Czujnik ważenia belkowy wspornikowy CZL803KB

Komora obciążeniowa typu belka konsolewa to element wykrywający siłę, działający na zasadzie rezystancji odkształcenia, którego podstawową strukturą jest sprężyste ciało w kształcie belki konsolewej, zamocowanej na jednym końcu i swobodnie zawieszonej na drugim. Pod wpływem siły giętne odkształcenie belki powoduje zmianę rezystancji tensometrów, które następnie są przekształcane w standardowe sygnały elektryczne. Łączy ona zalety takie jak średnia nośność, elastyczna przestrzeń montażowa i duża odporność na przeciążenia, stosowana jest powszechnie w przypadku skoncentrowanych sił o średnich i niskich obciążeniach, na przykład w przemyśle chemicznym, zbiornikach materiałowych, wadze platformowej oraz wadze taśmowej. Poniżej przedstawiono szczegółowe informacje z głównych wymiarów, aby spełnić potrzeby produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Cechy produktu i funkcje podstawowe

Kluczowe cechy

1)Projekt konstrukcyjny: Zastosowano całkowicie skonstruowaną belkę konsoletową (grubość belki 8-50 mm, długość 50-300 mm) z wieloma zestawami otworów montażowych na końcu nieruchomym w celu zwiększenia stabilności. Naprężenie na końcu obciążonym skupia się w środkowej części belki, umożliwiając pomiar skupionego obciążenia pionowego skierowanego w dół, charakteryzuje się doskonałą odpornością na udary (może wytrzymać chwilowy wpływ 200%-300% nominalnego obciążenia) oraz wysoką efektywnością przekazywania naprężeń.

2) Wydajność precyzyjna: Klasa dokładności obejmuje zakres C3-C6, modele mainstreamowe osiągają klasę C3. Błąd nieliniowości ≤±0,02%PW, błąd powtarzalności ≤±0,01%PW, dryft zera ≤±0,003%PW/℃, stabilność dokładności lepsza niż u podobnych czujników w średnich zakresach od 50 kg do 5 t.

3) Materiały i ochrona: Element sprężysty wykonany jest zazwyczaj ze stali stopowej (Q235, 40CrNiMoA) lub ze stali nierdzewnej 304/316L, a powierzchnia poddana jest piaskowaniu i usunięciu rdzy oraz niklowaniu (dla stali stopowej) lub pasywacji (dla stali nierdzewnej); klasa ochrony to zazwyczaj IP66/IP67, a wersje przemysłowe ciężkie osiągają IP68, co czyni je odpowiednimi dla złożonych środowisk przemysłowych, takich jak środowiska pyliste i wilgotne.

4) Kompatybilność montażowa: Zakończenie stałe umożliwia mocowanie za pomocą śrub lub spawania, a zakończenie obciążeniowe może być podłączone za pomocą gwintów, kołnierzy lub głowic dociskowych, co czyni je odpowiednimi do montażu wielopozycyjnego u dołu, z boku itp. urządzenia. Można stosować pojedyncze lub wielokrotne jednostki równolegle, co zapewnia dużą elastyczność łączenia.

Podstawowe funkcje

1) Pomiar siły w średnim zakresie: Specjalizuje się w ważeniu statycznym/półdynamicznym obciążeń średnich i niskich (czas reakcji ≤7 ms), zakres pomiarowy obejmuje 50 kg–20 t. Typowe zastosowania koncentrują się w przedziale 1–10 t, niektóre wersje ciężkie mogą być rozszerzone do 50 t, spełniając potrzeby większości przemysłowych scenariuszy ze średnim obciążeniem.

2) Standardowy sygnał wyjściowy: Dostarcza sygnały analogowe (4–20 mA, 0–5 V, 0–10 V) i cyfrowe (RS485/Modbus RTU), a niektóre modele przemysłowe obsługują protokół HART, umożliwiając bezpośrednią integrację z systemami PLC, DCS oraz systemami zarządzania wagami bez dodatkowych modułów kondycjonowania sygnału.

3) Funkcja ochrony bezpieczeństwa: Zintegrowana kompensacja temperatury w szerokim zakresie (-20℃~80℃), ochrona przed przeciążeniem (150%-250% obciążenia znamionowego, do 300% dla modeli ze stali stopowej), modele przeciwwybuchowe certyfikowane zgodnie z Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, niektóre modele wyposażone są w złącza zapobiegające zerwaniu kabla.

4) Długoterminowa niezawodność: Żywotność zmęczeniowa ≥10⁶ cykli obciążenia, roczny dryft ≤±0,015%FS przy obciążeniu znamionowym, odpowiednia do długotrwałej pracy ciągłej w takich zastosowaniach jak linie produkcyjne i monitoring zbiorników materiałowych.

2. Główne problemy rozwiązane

1) Trudności z montażem urządzeń na krawędzi: Rozwiązując ograniczenie tradycyjnych czujników wymagających symetrycznej instalacji, konstrukcja belki wspornikowej "zamocowana jednostronnie" może być bezpośrednio montowana na dolnej krawędzi urządzenia lub boku uchwytu, rozwiązuje problem niedostatecznej przestrzeni montażowej w środku urządzeń takich jak silosy czy wagi platformowe.

2) Pomiar skoncentrowanego obciążenia średniego zasięgu: W średnim zakresie od 1t do 10t, dzięki zoptymalizowanemu projektowi naprężeń belki, błąd pomiaru obciążenia skupionego jest kontrolowany na poziomie ±0,02%FS, spełniając wymagania dokładności w scenariuszach obciążeń średnich, takich jak dawkowanie przemysłowe i ważenia gotowych produktów.

3) Uszkodzenia spowodowane dynamicznym obciążeniem udarowym: Charakterystyka odkształcenia bufora belki konsolowej z elastomeru może skutecznie pochłaniać chwilowe uderzenia spowodowane spadkiem materiału i wibracjami urządzeń, rozwiązuje problemy szybkiego uszkodzenia oraz dryftu dokładności tradycyjnych czujników w warunkach dynamicznych.

4) Ważenie wieloczujnikowe: Czujniki charakteryzują się dobrą jednorodnością (błąd ≤ ±0,01%FS dla tej samej partii), obsługują połączenie równoległe 2–4 sztuk, rozwiązując problemy związane z sumowaniem wag oraz jednolitością dokładności w scenariuszach z rozproszonymi siłami, takimi jak duże wagi platformowe i silosy.

5) Przystosowanie do trudnych warunków przemysłowych: Poprzez wzmocnienie materiału ze stali stopowej oraz zaprojektowanie stopnia ochrony IP67 i wyższego, rozwiązano problemy związane z korozją czujników i anomaliami sygnału w środowiskach pylistych (np. kopalnie), wilgotnych (np. zakłady chemiczne) oraz lekko korozyjnych (np. galwanotechnika).

3. doświadczenie użytkownika

1) Wysoka elastyczność montażu: Standardowe otwory montażowe na końcach mocowanych są kompatybilne z różnymi konstrukcjami urządzeń, co eliminuje potrzebę stosowania profesjonalnych narzędzi pozycjonujących. Montaż i kalibracja mogą być wykonane za pomocą poziomicy, a jeden pracownik może wykonać instalację i podłączenie pojedynczego czujnika w ciągu 20 minut.

2) Prosta obsługa i kalibracja: Obsługuje jednoprzyciskowe wyzerowanie urządzenia ważącego, proces kalibracji w trzech punktach (25%, 50%, 100% obciążenia znamionowego) nadaje się do scenariuszy średniego zasięgu, a model cyfrowy może zdalnie wykonywać konfigurację parametrów i kalibrację za pomocą oprogramowania na komputerze nadrzędnym.

3) Kontrolowane koszty konserwacji: W pełni uszczelniona konstrukcja ogranicza przedostawanie się kurzu, przy średnim rocznym współczynniku awaryjności ≤ 0,5%; podstawowymi komponentami ( czujniki odkształceń , zaciski są niezależnie pakowane, a lokalne usterki można naprawiać oddzielnie, bez konieczności wymiany całego urządzenia.

4) Stabilna transmisja danych: Fluktuacja danych statycznego pomiaru ≤ ±0,005%WZ, szybka reakcja bez opóźnień w warunkach quasi-dynamicznych (np. przenośnik taśmowy); model cyfrowy wyposażony jest w wbudowaną funkcję diagnostyki usterki, zapewniającą natychmiastowe alerty w przypadku nieprawidłowości, takich jak przeciążenie lub niskie napięcie.

5) Duża elastyczność w połączeniach: W przypadku równoległego podłączenia wielu czujników obsługuje automatyczny rozdział obciążenia, eliminując potrzebę dodatkowego układu wyrównującego; dostosowuje się do wymagań projektowych platform wagowych i zasobników o różnych rozmiarach, zmniejszając trudności integracji systemu.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1 Ważenie przemysłowych zbiorników silosowych/komorowych
• Zbiorniki surowców chemicznych: Ważenie zbiorników magazynowych surowców chemicznych o pojemności 1–10 t, 2–4 czujniki belkowe wspornikowe są symetrycznie zamontowane na podstawie zbiornika, materiał ze stali stopowej odporny na korozję, ochrona IP67 nadaje się do wilgotnego środowiska warsztatu, dokładność ±0,02%WZ gwarantuje precyzyjny pomiar stanu zapasów.
• Zasobniki do paszy/mąki: Ważenie zasobników dawkujących w przemyśle przetwórstwa zbożowego, czujniki są montowane na nogach podpierających u dołu zasobnika, konstrukcja antyudarowa radzi sobie z uderzeniami spadającego materiału i współpracuje z systemem sterowania, umożliwiając dokładne dawkowanie.

2) Ważenie przenośników taśmowych / przenośników
• Przenośniki taśmowe przemysłowe: Ważenie taśm przenośnikowych transportujących materiały sypkie w kopalniach i elektrowniach, czujniki są montowane na wsporniku rolki, przenoszą one łączne obciążenie taśmy i materiału, czas reakcji ≤ 7 ms, odpowiedni do ciągłych scenariuszy transportowych, dokładność pomiaru ±0,1%.

• Przenośnik: Stosowany do ważenia i sortowania na liniach w przemyśle elektronicznym i spożywczym. Czujniki są wbudowane u dołu przenośnika, umożliwiają rzeczywisty pomiar masy produktów i współpracują z mechanizmem sortującym. Dokładność średniego zakresu spełnia wymagania produkcji masowej.

3) Małe i średnie wagi samochodowe / wagi platformowe

• Platforma warsztatowa do ważenia: Platforma warsztatowa o wydajności 1-5 t. W czterech narożnikach korpusu wagi zamontowano cztery czujniki belkowe ścinane. Koniec stały jest przymocowany do podłoża, a koniec nośny przenosi obciążenie korpusu wagi. Możliwość kompensacji obciążenia mimośrodowego zapewnia stałą dokładność ważenia w różnych położeniach.

• Waga do wózków widłowych: Przenośne urządzenie ważące do wózków widłowych. Czujniki zamontowane na ramieniu wideł wózka przenoszą pionowe obciążenie ładunku. Wykonane ze stali stopowej, odporne na uderzenia, nadaje się do wymagań ważenia dynamicznego podczas pracy wózka widłowego.

4) Sterowanie siłą w urządzeniach automatyzacji

• Monitorowanie ciśnienia w urządzeniach tłocznych: Kontrola ciśnienia w małych maszynach tłoczących. Czujniki zamontowane pomiędzy głowicą tłoczną a korpusem maszyny zapewniają ciągłe monitorowanie wartości siły tłoczenia, zapobiegając uszkodzeniom formy spowodowanym przeciążeniem. Dokładność ±0,01%WS gwarantuje jakość procesu tłoczenia.

• Sterowanie siłą montażu robota: Monitorowanie ciśnienia podczas procesu montażu robotów przemysłowych. Czujniki typu shear beam są zintegrowane na końcu ramienia robota, co pozwala wykrywać ciśnienie montażowe i dostosowywać siłę działania; nadaje się do montażu części samochodowych i komponentów elektronicznych.

5) Zastosowania w przemyśle specjalistycznym

• Scenariusze przeciwwybuchowe: Przeciwwybuchowe urządzenia ważące dla górnictwa węgla oraz przemysłu naftowego i gazowego. Stosowane są przeciwwybuchowe czujniki belkowe ścinane typu Ex d IIB T4, zamontowane w przeciwwybuchowych skrzynkach wagowych, aby spełniać wymagania bezpieczeństwa w środowiskach wybuchowych.

• Środowiska agresywne chemicznie: Wagi przeznaczone do przemysłu galwanicznego i chemicznego. Czujniki wykonane ze stali nierdzewnej 316L są pasywizowane powierzchniowo, odporne na działanie kwasów i zasad, odpowiednie do pomiaru stężenia roztworów galwanicznych oraz ważenia odczynników chemicznych.

5. Instrukcja użytkowania (praktyczny przewodnik)

1) Proces instalacji

• Przygotowanie: Wyczyścić powierzchnię montażową (upewnić się, że jest płaska, wolna od oleju, a błąd płaskości ≤0,1 mm/m), sprawdzić wygląd czujnika (brak deformacji belki nośnej i uszkodzeń kabla), dobrać śruby montażowe o gwincie M12–M24 zgodnie z zakresem.

• Pozycjonowanie i mocowanie: Zamocuj stały koniec czujnika do wspornika urządzenia za pomocą śrub, aby zapewnić jego solidne zamocowanie bez luźnych elementów; koniec nośny powinien być ściśle przylegać do konstrukcji nośnej, aby zapewnić pionowe działanie obciążenia na belkę, unikając sił bocznych i momentów skręcających.

• Zasady okablowania: W przypadku sygnałów analogowych należy postępować zgodnie z zasadą podłączenia "czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –"; w przypadku sygnałów cyfrowych należy podłączyć zgodnie z odpowiednimi pinami protokołu Modbus; kable powinny być umieszczone w odległości co najmniej 15 cm od silnych źródeł zakłóceń, takich jak przetwornice częstotliwości.

• Ochrona i zabiegi: W przypadku instalacji na zewnątrz należy dodać osłonę przed deszczem; w wilgotnym środowisku połączenia kablowe powinny być uszczelnione za pomocą wodoodpornego rozdzielacza; w środowisku o działaniu korozyjnym specjalne antykorozyjne powłoki należy nałożyć na niepodlegającą obciążeniu powierzchnię czujnika.

2) Kalibracja i uruchomienie

• Kalibracja zera: Włącz zasilanie i nagrzewaj przez 30 minut, następnie wykonaj polecenie „kalibracja zera”, aby zapewnić, że sygnał wyjściowy w zerze znajduje się w zakresie ±0,002%FS. Jeżeli odchylenie jest zbyt duże, sprawdź, czy montaż jest solidny oraz czy nie występuje siła boczna.

• Kalibracja obciążenia: Ustaw kolejno standardowe masy o wartości 25%, 50% i 100% nominalnego obciążenia, zapisz wartości sygnału wyjściowego dla każdego punktu, skoryguj błąd liniowości za pomocą oprogramowania kalibracyjnego i upewnij się, że błąd w każdym punkcie obciążenia ≤ dopuszczalna wartość klasy C3 (±0,02%FS).

• Test liniowości: Wybierz 5 równomiernie rozmieszczonych punktów pomiarowych w zakresie, sprawdź liniowość sygnału wyjściowego, a błąd liniowości nie powinien przekraczać ±0,015%WS, aby zapewnić stabilność dokładności pełnego zakresu w środkowej części skali.

3) Konserwacja bieżąca

• Kontrola okresowa: Co miesiąc czyść kurz i olej z powierzchni czujnika, sprawdzaj dokręcenie śrub mocujących; raz na kwartał wykonuj kalibrację punktu zerowego, a co roku pełną kalibrację oraz testowanie wydajności.

• Obsługa usterek: Gdy występuje dryft danych, najpierw sprawdź napięcie zasilania (stabilne na poziomie 12–24 V DC); gdy wskazanie jest nieprawidłowe, sprawdź przeciążenie (przekroczenie 300% nominalnego obciążenia może spowodować uszkodzenie) lub odkształcenie belki i w razie potrzeby wymień czujnik.

6. Metoda doboru (dokładne dopasowanie wymagań)

1) Określenie podstawowych parametrów

• Dobór zakresu: wybierz model o zakresie 1,3–1,6 razy większym niż rzeczywiste maksymalne obciążenie (np. dla maksymalnego obciążenia 5 t można wybrać czujnik 6,5–8 t), pozostawiając zapas na obciążenie udarowe i margines bezpieczeństwa.

• Klasa dokładności: Wybierz klasę C3 (błąd ≤ ±0,02%PW) do metrologii przemysłowej, klasę C6 (błąd ≤ ±0,03%PW) do ogólnego monitorowania oraz model klasy C3 z czasem reakcji ≤ 7 ms do ważenia dynamicznego.

• Typ sygnału: Wybierz sygnały analogowe (4-20 mA) do tradycyjnych systemów sterowania, sygnały cyfrowe (RS485) do systemów inteligentnych oraz modele z modułami transmisji bezprzewodowej do scenariuszy przemysłowego IoT.

2) Dobór pod kątem przystosowania do środowiska

• Temperatura: w standardowych warunkach wybierz modele zwykłe (-20°C~60°C), w warunkach wysokich temperatur – modele ze kompensacją cieplną (60°C~120°C), a w warunkach niskich temperatur – modele mrozoodporne (-40°C~-20°C).

• Ośrodek: Wybierz stal stopową (z powłoką niklową) do suchych środowisk, stal nierdzewną 304 do wilgotnych/lekko korozyjnych środowisk oraz stal nierdzewną 316L do silnie korozyjnych środowisk (roztwory kwasowe i zasadowe).

• Klasa ochrony: ≥IP66 dla suchych środowisk wewnętrznych, ≥IP67 dla środowisk zewnętrznych/wilgotnych oraz ≥IP68 dla środowisk podwodnych lub intensywnie zapylonych.

3) Montaż i kompatybilność systemu

• Sposób montażu: wybierz mocowanie śrubowe do instalacji dolnej urządzeń, połączenie kołnierzowe do instalacji bocznej; gdy w systemie ważenia stosowanych jest wiele czujników, wybierz modele cyfrowe obsługujące kodowanie adresów, aby uniknąć konfliktów sygnałów.

• Kompatybilność: Upewnij się, że sygnał czujnika jest zgodny z protokołem komunikacyjnym istniejącego licznika/PLC, np. dla PLC firmy Siemens preferencyjnie wybierz modele obsługujące protokół Profibus, aby zmniejszyć trudności integracji.

4) Potwierdzenie dodatkowych wymagań

• Wymagania certyfikacyjne: W scenariuszach przeciwwybuchowych wymagane są odpowiednie certyfikaty klas wybuchowych (Ex d I dla kopalni węgla, Ex ia IIC T6 dla przemysłu chemicznego), w przypadku pomiarów wymagane jest certyfikat CMC, a produkty eksportowane wymagają certyfikatu OIML.

• Funkcje specjalne: Dla ważenia dynamicznego należy wybrać typ wzmocniony odporny na uderzenia (obciążenie udarowe ≥300%FS); dla zdalnego monitorowania należy wybrać model z modułem NB-IoT/LoRa; dla warunków wysokich temperatur należy wybrać dedykowany model z układem kompensacji temperatury.

Podsumowanie

Belka konsoleowa komórkach wagowych posiadają kluczowe zalety takie jak „precyzja w średnim zakresie, elastyczna instalacja i wysoka odporność na uderzenia” oraz przede wszystkim rozwiązują problemy związane z montażem krawędziowym urządzeń, pomiarem skoncentrowanego obciążenia oraz ochroną przed dynamicznymi uderzeniami w przemysłowych scenariuszach średniego obciążenia. Doświadczenie użytkownika koncentruje się na wygodnej instalacji, braku potrzeby dokonywania regularnej konserwacji oraz dobrej kompatybilności z systemem. Przy doborze modelu konieczne jest najpierw sprecyzowanie czterech podstawowych wymagań: zakresu pomiarowego, dokładności, miejsca instalacji oraz warunków środowiska, a następnie podjęcie decyzji na podstawie kompatybilności z systemem oraz dodatkowych funkcji; w trakcie użytkowania należy unikać sił bocznych i przeciążenia oraz ściśle przestrzegać zaleceń dotyczących okresowej kalibracji, aby zapewnić długotrwałą stabilność działania. Produkt nadaje się do zastosowań w przemysłowych zbiornikach materiałowych, ważeniu na taśmociągach, małych i średnich przyrządach wagowych oraz innych dziedzinach i stanowi główną technologię czujników w przemysłowych aplikacjach niskiego i średniego obciążenia.