Czujnik obciążenia typu słupowego CZL425

Wprowadzenie do produktu

Kolumna komórkach wagowych to komponenty wrażliwe na siłę, działające na zasadzie tensometru. Generują odkształcenie poprzez deformację cylindrycznego ciała sprężystego pod wpływem siły, które następnie jest przekształcane w sygnał elektryczny przez tensometr. Charakteryzują się wysoką sztywnością, silną odpornością na zakłócenia itp., a także są powszechnie stosowane w warunkach średniego i dużego obciążenia. Poniższe szczegóły przedstawiono pod kątem kluczowych wymiarów, aby spełnić potrzeby produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Cechy i funkcje produktu

Kluczowe cechy

• Projekt konstrukcyjny: Cylindryczne ciało sprężyste (średnica od 10 do 100 mm, opcjonalnie), konstrukcja o wysokiej sztywności (wysoka częstotliwość własna), duża odporność na obciążenia mimośrodowe/siły boczne (zwykle wytrzymuje siły boczne w zakresie ±5% – ±10% nominalnego obciążenia) oraz dobra jednorodność rozkładu siły.

• Wysoka precyzja: Wysoka klasa dokładności (zazwyczaj C3, C6, niektóre modele premium osiągają C1), błąd nieliniowości ≤ ±0,01%FS, błąd powtarzalności ≤ ±0,005%FS oraz niewielkie dryftowanie zera (≤ ±0,002%FS/℃).

• Materiał i ochrona: Elastyczny materiał obudowy można wybrać ze stali stopowej (wersja ekonomiczna, granica plastyczności ≥ 800 MPa) lub stali nierdzewnej (304/316L, odporna na korozję), z opcjonalną klasą ochrony IP67/IP68, odpowiednią do wilgotnych, pylistych i lekko agresywnych środowisk.

• Kompatybilność montażu: Oba końce są gwintowane (M12 - M60) lub wyposażone w kołnierze, zapewniają kompaktową przestrzeń montażową, nadają się do zastosowań z siłami pionowymi/osiowymi, a wiele jednostek może być połączonych równolegle, tworząc wagę (obsługujące 4 - 8 czujników pracujących synchronicznie).

Podstawowe funkcje

• Pomiar siły/masy: Obsługuje ważenie statyczne/dynamiczne (czas odpowiedzi dynamicznej ≤ 5 ms), z szerokim zakresem pomiarowym (1t - 500t, niektóre modele niestandardowe mogą osiągać 1000t).

• Wyjście sygnału: Dostarcza sygnały analogowe (4 - 20 mA, 0 - 10 V) lub cyfrowe (RS485/Modbus, HART), kompatybilne z głównymi przyrządami wagowymi, systemami PLC i DCS.

• Dodatkowe funkcje: Niektóre modele integrują kompensację temperatury (zakres kompensacji -20℃ ~ 80℃), ochronę przed przeciążeniem (150% - 200% nominalnego obciążenia), certyfikat przeciwwybuchowy (Ex ia IIC T6) oraz projekt ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi.

• Długotrwała niezawodność: Długa żywotność zmęczeniowa (≥ 10⁶ cykli obciążenia), dobra stabilność zera oraz roczny dryft ≤ ±0,01%FS.

2. Główne rozwiązane problemy

• Niewystarczająca dokładność pomiaru: W celu rozwiązania problemów związanych ze słabą odpornością na obciążenia mimośrodowe i dużymi fluktuacjami danych w tradycyjnych czujnikach, zastosowano konstrukcję o wysokiej sztywności oraz precyzyjną technologię klejenia tensometrów, zapewniając błąd pomiaru w warunkach obciążenia mimośrodowego ≤±0,02%WS.

• Słaba przystosowalność do trudnych warunków środowiskowych: Materiał ze stali nierdzewnej + projekt ochrony IP68 rozwiązuje problemy uszkodzeń czujników i dryftu sygnału w warunkach wilgoci, pyłu oraz korozji kwasowo-zasadowej (np. w zbiornikach chemicznych i urządzeniach wagowych na zewnątrz pomieszczeń).

• Ograniczenia montażowe i przestrzenne: Kompaktowa konstrukcja cylindryczna + elastyczne metody podłączenia rozwiązują problemy ograniczonej przestrzeni montażowej i trudności w prowadzeniu sił osiowych w dużych urządzeniach (np. w kotle reakcyjnych i suwnicach).

• Stabilność przy pomiarach obciążeń dużych mas: Wysokowytrzymały element sprężysty + projekt zabezpieczenia przed przeciążeniem zapobiegają trwałej deformacji czujników w warunkach obciążeń średnich i dużych (np. w wadze samochodowej i wagowaniu kontenerów portowych), gwarantując długotrwałą niezawodność pomiaru.

• Problemy z kompatybilnością systemu: Dostępne są różne tryby wyjścia sygnału, co eliminuje trudności związane z integracją z różnymi systemami sterowania (np. PLC Siemens i panele dotykowe Kunlun Tongtai) bez konieczności stosowania dodatkowych konwerterów sygnału.

3. doświadczenie użytkownika

• Wygoda montażu: Standardowe interface gwintowane/kołnierzowe, wraz z dostarczanymi kluczami montażowymi i wpustami ustalającymi, pozwalają jednej osobie na wykonanie instalacji; u dołu pozostawiono otwory regulacyjne umożliwiające łatwą kalibrację kierunku działania siły.

• Obsługa i kalibracja: Kalibracja zerowa jest prosta (jednoprzyciskowa kalibracja za pośrednictwem urządzenia), obsługuje kalibrację za pomocą odważników wzorcowych (czas kalibracji ≤10 minut), a niektóre cyfrowe modele można kalibrować zdalnie za pomocą oprogramowania.

• Niski koszt utrzymania: Zapieczętowana konstrukcja eliminuje konieczność częstej konserwacji; czujniki odkształceń pokryte są powłoką chroniącą przed wilgocią, co skutkuje niskim współczynnikiem awaryjności (średni roczny współczynnik awaryjności ≤0,5%); części wymienialne (takie jak zaciski) można wymieniać indywidualnie.

• Transmisja danych: Szybka reakcja sygnału, brak opóźnień danych w warunkach dynamicznego ważenia; cyfrowe modele wyposażone są w wbudowane funkcje diagnostyki usterek (takie jak alarm przeciążenia i komunikat o nieprawidłowym podłączeniu), ułatwiające szybkie wykrywanie i usuwanie usterek.

• Kompatybilność i doświadczenie: Zgodny z ponad 90% wag i systemów sterowania dostępnymi na rynku, nie wymaga modyfikacji interfejsów sprzętowych, podłącz i działaj; obsługuje równoległe połączenie wielu czujników z automatycznym rozdziałem obciążenia.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Przemysłowe ważenie i metrologia

• Ważenie silosów/zbiorników: Monitorowanie masy sypkich/cieczy w silosach w przemyśle chemicznym i budowlanym, wspiera sterowanie poziomem i zarządzanie zapasami (zwykle z 4 czujnikami zamontowanymi symetrycznie).

• Waga samochodowa/kolejowa: waży towar drogowy i kolejowy, pojedynczy czujnik o nośności 50–200 t, wiele czujników połączonych równolegle tworzy platformę pomiarową (np. 100-tonowa waga samochodowa zwykle używa 4 czujników 25t).

• Ważenie reaktorów: ciągły monitoring masy reaktorów w przemyśle farmaceutycznym i chemicznym, współpraca z systemem sterowania umożliwia precyzyjną kontrolę dawkowania (wymagane czujniki przeciwwybuchowe).

2) Integracja maszyn i urządzeń

• Ochrona przed przeciążeniem żurawi/żurawi suwnicowych: Monitorowanie nośności żurawi w portach i fabrykach, uruchamianie alarmu w przypadku przekroczenia dopuszczalnego obciążenia (wymagane modele z odpornością na wibracje i szybką odpowiedzią).

• Prasa / maszyna do badań: pomiar siły ciśnienia / rozciągania w testach wytrzymałości materiałów, wymagana wysoka dokładność (klasa C1) oraz wysoka dynamika odpowiedzi (≤3 ms).

• Maszyny budowlane: Dawkowanie składników w betoniarniach oraz ochrona przed przeciążeniem żurawi wieżowych, odpowiednie dla zewnętrznych, wilgotnych i wibracyjnych środowisk (stopień ochrony ≥IP67).

3) Produkcja przyrządów wagowych

• Komponenty podstawowe stołowych i podłogowych wadze: kluczowe jednostki czujników małych i średnich wag stołowych (1-5 t) oraz dużych wag podłogowych (50-500 t), wymagana dobra spójność (błąd wielu czujników ≤±0,01%PW).

• Spersonalizowane przyrządy ważące: Takie jak wybuchobezpieczne wagi elektroniczne i odporne na korozję wagi przemysłowe, wykonane z materiałów ze stali nierdzewnej oraz wyposażone w czujniki posiadające certyfikat wybuchobezpieczeństwa, spełniające potrzeby specjalistycznych branż.

4) Inne specjalne scenariusze

• Przemysł spożywczy/farmaceutyczny: Higieniczne czujniki ze stali nierdzewnej (materiał 316L, powierzchnia polerowana), stosowane do ważenia surowców i dawkowania gotowych produktów, zgodne ze standardami GMP.

• Przemysł górniczy/metalurgiczny: Modele dostosowane do warunków wysokich temperatur (≤120℃), stosowane do ważenia zbiorników z rudą i monitorowania masy pieców metalurgicznych (wymagana funkcja kompensacji temperatury wysokotemperaturowej).

5. Instrukcja użytkowania (praktyczny przewodnik)

1) Proces instalacji

• Przygotowanie: Wyczyść powierzchnię montażową (upewnij się, że jest płaska, pozbawiona plam oleju oraz że błąd płaskości nie przekracza 0,1 mm/m) oraz sprawdź wygląd czujnika (brak deformacji, nienaruszone bloki zaciskowe).

• Pozycjonowanie i mocowanie: Czujnik należy zamontować pionowo w punkcie przyłożenia siły, aby zapewnić osiowe przekazywanie obciążenia (unikaj sił bocznych); użyj klucza dynamometrycznego do dokręcenia zgodnie z określonym momentem obrotowym (zalecane 20–50 N·m dla czujników ze stali stopowej, 15–30 N·m dla stali nierdzewnej).

• Specyfikacja okablowania: Dla sygnałów analogowych (czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –), okablowanie sygnałów cyfrowych zgodnie z protokołem Modbus; przewody montować w odległości co najmniej 10 cm od linii o dużej mocy, aby uniknąć zakłóceń elektromagnetycznych.

• Ochrona: W przypadku instalacji na zewnątrz dodaj osłonę przed deszczem i uszczelnij połączenia kabli za pomocą wodoodpornych konektorów; na powierzchni czujnika w środowisku agresywnym chemicznie zastosuj powłokę antykorozyjną.

2) Kalibracja i uruchomienie

• Kalibracja zera: Włącz zasilanie i nagrzewaj przez 30 minut, następnie naciśnij przycisk „zero” na mierniku, aby upewnić się, że wartość zerowa mieści się w granicach ±0,001%PS.

• Kalibracja obciążeniowa: Umieścić odważniki wzorcowe (zalecane 50% i 100% nominalnego obciążenia), odczytać wartość na wyświetlaczu miernika i skorygować błąd za pomocą miernika lub oprogramowania (błąd musi być mniejszy lub równy dopuszczalnemu błędowi odpowiadającemu klasie dokładności).

• Diagnozowanie dynamiczne: W warunkach ważenia dynamicznego przetestować czas reakcji czujnika, dostosować parametry filtrowania miernika (zwykle częstotliwość filtrowania wynosi 5–10 Hz), aby uniknąć fluktuacji danych.

3) Konserwacja rutynowa

• Regularna kontrola: Co miesiąc czyść powierzchnię czujnika, sprawdzaj, czy okablowanie nie jest luźne; co kwartał kalibruj punkt zerowy, a raz w roku wykonaj pełną kalibrację.

• Obsługa błędów: W przypadku wystąpienia dryftu danych sprawdź napięcie zasilania (powinno być stabilne w zakresie 12–24 V DC); jeśli nie ma sygnału wyjściowego, sprawdź, czy okablowanie jest poprawne lub czy czujnik nie jest przeciążony i uszkodzony.

6. Metoda doboru (dokładne dopasowanie wymagań)

1) Określenie parametrów podstawowych

• Dobór zakresu: Dobrane modelu należy dokonać w oparciu o 1,2 – 1,5-krotność rzeczywistego maksymalnego obciążenia (np. przy maksymalnym obciążeniu 50 t można dobrać czujnik 60 – 75 t), zapewniając zapas na przekroczenie obciążenia.

• Klasa dokładności: Dla metrologii przemysłowej wybierz klasę C3 (błąd ≤ ±0,02% pełnego zakresu); dla badań laboratoryjnych wybierz klasę C1 (błąd ≤ ±0,01% pełnego zakresu); dla ogólnego monitorowania wybierz klasę C6 (błąd ≤ ±0,03% pełnego zakresu).

• Typ sygnału: Sygnał analogowy (4–20 mA) nadaje się do tradycyjnych instrumentów, a sygnał cyfrowy (RS485) nadaje się do inteligentnych systemów sterowania, obsługujących zdalne monitorowanie.

2) Dobór według odporności na warunki środowiskowe

• Temperatura: Dla normalnych warunków (-20°C – 60°C) wybierz model standardowy; dla warunków wysokich temperatur (60°C – 120°C) wybierz model ze kompensacją wysokiej temperatury; dla warunków niskich temperatur (-40°C – -20°C) wybierz model odporny na niskie temperatury.

• Ośrodek: Dla suchych środowisk wybierz stal stopową; dla wilgotnych/środowisk agresywnych wybierz stal nierdzewną 304/316L; dla silnie korozyjnych środowisk (np. roztwory kwasowo-zasadowe) wybierz materiał Hastelloy.

• Klasa ochrony: Dla zastosowań zewnętrznych/wilgotnych ≥IP67; dla zastosowań pod wodą lub w środowiskach pylistych ≥IP68.

3) Montaż i kompatybilność systemu

• Metoda instalacji: w przypadku ograniczonej przestrzeni wybrać połączenie gwintowane; przy dużych obciążeniach wybrać połączenie kołnierzowe; jeśli istnieje ryzyko obciążenia mimośrodowego, wybrać model z konstrukcją zapobiegającą obciążeniu mimośrodowemu (błąd obciążenia mimośrodowego ≤ ±0,01%WS).

• Kompatybilność: Upewnij się, że sygnał wyjściowy czujnika jest zgodny z istniejącymi przyrządami/PLC; jeśli wiele czujników musi być połączonych równolegle, wybierz model cyfrowy obsługujący ustawianie adresu.

4) Potwierdzenie dodatkowych wymagań

• Wymagania dotyczące certyfikacji: w przypadku zastosowań przeciwwybuchowych wymagane jest certyfikat Ex ia IIC T6; dla przemysłu spożywczego wymagane są certyfikaty FDA/GMP; w przypadku zastosowań mierniczych wymagane jest CMC (Certyfikat Typu Urządzenia Pomiarowego).

• Funkcje specjalne: Dla ważenia dynamicznego wybierz model z czasem reakcji ≤5 ms; dla zdalnego monitorowania wybierz model inteligentny z transmisją bezprzewodową (LoRa/NB-IoT).

Podsumowanie

Czujniki siły kolumnowe charakteryzują się kluczowymi zaletami takimi jak „wysoka sztywność, odporność na zakłócenia i szeroki zakres”, rozwiązując przede wszystkim problemy związane z dokładnym ważeniem, adaptacją do trudnych warunków środowiskowych oraz kompatybilnością systemu w przypadku obciążeń średnich i dużych. Doświadczenie użytkownika koncentruje się na łatwej instalacji, prostym serwisowaniu i stabilnych danych. Przy doborze czujnika należy najpierw określić trzy podstawowe wymagania: zakres, dokładność i warunki środowiskowe, a następnie podjąć decyzję z uwzględnieniem metody montażu i kompatybilności z systemem; w trakcie użytkowania konieczne jest ścisłe przestrzeganie zasad montażu siłosiłowego wzdłuż osi oraz regularnej kalibracji, aby zapewnić długotrwałą niezawodność. Nadaje się do zastosowań w dziedzinach takich jak metrologia przemysłowa, integracja mechaniczna i produkcja przyrządów wagowych, stanowiąc preferowany typ czujnika w przypadku scenariuszy ważenia obciążeń średnich i dużych.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry