro malá zatížení a představuje preferované řešení snímání pro střední a nízké zatížení a scénáře oboustranného monitorování síly.

Detailní zobrazení

Parametry