パラレルビーム重量センサー CZL629

商品紹介

並列ビーム 荷重センサ ストレイン抵抗原理に基づく力感知検出素子であり、コア構造として二重または単一の並列ビーム型エラストマーを採用している。力が加わると、ビームの曲げ変形によりストレインゲージが抵抗値の変化を生じさせ、それを標準化された電気信号に変換する。軽荷重下での高精度、平面によるオフセンター荷重への耐性、取り付けの簡便性といった利点を兼ね備えており、小範囲の重量測定、平面力測定、組み込み測定の場面で広く使用されている。以下では、ニーズに対応するため、主要な構成要素から詳細に説明する。 製品 選定、技術評価、およびソリューション作成：

1. 製品の特徴と機能

コア機能

• 構造設計 一体型平行ビーム構造（ビーム厚さ2-15mm、長さ20-150mm）を採用しており、応力分布が均一で、ビームの中間部に集中し、平面内の多方向からの荷重をサポート可能。優れた偏心負荷耐性を備えており（定格負荷の±20％～±30％の平面偏心負荷に耐えられる）、明確な応力の盲点はありません。

• 精度性能: 精度レベルはC1-C3をカバーし、主流モデルはC2に達しています。非直線性誤差は≤±0.01%FS、繰返し誤差は≤±0.005%FS、ゼロドリフトは≤±0.002%FS/℃で、0.1kg～500kgの小範囲シナリオにおいて類似センサよりも優れた精度性能を発揮します。

• 材質および保護: エラストマーは一般的にアルミニウム合金（軽量用途向け）、合金鋼（一般的な産業用途向け）、または304／316Lステンレス鋼（腐食性環境向け）を使用しており、表面処理には陽極酸化処理、ニッケルめっき、またはパスベージョン処理が施されています。保護等級は通常IP65／IP67で、食品グレードモデルはIP68に達し、さまざまな複雑な環境に適しています。

• 設置互換性： 底面には標準化された取付穴（ねじ穴またはスムーズ穴）が設けられており、ボルト固定または接着剤による取り付けをサポートしています。一部の小型モデルは埋め込み式での設置も可能で、卓上型計量器や自動化設備の狭い設置スペースに適しており、単一ユニットで平面計量要件を満たすことができます。

基本機能

• 軽負荷力測定： 静的／準動的軽負荷計量（応答時間≤4ms）に重点を置いており、測定範囲は0.1kg～500kgをカバーし、典型的な用途は1kg～200kgの範囲に集中しています。小型モデルでは0.01kgという超小範囲の計測を実現できます。

•複数種類の信号出力： アナログ信号（4-20mA、0-3V、0-5V）およびデジタル信号（RS485/Modbus RTU、I2C）を提供します。小型知能モデルには信号補正モジュールが統合されており、単一チップマイコンやIoTモジュールに直接接続できます。

• 安全保護機能： 広い温度範囲での温度補償（-10℃～70℃）を備え、過負荷保護機能（定格負荷の150%～200%、通常アルミニウム合金モデルは150%）を有しています。一部のモデルにはショック防止用バッファ構造も含まれます。

• 長期安定性: 疲労寿命は負荷サイクル数≥10⁷回、定格負荷下での年間ドリフトは≤±0.01%FSであり、スーパーマーケットや実験室などの長期連続運転用途に適しています。

2. 解決される主な問題

• 軽負荷時の精度不足： 10kg未満の小範囲測定時における従来型センサーの誤差が大きいという課題に対し、ビーム応力を最適化設計することで、測定誤差を±0.005%FS以内に抑えることを実現しました。これにより、食品の重量測定や医薬品の個数カウントなど、高精度が求められる用途の問題を解決します。

•平面偏心荷重の計測が不正確である： 平行ビーム構造の均一な応力分布特性により、計量対象物の位置ずれによって生じる偏心荷重の影響を効果的に相殺でき、卓上型計量器や選別装置における材料の配置位置が固定されていないことによる精度問題を解決します。

• 装置への統合設置が困難である： コンパクトな構造と柔軟な設置方法により、自動設備やスマート家電への埋め込み設置要件に対応可能で、装置本体の主構造を変更する必要がなく、統合コストを削減します。

• 複数の環境への適応性が低い： 素材および保護等級のアップグレードにより、湿度（例：養殖業における計量）、腐食（例：化学薬品の計量）、粉塵（例：小麦粉加工）などの環境下でのセンサー損傷や信号ドリフトといった問題を解決します。

• 小型機器におけるコスト圧力： 単一のセンサーで平面計量要件を満たすことができ、複数のセンサーを組み合わせて使用する必要がありません。同時に、アルミニウム合金素材により製品の重量とコストを低減し、小型計量器および民生用電子機器のコスト管理問題を解決します。

3. ユーザー体験

• 極めて簡素化された設置： 標準化された取付穴および位置決め基準面により、専門のキャリブレーションツールを必要としません。一般的なドライバーでの設置が可能で、平面度の要求も低く（≤0.1mm/m）、1人で10分以内にデバッグを完了できます。

• 操作の敷居が低い： 計量器のメーターに対してワンキーでのゼロ調整および単点キャリブレーションをサポート（定格負荷の100%の標準分銅のみ必要）。デジタルモデルはコンピュータソフトウェアで迅速にキャリブレーション可能で、専門知識のないユーザーでも簡単に操作できます。

•維持費が非常に低く 完全密封構造により、ほこりや湿気の侵入を低減し、年間平均故障率は≤0.2%。アルミニウム合金モデルは軽量（最小5g）で交換が容易であり、メンテナンス時に大規模な分解を必要としません。

•正確なデータフィードバック： 静的測定データの変動は≤±0.003%FS、準動的条件下でもヒステリシスなし。デジタルモデルはゼロドリフト補正機能を備えており、頻繁なキャリブレーションが不要で、データの安定性に優れています。

• 高い統合適応性： マイクロモデルは小型（最小サイズ20mm×10mm×5mm）で、スマートデバイス内部に埋め込むことが可能であり、デバイスの外観設計に影響を与えることなく使用できる。信号出力は主流の小型コントローラと互換性があり、プラグアンドプレイが可能。

4. 典型的な適用シナリオ

1) 民用・商用軽負荷用計量器

• スーパーマーケット用価格表示秤／電子台秤：3～30kgの価格表示秤のセンサー核心ユニット。アルミ合金素材による軽量設計。偏心荷重に対する耐性により、設置位置に関わらず一貫した計量精度を確保でき、誤差は≤±1gです。

• 宅配用電子はかり：1-50kg対応の宅配物計量機器。清掃が容易で汚染に強いステンレス製。IP67保護等級により、宅配拠点の湿気や粉塵の多い環境にも適している。高速かつ連続計量をサポート。

• キッチンスケール／ベーキングスケール：0.01-5kg対応の高精度キッチンスケール。マイクロパラレルビームセンサーを採用し、ミリグラムレベルの精度を実現。デジタル信号出力により高精細ディスプレイとの互換性を確保し、正確な材料配合の要件を満たす。

2) 業界用自動化装置

• 自動仕分け装置：食品およびハードウェア業界向けの重量仕分け機。仕分けコンベアベルト下に設置され、製品の重量をリアルタイムで検出し、仕分け機構と連動。仕分け精度は±0.1gまで可能。

• 組立ラインにおける材料検出：電子部品の組立ラインでの材料不足検出。重量測定により材料の欠品を判定（例：スマートフォン用バッテリーの組立）。応答時間≤4msで高速パイプラインに適しています。

• パッケージング機械の定量制御：小粒子・粉末用パッケージング機械の定量計量。C2精度クラスのモデルにより、1袋あたりの重量誤差を≤±0.2％に抑え、計量法令の要件を満たします。

3) 食品および製薬業界

• 製薬原料の計量：製薬業界における小容量原薬（0.1～10kg）の計量。316Lステンレス材を使用し、GMP認証取得。死角のない鏡面研磨仕上げで、消毒・滅菌が容易。精度は≤±0.01％FS。

• 水産物・肉類の計量：屠殺場や水産市場での切断および計量用機器。防水・防食設計（IP68）で直接洗浄可能であり、湿気や水分が多い作業環境に適しています。

4) 科学研究および実験装置

• 生物学的実験における計量：微生物培養や化学試薬の配合など、高精度が求められる実験室での試薬やサンプルの計量。超小型レンジモデル（0.01～1kg）を使用することで、その要求を満たします。

• 医療機器における力測定：リハビリ機器（握力計など）や医療用体重計（乳児用体重計など）の力／重量測定。軽量アルミニウム合金設計により機器の携帯性を向上させ、精度は±0.005%FSまで達します。

5) スマートコンシューマー電子機器およびIoTデバイス

• スマート家電：洗濯機における衣類重量の検出やコーヒーメーカーにおけるコーヒー豆投入量の計量。マイクロ組み込み型センサーにより機器のスマート制御を実現し、ユーザー体験を向上。

• IoTエンドポイント：スマート棚やスマートごみ箱の重量監視、NB-IoT無線伝送をサポートする低消費電力デジタルモデル。IoTリモート管理シナリオに適しています。

5.使用方法（実用ガイド）

1)設置手順

• 準備：設置面を清掃し（油汚れやバリを取り除く）、センサーの外観を確認（ビーム本体の変形やケーブルの損傷がないこと）。測定範囲に応じて適切な取り付けボルトを選定（アルミ合金モデルには高強度ボルトの使用を避ける）。

• 位置決めと固定：荷重面にセンサーを水平に設置し、荷重がビーム本体の真上に垂直に作用するようにする（横方向の衝撃を避ける）。トルクレンチを使用してボルトを締め付ける（アルミ合金モデルは5～10N・m、合金鋼モデルは10～20N・m）。締めすぎによるビーム本体の損傷を防ぐ。

• 配線仕様：アナログ信号の場合、「赤 - 電源+、黒 - 電源-、緑 - 信号+、白 - 信号-」に従って配線してください。デジタル信号の場合はピン定義に従って接続してください。マイクロモデルの配線時はケーブルを引っ張らないでください。余分な長さとして5cm程度を予備として残すことを推奨します。

• 保護処理：湿気の多い環境では、ケーブルコネクタを防水テープで密封してください。食品業界で使用した後は、残留物による腐食を避けるため、速やかにセンサ表面を清掃してください。

2) キャリブレーションとデバッグ

• ゼロキャリブレーション：電源を入れ、10分間通電暖機を行った後、「ゼロキャリブレーション」コマンドを実行してください。ゼロ出力が±0.001%FS以内にあることを確認してください。ずれが大きい場合は、設置面が平らかどうかを確認してください。

• 負荷の較正：定格負荷の100％に相当する標準質量（小範囲の場合は標準分銅を使用）を載荷し、出力信号値を記録して、メーターまたはソフトウェアで誤差を補正します。誤差は対応する精度等級の許容値以下である必要があります（C2等級では±0.01%FS以下）。

• 偏心負荷試験：センサーの荷重受ける面の異なる位置に同じ質量を載荷し、読み取り値の一貫性を確認します。偏差は±0.02%FS以下であるべきであり、そうでない場合は設置レベルの調整が必要です。

3) 日常メンテナンス

• 定期点検：センサー表面は毎週清掃し、配線の緩みは毎月点検してください。スーパーの計量器は四半期ごとに較正を行い、実験室機器は毎月較正を行ってください。

• 故障対応：データにドリフトが生じた場合、まず電源電圧を確認してください（5〜24V DCで安定、マイクロモデルは通常5V）。読み取り値が異常な場合は過負荷を確認し（アルミニウム合金製モデルは過負荷により永久変形を起こしやすい）、必要に応じてセンサーを交換してください。

6. 選定方法（要件の正確なマッチング）

1) 主要パラメータの決定

• レンジ選定：実際の最大重量の1.2〜1.5倍の範囲で選定してください（例：最大重量10kgの場合、12〜14kgのセンサーを選択）。軽負荷時におけるレンジの大きすぎによる精度不足を避けてください。

• 精度クラス：実験室・医療用途ではC1クラス（誤差 ≤ ±0.005％FS）を、産業計量ではC2クラス（誤差 ≤ ±0.01％FS）を、民生用計量器ではC3クラス（誤差 ≤ ±0.02％FS）を選んでください。

• シグナルタイプ：民生用計量器はアナログ信号（0〜5V）、スマートデバイスはデジタル信号（I2C/RS485）、IoT用途はワイヤレスモジュール付きモデルを選んでください。

2) 環境適応性による選定

• 温度：通常の環境（-10 ℃～60 ℃）では標準モデルを選択してください。低温冷蔵環境（-20 ℃～0 ℃）では耐低温モデルを選択してください。高温環境（60 ℃～80 ℃）では高温補償タイプを選択してください。

• 対象媒体：乾燥環境ではアルミニウム合金を選択してください。湿気の多い環境／食品産業では304ステンレス鋼を選択してください。化学薬品による腐食環境では316Lステンレス鋼を選択してください。

• 保護等級：屋内乾燥環境では≥IP65、湿気のある／洗浄が必要な環境では≥IP67、水中または強腐食環境では≥IP68を選択してください。

3)設置およびシステム互換性

• 取り付け方法：卓上スケールにはボルト固定を選択してください。スマートデバイスには埋め込み取り付けを選択してください。設置スペースが限られている場合は、長さ30mm以下の小型モデルを優先してください。

• 互換性：センサーの電源電圧および信号タイプがコントローラーと一致していることを確認してください。マイクロモデルの場合、配線ミスやモジュールの焼損を防ぐため、ピン定義を確認してください。

4) 追加要件の確認

•認証要件：食品・医薬品業界ではFDA/GMP認証が必要であり、計測用途ではCMC認証が必要で、輸出製品にはOIML認証が必要です。

• 特殊機能：高速ソーティングには応答時間≤3msのモデルを選定してください。低消費電力用途にはスリープ電流≤10μAのIoTモデルを、衛生用途にはねじ部や死角のない一体型モデルを選定してください。

要約

並列ビーム式荷重センサーは、「軽荷重での高精度、平面偏荷重対応、簡単な統合性」という核心的な利点を持っています。そのコアソリューションは、小範囲での正確な計量、材料の偏荷重、機器への埋め込み設置などの問題を解決することです。ユーザーエクスペリエンスは、シンプルな操作性、メンテナンス不要、コスト管理のしやすさに重点を置いています。選定時には、測定範囲、精度、設置スペース、環境という4つの要件を最優先とし、システムとの互換性や追加機能の有無も合わせて検討する必要があります。使用中は過負荷や横方向の衝撃を避け、定期的なキャリブレーション手順を厳密に守ることで、長期にわたる安定した動作を確保します。軽荷重用計量器、自動化装置、食品・医薬品など幅広い分野に適しており、小範囲かつフラットな計量シーンにおける最適なセンシングソリューションです。

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