Mechanismus tenzometrického senzoru PT306

Úvod do produktu

Jádro tenzometrického senzoru je základní funkční komponentou tenzometrických senzorů. Jeho základní princip využívá „tenzometrický efekt“ kovových nebo polovodičových materiálů – tedy systematickou změnu elektrického odporu při deformaci materiálu působením síly. Převodem této změny odporu na měřitelné elektrické signály umožňuje přesné měření mechanických veličin, jako jsou síla, tlak, hmotnost a krouticí moment. Jako „srdce“ senzoru přímo určuje jeho měřicí výkon a nachází široké uplatnění v průmyslovém měření a řízení, vážení, dopravě a logistice, lékařských přístrojích a dalších oblastech.

1. Základní vlastnosti a funkce

1) Základní výhody výkonu

• Vysoká přesnost a citlivost: Využití přesných kovů tenzometry (např. Kevlar, slitina Kama) nebo polovodičových tenzometrů, tyto komponenty mají stabilní tenzometrické koeficienty s přesností měření ±0,01 % FS až ±0,1 % FS. Jsou schopny přesně detekovat nepatrné mechanické deformace (detekce úrovně mikrodeformací) a jsou ideální pro aplikace vyžadující přesné měření.

• Široká univerzální použitelnost: Optimalizací technik lepení tenzometrů a výběrem různých pružných snímacích elementů (např. nosníkového, sloupového nebo kruhového typu) dosahuje systém rozsahů měření od gramů až po stovky tun. Tato schopnost splňuje požadavky jak malých aplikací jako elektronické váhy, tak i rozsáhlého monitorování průmyslových lisů.

• Dobrá stabilita a opakovatelnost: Elastický citlivý člen je upraven stárnutím za účelem snížení driftu způsobeného relaxací napětí; tenzometr je použit pomocí procesu vysokoteplotního stárnutí a utěsněné ochrany, aby se zajistila stabilita odporové hodnoty při dlouhodobém používání, chyba opakovatelnosti je menší než ±0,05 % FS a je zaručena konzistence dat.

2) Klíčový funkční výkon

• Převod mechanického signálu na elektrický: Tento proces přeměňuje fyzikální veličiny, jako jsou vnější síly a tlaky, na přesné odporové signály s vynikající linearitou. V kombinaci s následnými upravovacími obvody generuje standardní průmyslové výstupy, jako jsou 4–20 mA a 0–10 V, což umožňuje přímou integraci s měřicími a řídicími systémy pro digitální monitorování mechanických parametrů.

• Funkce kompenzace teploty: Systém obsahuje vestavěné tenzometry s kompenzací teploty nebo využívá vyhrazený kompenzační obvod pro potlačení vlivu kolísání okolní teploty (-20 ℃ až 80 ℃, standardní provozní rozsah). Tento mechanismus zabraňuje chybám měření způsobeným teplotním driftováním a zajišťuje stabilní výkon v celém teplotním rozsahu.

• Odolnost proti rušení a ochranné vlastnosti: Tenzometr je izolovaný a uzavřený, povrch pružného tělesa je upraven protikorozními metodami (např. zinkováním nebo práškovým nátěrem) pro odolnost vůči vlhkosti a prachu v běžných průmyslových prostředích. Některé vysoce výkonné modely jsou vybaveny vestavěnými stínícími vrstvami proti elektromagnetickému rušení, které minimalizují interference ze sítí a elektromagnetických zařízení.

3) Konstrukce a integrační vlastnosti

• Kompaktní a lehká konstrukce: Prvek s elastickou citlivostí má kompaktní konstrukci, celý mechanismus má objem pouhých několik kubických centimetrů a je lehký. To jej činí ideálním pro integraci do různých malých senzorových produktů, jako jsou chytré nositelné zařízení a miniaturní snímače tlaku .

• Modulární konstrukce: Některé komponenty mají standardizovaná rozhraní (např. závitové upevnění a kolíkové připojení), která umožňují rychlou montáž s různými skříněmi a upravovacími obvody, čímž se snižují vývojové a montážní náklady výrobců senzorů.

• Návrh ochrany proti přetížení: Elastický senzitivní člen je vyroben z materiálu odolného proti únavě, s kapacitou přetížení 120 % až 200 % FS. Je odolný vůči trvalé deformaci způsobené okamžitou nárazovou silou, čímž se prodlužuje životnost zařízení.

2. Klíčové průmyslové problémy, které je třeba vyřešit

V mechanických měřicích scénářích čelí tradiční senzorové mechanismy často výzvám, jako jsou nepřesnosti měření, špatná přizpůsobivost, krátká životnost a obtíže s integrací. Senzorový mechanismus tenzometru přímo řeší tyto hlavní problémy:

• Řešení pro přesné měření: Pro vyřešení nízké přesnosti a vysokých chyb odečtu tradičních mechanických snímacích prvků (např. na bázi pružin nebo pák) tato technologie splňuje přísné požadavky na přesnost dat v průmyslových aplikacích, jako je dávkování materiálu a metrologická verifikace, a zajišťuje spolehlivé výsledky měření.

• Omezení přizpůsobení rozsahu: Toto řeší problém, kdy jeden mechanismus nemůže splnit požadavky na více rozsahů. Prostřednictvím konstrukčních návrhů různých elastomerů umožňuje měření od minimální síly (např. tlak u kapkové infuze) až po extrémní síly (např. vážení mostů) v rámci stejné technické platformy, čímž snižuje náklady spojené se změnou scénáře použití.

• Problémy s rušením prostředím: Systém řeší posun měření způsobený teplotou, vlhkostí a vibracemi pomocí kompenzace teploty a utěsňovacích technologií, čímž zajišťuje stabilní provoz v náročných podmínkách, včetně dílen s vysokou/nízkou teplotou, vlhkých skladů a vibrujících strojů (např. obráběcí stroje).

• Výzvy efektivity výzkumu a vývoje pro výrobce senzorů: Pro řešení dlouhých vývojových cyklů a vysokých nákladů na klíčové komponenty umožňují modularizované mechanismy přímou integraci, snižují investice do výběru materiálů a aplikace tenzometrů a zrychlují produkt komercionalizaci.

• Dlouhodobá stabilita: Řeší krátkou životnost tradičních mechanismů způsobenou únavou a stárnutím. Materiály odolné proti únavě a přesná výroba zajišťují střední dobu mezi poruchami (MTBF) ≥50 000 hodin, čímž snižují náklady na údržbu spojené s častou výměnou senzorů.

3. Výhody uživatelské zkušenosti

• Snadná integrace: Díky standardizovanému konstrukčnímu návrhu a rozhraním lze snadno montovat pouzdra senzorů a obvodové moduly bez složitých úprav, což zajišťuje kompatibilitu s automatizovanými výrobními linkami. Čas montáže je snížen na méně než 10 minut, což výrazně zvyšuje výrobní efektivitu.

• Přátelskost při ladění: Odporový výstup vykazuje vynikající linearitu, díky čemuž není při ladění nutná složitá úprava algoritmů. Stačí jednoduchá kalibrace nulového bodu a rozsahu, aby byly splněny provozní požadavky, čímž se výrazně snižuje operační složitost pro technický personál.

• Odolnost: Při dlouhodobém používání zůstává posun dat ≤±0,1 % ZH/rok, což eliminuje nutnost časté rekalkulace a snižuje údržbové nároky. To jej činí ideálním řešením pro dálkové monitorování bez přítomnosti obsluhy, například pro monitorování tlaku v potrubích.

• Nákladová kontrola: Základní materiály (tenzometry, elastomery) jsou vyzrálé a snadno dostupné se standardizovanými výrobními procesy. Ve srovnání s piezoelektrickými nebo kapacitními mechanismy to snižuje náklady o 30 % až 50 %, zatímco prodloužená životnost dále snižuje celkové provozní náklady.
• Kompatibilita scénáře: Výstupní signál lze jednoduchým kondičním obvodem převést na průmyslové standardní formáty, jako je 4–20 mA nebo RS485, čímž umožňuje bezproblémovou integraci s běžnými systémy PLC a DCS bez nutnosti dalších převodníků signálu.

4. Typické případy použití

1) Průmyslové vážení a měření

• Elektronické vážicí zařízení: Jako klíčová součást elektronických plošinových vah, podlahových vah a jeřábových vah poskytuje přesné měření hmotnosti zboží. Široce využíváno ve skladech, logistických parcích a přístavech, jejichž přesnost splňuje standardy pro obchodní vyúčtování.

• Systém dávkování sleduje hmotnost materiálové zásobníku nebo množství přiváděného materiálu v automatickém dávkovacím zařízení v chemickém průmyslu a potravinářství a ve spolupráci se systémem řízení umožňuje přesné míchání surovin, čímž se předejde plýtvání surovinami nebo chybám v poměru.

2) Oblast monitorování a řízení mechanických veličin

• Monitorování strukturálního namáhání: Tato technologie se používá u rozsáhlých konstrukcí, včetně mostů, budov a lopatek větrných turbín. Zaznamenává reálné mechanické signály z deformace konstrukce a poskytuje tak klíčová data pro hodnocení bezpečnosti konstrukce.

• Monitorování zatížení: Nainstalováno na vřetenu obráběcího stroje, kloubech robotů, jeřábových háku atd., sleduje změny zatížení během provozu a zabraňuje poškození zařízení způsobenému přetížením.

3) Snímání tlaku a síly

• Průmyslové snímače tlaku: Jako klíčové součásti hydraulických a pneumatických systémů sledují tlak v potrubích a válci, aby zajistily stabilní provoz systému, například v hydraulických systémech lisů pro vstřikování plastů.

• Lékařská zařízení pro měření síly: Tyto systémy monitorují síly používané při chirurgických zákrocích a rehabilitaci s podporou robotů, čímž zajišťují přesnost a bezpečnost, například řízení zpětné vazby síly u ortopedických operací.

4) Odvětví dopravy a logistiky

• Vážení vozidel: Používá se ve dynamických vážicích systémech (např. stanice pro kontrolu přetížení na dálnicích) a nákladních vojích k monitorování celkové hmotnosti vozidla a zatížení náprav, čímž brání poškozování komunikací nadměrným zatížením.

• Zařízení pro třídění zásilek: V automatických třídicích linkách třídí zásilky podle hmotnosti prostřednictvím reálného sledování, čímž zvyšuje efektivitu třídění.

5) Spotřební elektronika a chytrá zařízení

• Chytré nositelné zařízení: Tato zařízení, jako jsou fitness náramky a chytré váhy, sledují hmotnost těla a sílu pohybu, čímž podporují analýzu zdravotních dat.

• Chytrá zařízení pro domácnost: Například senzory síly stisku v chytrých zámcích dveří a detekce kolizí u robotických vysavačů, tyto technologie vylepšují inteligentní interakční zážitek zařízení.

Shrnutí

Jádra tenzometrických senzorů, která se vyznačují „vysokou přesností, širokým měřicím rozsahem a nízkou cenou“, se stala základním kamenem senzorových produktů tím, že řeší výzvy přesnosti, stability a integrace mechanických měření. Díky vyzrálé technické architektuře, jednoduché obsluze a široké využitelnosti mají nezastupitelné postavení v odvětvích jako je výroba, zdravotnictví, doprava a spotřební elektronika a poskytují spolehlivou senzorickou podporu pro systémy automatického měření a řízení.

Detailní zobrazení

Parametry