Koormusrakkude valiku juhend

Koormusrakk on tuumakomponent, mis teisendab massi signaale mõõdetavateks elektriliseks signaalideks ja mida kasutatakse laialdaselt tööstuslikus metroloogias, elektroonilistes kaaludes, automatiseeritud tootmismärkmetes, logistikas ja ladustamises ning muudes olukordades. Valiku tuum on sobitada tegelikud nõuded – vältides liigset parameetrite jälitamist, mis põhjustab kulu raiskamist, samas kui ebapiisavad parameetrid võivad mõjutada mõõtmistäpsust ja stabiilsust. Allpool on süstemaatiline ja rakendatav valikuprotsess, mis ühendab olulised parameetrid, stsenaariumipõhise kohandamise ja praktilised soovitused, et saavutada täpne valik.

Samm 1: Selgitage välja põhivajadused ja rakendusseniored (valiku alus)

Enne valikut tuleb määratleda „mida mõõta, millisel keskkonnal mõõta ja kuidas paigaldada“, mis on järgnevate parameetrite valiku eelduseks:

1. Põhimõõtmisnõuded

• Mõõdetav objekt: tahke (plokina/teritena), vedel või gaas? Kas see on korrosiivne või viskoosne (nt vedelik, mis kleepub andurile)?
• Mõõtevahemik (mahutavus): Määrake maksimaalne kaalumisväärtus (kaasa arvatud mõõdetav objekt + mahuti/kinnitusraam ja muu abivarustus), jättes varuks 1,2~1,5-kordse ohutusteguri (et vältida anduri kahjustamist löökkoormuse või ülekoormuse tõttu). Näide: Kui tegelik maksimaalne kaal on 50 kg, tuleks valida andur vahemikus 60~75 kg; dünaamilise kaalumise puhul (nt materjalid monteerimisliinil) soovitatakse jätta varuks 1,5~2-kordne ohutustegur (löögikoormuse kompenseerimiseks).
• Mõõtmistäpsuse nõue: Kas see on kaubavahetuseks (nõudes õiguslikku metroloogilist sertifitseerimist), protsessijälgimiseks (viga lubatud) või kõrge täpsusega laborimõõtmiseks? Näide: Elektronilised hinnakalkulaatorid peavad vastama OIML klassi III täpsusnõudele (viga ≤ ±0,1%), tööstuslike puhastussüsteemide puhul on tippmiksuseks tavaliselt ±0,05%~±0,1%, lihtsa ladustamise kaalumisel võib viga olla ≤ ±0,5%.
• Dünaamiline/statiline nõue: Kas tegemist on staatilise kaalumisega (nt platvormkaalud, paagikaalud) või dünaamilise kaalumisega (nt vöökaalud, kiiresti sorteerivad jooned)? Dünaamilistes olukordades tuleb rõhutada "reaktsioonikiirust".

2. Paigaldus- ja ruumitingimused

• Laadimismeetod: Tõmbe (nt riputatud kaalumine), surve (nt platvormkaalu toetus) või nihkejõu (nt konsoolkiiverpaigaldus)?
• Paigaldusruum: Kas anduri välimõõtmed (pikkus, diameeter, kinnitusaugude vahekaugus) on seadmega struktuuriga ühilduvad? Näide: õhukesed andurid sobivad kitsastes ruumides (nt väikesed elektroonilised kaalud), suurte paakide kaalumiseks on vajalikud tulp-/sillandurid (suur kandevõime ja väike ruumiokupatsioon).
• Paigalduste arv: Ühepunktiline kaalumine (nt väikesed platvormkaalud, 1 andur) või mitmepunktiline kaalumine (nt suured mahutid, platvormkaalud, 3~4 andurit paralleelselt)? Mitmepunktilise kaalumise puhul tuleb valida "sillaks ühendatavad" andurid, et tagada ühtlane koormuse jaotus.

3. Keskkonnamõjud (oluline tegur, mis mõjutab anduri stabiilsust)

• Temperatuur: Töökeskkonna temperatuurivahemik (-40 ℃~85 ℃ on tavapärane; kõrgete temperatuuridega olukordades, näiteks põletustehastes, on vajalikud kõrgekindlad tüübid, ja madalate temperatuuridega olukordades, näiteks külmas hoones, madalate temperatuuride kompensatsiooniga tüübid). Märkus: Temperatuuridrift mõjutab täpsust, seepärast tuleb valida andurid funktsiooniga "temperatuurikompensatsioon" (kompensatsioonivahemik peab hõlmama tegelikku ümbruskonna temperatuuri).
• Niiskus/kaitse: Kas seda kasutatakse niiskes (nt töökoja pesemine, vihm ilm), tolmuses või korrosiivses keskkonnas (nt keemiatööstus, hapud-aluselised vedelikud)? Määratle IP-kaitseastmega: ≥IP67 (tolmukindel, lühiajalise veemõõdu kaitse) välistingimustes/niiskes keskkonnas, ≥IP68 (tolmukindel, pikaajalise veemõõdu kaitse) korrosiivses keskkonnas ning vali korrosioonikindlad materjalid (nt roostevaba teras 316L).
• Segamisfaktorid: Kas esinevad vibratsioonid (nt tootmisliinidel, masina tööriistade lähedal) või elektromagnetiline häire (nt sagedusmuundurite, mootorite lähedal)? Vibratsioonide korral valige andurid "vibratsioonikindla" konstruktsiooniga; elektromagnetilise häiringuga olukordades valige andurid ekraanitud juhtmetega ja EMC-sertifikaadiga.

Samm 2: Valige anduri tüüp (Sobitage stsenaariumid põhimõtte/konstruktsiooni järgi)

Koormusrakutüüp määratakse tuumprintsiibi ja konstruktsiooni alusel. Erinevatel tüüpidel on olulised erinevused sobivuses stsenaariumidega, seetõttu tuleb valikut teha vastavalt "koormamismeetodile, täpsusele ja keskkonnale":

Võtmevaliku soovitused:

• Enamuse tööstuslike juhtude (statiine kaalumine, täpsusenõue ±0,01%~±0,5%) puhul eelistada deformatsiooniloodetüüpi (kõige parem hind-tulemus suhe ja kohanduvus);
• Dünaamilise kaalumise (reaktsioonikiirus < 10 ms) korral valida piezoelektriline tüüp või kiire deformatsiooniloodetüüp;
• Tehasesisese kõrge täpsusega mõõtmise korral valida elektromagnetilise jõu tasakaalu tüüp;
• Kõrge temperatuuri/tugeva vibreerimise/tugeva korrosiooni tingimustes eelistada deformatsiooniloodetüüpi erimaterjalidega (nt 316L roostevaba teras, keraamiline elastne keha) või kapasitiivne tüüp.

Samm 3: Kinnita võtmetehnilised parameetrid (täpne vastavus nõuetele)

Pärast tüübi kindlaksmääramist täpsusta tehnilisi parameetreid, et vältida „parameetrite üleliigsust“ või „parameetrite puudulikkust“:

1. Täpsusega seotud parameetrid (põhinäitajad, mis määravad mõõtmise täpsuse)

• Kombineeritud viga (mitte lineaarsus + histerees + korduvus): Valiku ajal tuleb täita nõue „kombineeritud viga ≤ tegelikult nõutav viga“. Näide: Kui nõutav viga ≤ ±0,1%, peab anduri kombineeritud viga olema ≤ ±0,05% (varu varuga).
• Tundlikkus: Väljundsignaal, mis vastab ühikkaalule (nt 2 mV/V), näitab anduri „tundekindluse“ või „sensing capability“. Soovitus: Hea tundlikkuse järjepidevus (sama partii andurite tundlikkuse hälve ≤ ±0,1%), et hõlbustada signaali sobivust mitmepunktkaalumisel; väljundsignaal peab sobima järgnevate amplifikaatorite ja andmekogujate sisendvahemikuga (nt amplifikaatori sisendvahemik 0~10 V, anduri tundlikkus 2 mV/V, toitepinge 10 V, maksimaalne väljund 20 mV, seega peab amplifikaatoril olema signaali tugevdusfunktsioon).
• Nullpunktide liikumine: Anduri väljundsignaali muutus ajas/temperatuuris koormata (nt ±0,01%FS/℃). Mida väiksem on liikumine, seda parem on pikaajaline stabiilsus.

2. Keskkonnale kohanduvad parameetrid

• Temperatuurikompenstsalve vahemik: peab hõlmama tegelikku töötemperatuuri (nt -10 ℃~60 ℃), vastasel korral langeb täpsus oluliselt.
• Kaitsetase (IP): valitakse keskkonna järgi (varem mainitud).
• Märkus: IP67 takistab lühiajalist uputust (1 m sügavusel 30 minutiks), IP68 takistab pikaajalist uputust ja IP69K takistab kõrgrõhulise spray'ga pesemist (nt toiduvalmistamise töökojades).
• Tõrjevastane võime: elektromagnetilise segatuse korral tuleb valida andurid ekraaniga kaablitega (nt paaritujuhe ekraaniga) ja CE/EMC-sertifikaadiga; vibratsioonitingimuste korral tuleb valida andurid „vibratsioonikindluse tasemega“ ≥ tegelik vibratsioonisagedus (nt vibratsioonisagedus ≤50 Hz, anduri vibratsioonikindluse tase ≥100 Hz).

3. Väljundsignaal ja toiteallikas

• Väljundsignaali tüüp: peab olema ühilduv järgnevate seadmetega (tugevdajad, PLC-d, kuva)
  • Anaaloogsignaalid (peateelised): Pinge signaalid (nt 0~5V, 0~10V), voolusignaalid (4~20mA, sobivad pikkade kauguste edastamiseks, tugev häirekindlus), diferentsiaalsignaalid (nt 2mV/V, nõuavad võimendi teisendust);
  • Digitaalsignaalid (RS485, CAN-om, Modbus-protokoll): Tugev häirekindlus, saab otse ühendada PLC-de/arvutitega ilma võimenditeta, sobib mitmepunktkaalumiseks (nt 4 andurit paralleelse võrgustikuga).
• Toitepinge: Tavaline on 5 V, 10 V, 24 V alalisvool. Tagada stabiilne toide (kõikumine ≤ ±5%), et vältida ebastabiilseid väljundsignaale pingekõikumiste tõttu.

4. Konstruktsioon ja paigaldusparameetrid

• Väline konstruktsioon: Vali koormuse rakendamise meetodi ja ruumi järgi:
  • Konsolkiil tüüp: Sobib platvormkaaludele, elektroonilistele lauakaaludele (ühe- või kahepunkti toetus, lihtne paigaldada, vahemik 1 kg ~ 5 t);
  • Sild/tulp tüüp: Sobib suurtele paakidele, veokikaaludele (tugev kandevõime, vahemik 10 t ~ 1000 t, hea külgsurve vastupanu);
  • S-tüüpi pinge tüüp: Sobib rippskaalale (nt. kranid, hopperi rippskaal, vahemik 10 kg ~ 50 t, pinge/surve kahe suunas mõõtmine);
  • Paksu/mikro tüüp: Sobib kitsaste ruumide jaoks (nt väikesed elektroonilised skaalad, meditsiiniseadmed, vahemik 1 g ~ 10 kg).
• Paigaldusliides: Sensori kinnitusaugu tüüp (kääritäis, läbiv auk) ja samm peavad sobima seadme kinnitusribaga, et vältida "eimetsentrilise koormuse viga", mis tekib paigaldushälbe tõttu (ebavõrdne jõud mõjutab täpsust).

Samm 4: Vältige valikuvigu ja pöörake tähelepanu praktilistele detailidele

1. Tavalised valikuvaled

• Viga 1: Püüdlemine „mida kõrgem täpsus, seda parem“ – kõrge täpsusega anduritel on kõrgem hind ja rangemad nõuded keskkonnale ja paigaldusele (nt laboriandureid võib tööstuslikus töökojas vibreerimine tekitada täpsuse kadu);
• Viga 2: Ulatus vastab täpselt nõuetele – puudub varutegur, sensori kergesti kahjustada löögi või ülekoormuse tõttu (nt materjali langemisel tekkinud ajutine ülekoormus);
• Viga 3: Kõrvalekaldunud koormuse mõju ignoreerimine – mitmepunktkaalumisel (nt platvorm, mida toetavad 4 sensorit), kui ei valita „kõrvalekaldunud koormuse vastaseid“ sensoreid, põhjustab see erinevate kaalumistulemuste saamise platvormi erinevates positsioonides;
• Viga 4: Signaaliühilduvuse eiramine – sensori väljundsignaal ei sobi võimendi/PLC-ga, mis nõuab lisamuundureid, suurendades kulusid ja rikkeohukohti.

2. Praktilised märkused

• Mitmepunktkaalumine nõuab „sillaga ühilduvust“: Kui mitu sensorit on paralleelselt ühendatud, tuleb valida sensorid, millel on ühtlane tundlikkus ja väljundtakistus (hälve ≤ ±0,1%) ning kasutada erilist ühenduskasti (signaalide tasakaalustamiseks);
• Materjali kohandamine keskkonnale: Valige tavalisteks olukordadeks roostevaba teras 304, korrosiivseteks keskkondadeks 316L või keraamika ning kõrgetemperatuurilisteks keskkondadeks Inconel sulam;
• Kalibreerimine ja hooldus: Kaubandusliku arvestusega olukordade puhul valige sensoorid, mida saab "kalibreerida" ja mis on läbinud seaduslikud sertifitseerimised nagu OIML ja NTEP; tööstuslike olukordade puhul arvestage kalibreerimisintervalliga (nt kord aastas) ja valige lihtsa kalibreerimisprotsessiga sensoorid;
• Tarnija kvalifikatsioon: Eelistage tarnijaid, kellel on kogemus sektoris ja tehniline tugi (nt paigaldusjuhised, signaali seadistamine), et vältida odavaid ja madala kvaliteediga sensooreid (mis on lühikeseks ajaks kasutatavad, kuid pikas perspektiivis suure nihke ja lühikese kasutusiga);

Tüüpiliste stsenaariumide valiku näited (kiire viide)

Kokkuvõte: Valiku põhilogika

Tõstuki valiku olemus on kiht-kihilise sobitamise kaudu "nõuded → tüüp → parameetrid → detailid": kõigepealt selgitatakse kindlaks "mida, kus ja kuidas mõõta", seejärel valitakse sobiv anduritüüp ning lõpuks rakendatakse täpselt põhiparameetrid (ulatus, täpsus, kaitse, signaal), vältides vigu ja pöörates tähelepanu praktilistele detailidele (nt paigaldus, kalibreerimine, ühilduvus).

Kui te ei ole kindel konkreetsete parameetrite suhtes, võite esitada järgmise teabe tarnijale nõu küsimiseks:

① Maksimaalne kaalumisväärtus (kaasa arvatud abiraskused);

② Täpsusnõue;

③ Töötemperatuur/niiskus/korrosioonitingimus;

④ Paigaldusviis (tõmbeline/surve/ruumi suurus);

⑤ Järgnev ühendatud seade (nt PLC mudel, võimendi tüüp) ja tarnija saab pakkuda sihtotstarbelisi soovitusi.