Tenzometrický článek typu Spoke CZL204

Úvod do produktu

Typ Spoke váhové buňky jsou detekční prvky citlivé na sílu, založené na principu odporového tenzometru, jejichž základní strukturou je elastomer ve tvaru lopatek kola. Působením síly dochází k deformaci elastomeru, která způsobuje změnu odporu tenzometru, následně převedenou na měřitelné elektrické signály. Kombinují výhody jako kompaktní konstrukce a vynikající odolnost proti mimostředně působícím zatížením a jsou široce využívány ve vážení s mírným až nízkým zatížením a omezeným prostorem. Níže následuje podrobné vysvětlení základních parametrů pro splnění potřeb produkt výběr, technické hodnocení a tvorbu řešení:

1. Vlastnosti a funkce výrobku

Hlavní vlastnosti

• Konstrukční návrh: Používá se segmentová integrovaná konstrukce (disk a náboj jsou spojeny paprsky, jejichž výška se obvykle pohybuje mezi 20 až 80 mm), která vyniká rovnoměrným rozložením tuhosti, vynikající odolností proti excentrickému zatížení / boční síle (schopná odolat excentrickému zatížení ±15 % až ±20 % jmenovitého zatížení), efektivně rozptyluje náraz neosových zatížení a má vysokou stabilitu při přenášení sil.

• Přesnostní výkon: Třída přesnosti zahrnuje C2 – C6, u běžných modelů dosahuje C3. Chyba nelinearity ≤ ±0,02 %FS, chyba opakovatelnosti ≤ ±0,01 %FS, drift nuly je omezen na ≤ ±0,003 %FS/℃ a zachování dobré přesnosti i za dynamických podmínek s přerušovaným zatížením.
• Materiál a ochrana: Elastomer běžně využívá slitinovou ocel (mezní kluzu ≥ 900 MPa) nebo nerezovou ocel 304/316L, jejíž povrch je pasivován nebo niklován za účelem zvýšení odolnosti proti korozi; stupeň ochrany je obvykle IP66/IP67 a speciální vyrobené modely mohou dosáhnout IP68, což je vhodné pro vlhká a prachem zatížená průmyslová prostředí.
• Kompatibilita instalace: Horní a dolní stěny používají šroubové uchycení nebo přírubové spojení, některé modely podporují i závitovou adaptaci. Instalační výška je nízká (minimálně 18 mm), vhodná pro úzké prostory, které jsou primárně namáhány ve svislém směru, lze použít samostatně nebo ve více kombinacích.

Hlavní funkce

• Detekce hmotnosti/síly: Podporuje statické vážení a kvazi-dynamické vážení (doba odezvy ≤ 8 ms), rozsah měření pokrývá 0,1 t - 200 t. Běžné aplikace se pohybují v rozsahu 1 t - 50 t a některé vyrobené modely mohou splnit speciální požadavky nad 200 t.
• Výstup signálu: Poskytuje standardní analogové signály (4 – 20 mA, 0 – 5 V, 0 – 10 V) a digitální signály (RS485/Modbus RTU). Některé inteligentní modely podporují protokol CANopen a mohou být přímo připojeny k PLC, DCS a vážicím řídicím systémům.
• Doplňkové funkce: Integruje kompenzaci teplotní rozšířené pracovní teploty (-30 °C až 80 °C), má ochranu proti přetížení (150 % – 250 % jmenovité zátěže), výbušně bezpečné modely jsou certifikovány podle Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga a některé modely jsou vybaveny konstrukcí kabelu odolnou proti přerušení.
• Dlouhodobá spolehlivost: Únavová životnost ≥ 10⁷ cyklů zatížení, vynikající stabilita provozu za jmenovitého zatížení, roční drift ≤ ±0,015 % FS, vhodné pro dlouhodobý nepřetržitý provoz v průmyslových aplikacích.

2. Vyřešené klíčové problémy

• Nepřesné měření při mimoosovém zatížení: Pro řešení problému nadměrné chyby tradičních senzorů při neosových zatíženích byla optimalizována přenosová síla ve struktuře ramen, čímž je chyba excentrického zatížení omezena na ±0,03 % FS a vyřešeny problémy s přesností v aplikacích, jako je excentricita sila a náraz materiálu.
• Obtížná instalace v úzkých prostorech: Díky svým konstrukčním charakteristikám „krátký a tlustý“ (průměr 50–200 mm, výška 20–80 mm) řeší problémy s přizpůsobením instalace v prostorově omezených situacích, jako je vnitřek zařízení, malé vážicí přístroje a vestavěné vážicí moduly, a to bez nutnosti dodatečného nadbytečného prostoru.
• Náchylnost k poškození při vibracích a nárazech: Rozložení napětí u elastomeru ve tvaru lopatek je rovnoměrnější a jeho odolnost proti nárazům je o více než 30 % vyšší ve srovnání se senzory sloupcového typu, čímž se efektivně předchází trvalé deformaci senzoru v situacích, jako je mechanické vibrace nebo dopad materiálu, a prodlužuje se tak jeho životnost.
• Nedostatečná přizpůsobivost různým scénářům: Prostřednictvím vylepšení materiálu (např. nerezová ocel 316L) a posílené ochrany (IP68) řeší problém koroze senzorů ve vlhkých a agresivních prostředích, jako jsou potravinářské provozy a chemické dávkování, zatímco model odolný výbuchu splňuje bezpečnostní požadavky pro výbušné a hořlavé prostředí.
• Nepohodlná integrace a propojení systému: Podporuje různé typy výstupních signálů a běžné průmyslové protokoly, čímž řeší problémy s kompatibilitou s PLC různých značek (např. Mitsubishi, Schneider) a vážícími přístroji a snižuje tak investice do mezilehlého zařízení, jako jsou např. měniče signálu.

3. Uživatelské zkušenosti

• Pohodlí instalace: Standardizované montážní otvory na koncové ploše a referenční plochy pro polohování spolu s příslušnými těsněními a upevňovacími šrouby umožňují horizontální montáž bez nutnosti použití odborných kalibračních nástrojů. Instalaci a uvedení do provozu jednoho senzoru může provést jedna osoba během 30 minut.
• Provoz a kalibrace: Podporuje jednotlačítkové nastavení nuly a dvoubodovou kalibraci přístroje, což zjednodušuje kalibrační proces (vyžaduje pouze standardní závaží 20 % a 100 % jmenovitého zatížení). Digitální model umožňuje dálkovou kalibraci a konfiguraci parametrů prostřednictvím softwaru na nadřazeném počítači, čímž snižuje nároky na obsluhu.
• Nízké náklady na údržbu: Plně utěsněná konstrukce snižuje pronikání prachu a vlhkosti, roční průměrná poruchovost ≤ 0,3 %; svorkovnice má protiuvolňovací návrh a kabelové rozhraní je těsněné proti vodě a prachu. Běžná údržba vyžaduje pouze čtvrtletní čištění a kontrolu nulového bodu, což znamená nízkou pracnost údržby.
• Zpětná vazba dat: Kmitání statických vážících dat ≤ ±0,005 %FS, v kvazidynamických scénářích bez výrazného zpoždění; digitální model obsahuje vestavěný diagnostický modul, který umožňuje okamžitou zpětnou vazbu při přetížení, odpojení, abnormální teplotě a dalších stavech, což usnadňuje rychlé lokalizování problémů.
• Kompatibilita: Kompatibilní s více než 95 % vážicích řídicích zařízení dostupných na trhu, podporuje automatické rozložení zatížení při paralelním použití více senzorů, není potřeba žádných dodatečných vyrovnávačů; inteligentní model lze přímo připojit k průmyslové platformě IoT pro dosažení dálkového monitorování dat.

4. Typické aplikační scénáře

1) Výroba průmyslové vážící techniky

• Malé a střední váhy s plošinou / podlahové váhy: Základní snímací jednotky pro váhy s plošinou a podlahové váhy o nosnosti 1–50 t, které mají kompaktní konstrukci vhodnou pro vnitřní montáž do vážicí techniky a vlastnosti odolné proti mimoosému zatížení, čímž zajišťují konzistentní přesnost na různých místech vážení (např. cenové váhy s plošinou v supermarketech a podlahové váhy pro manipulaci v dílnách).

• Vážicí zařízení na míru: Používají se u elektronických vah odolných proti výbuchu a chemicky odolných vah, materiál 316L + certifikace na odolnost proti výbuchu splňuje požadavky speciálních odvětví, a radiální konstrukce umožňuje přizpůsobení rozmanitým konstrukčním návrhům vážicí techniky.

2) Stavební a inženýrská mechanizace

• Vážení nakladačů/lopat: Nainstalováno v hydraulickém systému lopaty, nepřímé vážení detekcí hydraulického tlaku, radiální konstrukce má vysokou odolnost proti vibracím a nárazům, přizpůsobuje se náročnému provoznímu prostředí stavebních strojů, s přesností až ±0,5 % FS.

• Sledování tlaku hydraulických podpor: Monitorování pracovního odporu hydraulických podpor v uhelných dolech, použití výbušně bezpečných senzorů radiálního typu s ochranou IP67, schopnost dlouhodobého stabilního provozu v prachem zatíženém a vlhkém prostředí, poskytuje datovou podporu pro bezpečnost podpor.

3) Průmyslová regulace procesů

• Vážení malých a středních zásobníků/sil: Vážení dávkovacích nádob a vyrovnávacích sil v lékařském a potravinářském průmyslu se 4 snímači symetricky namontovanými, vlastnostmi odolnými proti mimoosému zatížení, které řeší problém posunu těžiště zásobníků materiálu, a spolupracují s řídicím systémem pro dosažení přesného dávkování.

• Vážení balicích strojů: Dynamické vážicí moduly pro balicí stroje pro částice a plnicí stroje pro kapaliny s dobou odezvy ≤8 ms, které splňují požadavky na rychlé balení, přičemž přesnost je kontrolována v rozmezí ±0,1 % ZH pro zajištění souladu s balicími měřeními.

4) Zkušební zařízení a výzkumné vybavení

• Tahové/tlakové zkušební stroje: Měření statické síly při zkoušení mechanických vlastností materiálů, přesnost třídy C2 splňuje požadavky na výzkumnou úroveň testování, a miska má rovnoměrné namáhání, což zajišťuje opakovatelnost a přesnost zkušebních dat.

• Zařízení pro zkoušení únavy: sledování zatížení při zkoušení životnosti komponentů na únavu s životností cyklu ≥107krát a stabilními mechanickými vlastnostmi, které jsou schopny uspokojit potřeby dlouhodobých zkouškových pokusů.

5) Zvláštní průmyslové aplikace

• Potravinářský a farmaceutický průmysl: Hygienické senzory z nerezové oceli 316L s povrchovým leštěním (Ra ≤ 0,8 μm), které splňují normy GMP, používané při vážení surovin, měření hotových výrobků a dalších procesech, které usnadňují čištění

• Důlní a hutnictví: Vysokonapalové senzory typu špeky (kompenzační teplota -40°C až 120°C), používané pro zařízení pro třídění rudy a vážení kovových pecí, které jsou schopny přizpůsobit se požadavkům použití ve vysokých teplotách a prach

5. Návod k použití (praktický průvodce)

1) Instalační proces

• Příprava: Vyčistěte montážní plochu (ujištěte se, že je rovná a bez hran, s chybou rovinnosti ≤0,05 mm/m), zkontrolujte vzhled snímače (elastomer nemá deformace a kabel je nepoškozený) a ověřte kompatibilitu specifikací upevňovacích šroubů se snímačem.

• Pozicování a upevnění: Umístěte snímač svisle na montážní základnu, aby byl zatěžován axiálně, utáhněte jej klíčem s nastavením točivého momentu podle stanovené hodnoty (doporučeno 15–40 N·m pro snímače z legované oceli a 10–30 N·m pro nerezovou ocel) a vyhýbejte se nadměrnému utahování, které může poškodit elastomer.

• Specifikace zapojení: U analogových signálů dodržujte zapojovací princip „červená – napájení +, černá – napájení –, zelená – signál +, bílá – signál –“; u digitálních signálů připojte odpovídající piny podle protokolu Modbus; vedení kabelů by mělo být umístěno mimo silná elektromagnetická rušení (např. frekvenční měniče a kabely vysokého napětí) ve vzdálenosti ≥15 cm.

• Ochranná opatření: Při instalaci ve venkovních nebo vlhkých prostředích použijte těsnicí rozvodnou krabici pro utěsnění kabelových spojů a na otevřenou část senzoru lze namontovat ochranný kryt proti prachu; v korozivním prostředí by mělo být na nepoddané plochy nanášeno speciální antikorozní povlak.

2) Kalibrace a uvádění do provozu

• Nulová kalibrace: Zapněte napájení a předehřívejte po dobu 20 minut, spusťte příkaz „nulová kalibrace“ prostřednictvím vážicího přístroje nebo hlavního počítače, abyste zajistili, že nulový výstup bude v rozmezí ±0,002 %FS. Pokud je odchylka příliš velká, zkontrolujte úroveň instalace.

• Kalibrace zátěže: Postupně umístěte standardní závaží o 20 % a 100 % jmenovité zatížení, zaznamenejte hodnoty výstupního signálu senzoru, opravte lineární chybu pomocí kalibračního softwaru a zajistěte, aby chyba v každém bodě zatížení byla ≤ přípustné hodnotě odpovídající třídy přesnosti (např. ≤±0,02 %FS pro třídu C3).

• Dynamické ladění: V kvazidynamickém režimu upravte filtrační parametry přístroje (filtrační frekvence 8–15 Hz), otestujte rychlost odezvy senzoru a stabilitu dat a vyhněte se kolísání signálu způsobenému dopadem materiálu.

3) Běžná údržba

• Pravidelná kontrola: Měsíčně odstraňujte prach a olej z povrchu senzoru, zkontrolujte utažení svorkovnic; jednou za šest měsíců proveďte kalibraci nuly a jednou ročně kompletní kalibraci celé škály a výkonové testy.

• Řešení závad: Pokud dojde k posunu údajů, nejprve zkontrolujte napětí napájení (stabilní 10–30 V DC) a rovnost montážní plochy; pokud je signál abnormální, zkontrolujte, zda není poškozený kabel nebo tenzometr přetížením, a v případě potřeby senzor vyměňte.

6. Metoda výběru (přesné přizpůsobení požadavkům)

1) Určení klíčových parametrů

• Výběr rozsahu: Vyberte model s rozsahem 1,3 až 1,6násobku skutečného maximálního zatížení (např. u maximálního zatížení 10 t lze vybrat senzor 13 až 16 t), aby byla zajištěna dostatečná rezerva pro přetížení a nedošlo k poškození nárazovým zatížením.

• Třída přesnosti: Pro průmyslovou metriku vyberte třídu C3 (chyba ≤ ±0,02 % ZH); pro vědecký výzkum vyberte třídu C2 (chyba ≤ ±0,01 % ZH); pro běžné monitorování vyberte třídu C6 (chyba ≤ ±0,03 % ZH).

• Typ signálu: Pro tradiční řídicí systémy vyberte analogové signály (4–20 mA); pro inteligentní IoT systémy vyberte digitální signály (RS485); pro stavební stroje vyberte modely s protokolem CANopen.

2) Výběr na základě přizpůsobení prostředí

• Teplota: Pro běžné podmínky (-30 °C až 60 °C) vyberte běžné modely; pro vysokoteplotní podmínky (60 °C až 120 °C) vyberte modely s kompenzací vysokých teplot; pro nízkoteplotní podmínky (-50 °C až -30 °C) vyberte modely odolné proti nízkým teplotám.

• Prostředí: Pro suché prostředí vyberte slitinovou ocel; pro vlhké/lehce korozivní prostředí vyberte nerezovou ocel 304; pro vysoce korozivní prostředí (kyselé/alkalické roztoky) vyberte nerezovou ocel 316L nebo materiály Hastelloy.

• Třída ochrany: Pro vnitřní suchá prostředí, ≥ IP66; pro venkovní/vlhká prostředí, ≥ IP67; pro podvodní nebo prachová prostředí, ≥ IP68.

3) Instalace a kompatibilita systému

• Způsob instalace: Pro úzké prostory vyberte šroubové spoje na čelní ploše; pro scénáře s velkým zatížením vyberte přírubové spoje; pokud je významné excentrické zatížení, upřednostněte vylepšené modely s chybou excentrického zatížení ≤ ±0,01 %FS.

• Kompatibilita: Ověřte, že signál senzoru odpovídá komunikačnímu protokolu stávajícího přístroje/PLC. Při kombinovaném použití více senzorů vyberte digitální modely podporující adresní kódování, aby se předešlo konfliktům signálů. 4. Potvrzení dodatečných požadavků

• Požadavky na certifikaci: Prostředí s nebezpečím výbuchu vyžaduje odpovídající certifikaci odolnosti proti výbuchu (např. Ex d I pro uhelné doly, Ex ia IIC T6 pro chemický průmysl), potravinářský průmysl vyžaduje certifikaci FDA/GMP a měřicí aplikace vyžadují certifikaci CMC.

• Speciální funkce: Pro dynamické vážení vyberte modely s dobou odezvy ≤ 5 ms; pro vzdálené monitorování vyberte inteligentní modely s bezdrátovými moduly LoRa/NB-IoT; pro vysokoteplotní aplikace vyberte speciální modely s kompenzačními čipy teploty.

Shrnutí

Tenze s výstředným zatížením typu „spoke“ se vyznačuje klíčovými výhodami jako „silná odolnost proti výstřednému zatížení, kompaktní konstrukce a vysoká stabilita“, které primárně řeší přesné vážení při středním až nízkém zatížení, omezeném prostoru a podmínkách výstředného zatížení. Uživatelská zkušenost je zaměřena na snadnou instalaci, jednoduchou údržbu a spolehlivé údaje. Při výběru modelu je nejprve nutné objasnit čtyři základní požadavky: rozsah, přesnost, instalační prostor a prostředí, a poté rozhodnout ve spojení se slučitelností systému a dodatečnými funkcemi; při používání je nutné přísně dodržovat princip axiální síly při instalaci a pravidla pravidelné kalibrace, aby byzajištěna dlouhodobá stabilní funkce. Je vhodná pro průmyslové vážicí přístroje, stavební stroje, řízení procesů a další oblasti a představuje ideální senzorické řešení pro vážení při středním až nízkém zatížení a speciálních instalačních podmínkách.

Detailní zobrazení

Parametry