Ogniwko obciążeniowe typu równoległej belki CZL601

Wprowadzenie do produktu

Równoległa belka komórkach wagowych to elementy wykrywające siłę oparte na zasadzie oporu odkształcenia, z dwiema równoległymi belkami lub jednoprzęsłową elastyczną belką jako strukturą rdzeniową. Gdy są poddawane działaniu siły, ugięcie belki powoduje odkształcenie tensometru, co prowadzi do zmian oporu, a następnie jest przekształcane w standardowe sygnały elektryczne. Łączą one zalety takie jak wysoka dokładność przy małych obciążeniach, odporność na mimośrodowe obciążenia płaskich powierzchni oraz łatwa instalacja, szeroko stosowane są w zastosowaniach ważenia o małym zakresie, pomiarów sił płaskich i wbudowanych. Poniższe szczegóły przedstawiono pod kątem spełnienia potrzeb produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Funkcje i cechy produktu

Kluczowe cechy

• Projekt konstrukcyjny: Zastosowano zintegrowaną konstrukcję belki równoległej (grubość belki 2-15 mm, długość 20-150 mm), z jednolitym rozkładem naprężeń skoncentrowanym w środkowej części belki, obsługującą siły wielokątne w płaszczyźnie, charakteryzującą się doskonałą odpornością na obciążenia mimośrodowe (zdolną wytrzymać obciążenia mimośrodowe w płaszczyźnie ±20%-±30% obciążenia znamionowego) oraz brakiem wyraźnych martwych stref naprężeniowych.
• Dokładność działania: Poziomy dokładności obejmują klasy C1-C3, modele mainstreamowe osiągają klasę C2. Błąd nieliniowości ≤±0,01%WK, błąd powtarzalności ≤±0,005%WK, dryft zera ≤±0,002%WK/℃, a wydajność dokładności jest lepsza niż u podobnych czujników w zakresach małych od 0,1 kg do 500 kg.
• Materiały i ochrona: Ciało sprężyste wykonane zazwyczaj z aluminium (do zastosowań lekkich), stali stopowej (do konwencjonalnych zastosowań przemysłowych) lub ze stali nierdzewnej 304/316L (do zastosowań w warunkach korozyjnych), powierzchnia jest poddana anodowaniu, niklowaniu lub pasywacji; poziom ochrony to zazwyczaj IP65/IP67, a modele przeznaczone do żywności osiągają IP68, co czyni je odpowiednimi do różnych złożonych środowisk.
• Zgodność montażowa: Na dole znajdują się standardowe otwory montażowe (gwintowane lub gładkie), umożliwiające mocowanie za pomocą śrub lub kleju. Niektóre mikro modele mogą być montowane w sposób wtłaczany, co nadaje się do ciasnych przestrzeni montażowych urządzeń wagowych stołowych i sprzętu automatycznego, a pojedyncza jednostka może spełniać wymagania ważenia na płaszczyźnie.

Podstawowe funkcje

• Pomiar siły przy małym obciążeniu: Skupia się na statycznym/półdynamicznym ważeniu przy niskim obciążeniu (czas reakcji ≤ 4 ms), z zakresem pomiarowym obejmującym 0,1 kg - 500 kg. Typowe zastosowania mieszczą się w zakresie 1 kg - 200 kg, a model mikro może realizować pomiary w ultra-małym zakresie do 0,01 kg.
• Wiele typów sygnałów wyjściowych: Dostarcza sygnały analogowe (4-20 mA, 0-3 V, 0-5 V) i cyfrowe (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikrointeligentny model integruje moduł kondycjonowania sygnału i może być bezpośrednio podłączony do mikrokontrolerów i modułów IoT.
• Funkcja ochrony bezpieczeństwa: Integruje kompensację temperatury w szerokim zakresie (-10°C ~ 70°C), posiada ochronę przed przeciążeniem (150% - 200% nominalnego obciążenia, zazwyczaj 150% dla modeli z aluminium), a niektóre modele zawierają strukturę buforującą przeciwudarową.
• Długoterminowa stabilność: Żywotność zmęczeniowa ≥ 10⁷ cykli obciążenia, z rocznym dryftem ≤ ±0,01% FS przy obciążeniu nominalnym, odpowiedni do długotrwałych scenariuszy pracy ciągłej, takich jak supermarkety i laboratoria.

2. Główne rozwiązane problemy

• Niewystarczająca dokładność w warunkach małego obciążenia: Aby rozwiązać problem nadmiernego błędu tradycyjnych czujników w zastosowaniach o zakresie poniżej 10 kg, dzięki zoptymalizowanemu projektowi naprężeń w belce, błąd pomiaru został ograniczony do ±0,005%FS, spełniając wysokie wymagania dotyczące ważenia żywności, dawkowania farmaceutycznego itp.

•Nieprecyzyjny pomiar obciążenia położonego mimośrodowo na płaszczyźnie: Jednolita charakterystyka rozkładu naprężeń w strukturze belki równoległej skutecznie kompensuje wpływ obciążenia mimośrodowego spowodowanego przesunięciem ważonego przedmiotu, rozwiązując problem dokładności przy nieustalonych pozycjach umieszczania materiałów w urządzeniach wagowych stołowych i sprzęcie sortującym.

•Trudności z integracją i montażem urządzenia: Kompaktowa konstrukcja oraz elastyczna metoda montażu odpowiadają na wymagania wbudowania w wyposażenie automatyzujące i inteligentne urządzenia domowe, eliminując potrzebę modyfikacji głównej struktury urządzenia oraz redukując koszty integracji.

• Słaba adaptowalność do różnych środowisk: Dzięki ulepszeniom materiałów i poziomu ochrony rozwiązano problemy takie jak uszkodzenie czujników i dryft sygnału w warunkach wilgoci (np. ważenia produktów wodnych), korozji (np. ważenia odczynników chemicznych) oraz pyłu (np. przetwórstwo mąki).

•Presja kosztów w przypadku małych urządzeń: Jeden czujnik może spełniać wymagania dotyczące ważenia na płaszczyźnie, eliminując konieczność stosowania wielu czujników w połączeniu. Materiał z aluminium zmniejsza jednocześnie wagę i koszt produktu, rozwiązuje problem kontroli kosztów małych przyrządów ważących i urządzeń elektronicznych.

3. doświadczenie użytkownika

• Ultra-uproszczona instalacja: Standardowe otwory montażowe i powierzchnie odniesienia pozycjonowania eliminują potrzebę używania profesjonalnych narzędzi kalibracyjnych. Instalacja może być wykonana za pomocą zwykłego śrubokręta, przy niewielkich wymaganiach dotyczących płaskości (≤0,1 mm/m), a jedna osoba może wykonać uruchomienie w ciągu 10 minut.

• Niski próg operacyjny: Obsługuje jednoprzyciskowe wyzerowanie i kalibrację w jednym punkcie dla mierników wagowych (wymagana tylko standardowa masa równa 100% obciążenia znamionowego). Modele cyfrowe można szybko skalibrować za pomocą oprogramowania komputerowego, co pozwala na łatwą obsługę przez osoby niebędące specjalistami.

• Bardzo niski koszt konserwacji: Całkowicie uszczelniona konstrukcja ogranicza przedostawanie się pyłu i wilgoci, przy średnim rocznym współczynniku awaryjności ≤0,2%. Modele ze stopu aluminium są lekkie (minimalna waga tylko 5 g), łatwe do wymiany i nie wymagają demontażu dużych struktur podczas konserwacji.

•Precyzyjna informacja zwrotna dotycząca danych: Fluktuacja danych pomiaru statycznego ≤±0,003% pełnej skali, bez opóźnień w przypadkach quasi-dynamicznych. Modele cyfrowe wyposażone są we wbudowaną funkcję kompensacji dryftu zera, eliminując potrzebę częstej kalibracji i zapewniając wysoką stabilność danych.

• Dobra kompatybilność integracyjna: Modele mikro są małe (minimalne wymiary 20 mm × 10 mm × 5 mm), mogą być wbudowane w urządzenia inteligentne bez wpływu na ich projekt wyglądowy. Sygnał wyjściowy jest kompatybilny z głównymi małymi sterownikami, obsługuje funkcję Plug and Play.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Cywilne i handlowe urządzenia ważące do lekkich obciążeń

• Wagi supermarketowe/elektroniczne wagi platformowe: podstawowe jednostki pomiarowe dla wag cenotwórczych 3-30 kg, charakteryzujące się lekką konstrukcją z aluminium, odporność na obciążenia mimośrodowe zapewnia stałą dokładność ważenia w różnych pozycjach umieszczenia, błąd ≤ ±1 g.

• Elektroniczne wagi przesyłkowe: sprzęt do ważenia przesyłek 1-50 kg, wykonany ze stali nierdzewnej, odporny na zabrudzenia i łatwy w czyszczeniu, stopień ochrony IP67 nadaje się do wilgotnych i pylistych warunków pracy punktów przesyłek, obsługuje szybkie i ciągłe ważenie.

• Wagi kuchenne/wagi do pieczenia: wysokodokładne wagi kuchenne 0,01-5 kg, z czujnikami mikrowspółbieżnymi osiągającymi dokładność na poziomie miligramów, cyfrowym wyjściem sygnału kompatybilnym z wyświetlaczami wysokiej rozdzielczości, spełniające potrzeby precyzyjnego dawkowania składników.

2) Sprzęt do automatyzacji przemysłowej

• Wyposażenie do automatycznego sortowania: sortery wagowe w branżach spożywczej i hardware'owej, montowane pod taśmą sortującą, wykrywają rzeczywistą wagę produktu w czasie rzeczywistym i współpracują z mechanizmem sortującym, dokładność sortowania do ±0,1 g.

• Wykrywanie materiałów na liniach montażowych: wykrywanie braków materiału na liniach montażowych komponentów elektronicznych, określa braki materiału poprzez ważenia (np. montaż baterii telefonu komórkowego), czas reakcji ≤ 4 ms, odpowiedni dla szybkich linii montażowych.

• Ilościowe sterowanie maszynami do pakowania: Ważenie ilościowe dla maszyn do pakowania małych cząstek/proszków, modele o dokładności klasy C2 zapewniają błąd wagi na worek ≤ ±0,2%, spełniające normy miernicze.

3) Przemysł spożywczy i farmaceutyczny

• Ważenie składników farmaceutycznych: Ważenie surowców o małych dawkach (0,1–10 kg) w przemyśle farmaceutycznym, materiał ze stali nierdzewnej 316L + certyfikat GMP, powierzchnia polerowana bez martwych kątów, łatwa do dezynfekcji i sterylizacji, dokładność ≤ ±0,01% zakresu pomiarowego.

• Ważenie produktów rybnych/mięsnych: Urządzenia do krojenia i ważenia w rzeźniach i na targach z produktami wodnymi, konstrukcja wodoodporna i antykorozyjna (IP68), możliwa do bezpośredniego mycia, odpowiednia do wilgotnych środowisk pracy i bogatych w wodę warunków.

4) Sprzęt naukowy i badawczy

• Ważenie w eksperymentach biologicznych: Ważenie odczynników i próbek w laboratoriach, modele o bardzo małym zakresie (0,01–1 kg) spełniają wysokie wymagania dotyczące hodowli mikroorganizmów i dozowania odczynników chemicznych.

• Pomiar siły w urządzeniach medycznych: Pomiar siły/masy w sprzęcie rehabilitacyjnym (np. dynamometry ręczne) oraz w wagach medycznych (wagi niemowlęce), lekka konstrukcja z aluminium poprawia przenośność sprzętu, dokładność do ±0,005%WS.

5) Intelligente urządzenia konsumenckie i urządzenia Internetu rzeczy (IoT)

• Sprzęt AGD z funkcją inteligentnej obsługi: Wykrywanie masy prania w pralkach oraz ważenie pojemników na ziarna kawy w ekspresach, mikroskopijne wbudowane czujniki umożliwiają inteligentną kontrolę urządzeń, poprawiając komfort użytkowania.

• Terminal Internetu rzeczy: Monitorowanie masy w inteligentnych półkach i inteligentnych koszach na śmieci, modele cyfrowe o niskim poborze mocy obsługują bezprzewodową transmisję NB-IoT, odpowiednie do zastosowań zdalnego zarządzania w IoT.

5. Instrukcja użytkowania (praktyczny przewodnik)

1) Proces instalacji

• Przygotowanie: Oczyść powierzchnię montażową (usuwając plamy oleju i zadziory), sprawdź wygląd czujnika (brak odkształcenia korpusu belki oraz uszkodzeń kabla) i dobierz odpowiednie śruby montażowe zgodnie z zakresem pomiarowym (unikaj stosowania wysokowytrzymałych śrub w modelach ze stopu aluminium).

• Pozycjonowanie i mocowanie: Ustaw czujnik poziomo na powierzchni nośnej, zapewniając, że obciążenie działa pionowo dokładnie nad korpusem belki (unikaj oddziaływań bocznych); dokręć śruby kluczem dynamometrycznym (5–10 N·m dla modeli ze stopu aluminium, 10–20 N·m dla stali stopowej), aby nie uszkodzić korpusu belki przez nadmierne dokręcenie.

• Zasady okablowania: Dla sygnałów analogowych przyjmij kolejność "czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –"; dla sygnałów cyfrowych podłącz zgodnie z definicją pinów; podczas okablowania modeli mikro nie napiągaj kabla, zaleca się pozostawienie rezerwy długości około 5 cm.

• Ochrona i konserwacja: W wilgotnym środowisku uszczelnij złącze kablowe taśmą wodoodporną; w przemyśle spożywczym natychmiast po użyciu oczyść powierzchnię czujnika, aby uniknąć korozji spowodowanej resztkami materiałów.

2) Kalibracja i uruchomienie

• Kalibracja zera: Włącz zasilanie i rozgrzej przez 10 minut, wykonaj polecenie „kalibracja zera”, upewnij się, że sygnał wyjściowy na zerze mieści się w zakresie ±0,001%WS. Jeżeli odchylenie jest zbyt duże, sprawdź, czy powierzchnia montażowa jest płaska.

• Kalibracja obciążeniowa: Umieść standardowy ciężar odpowiadający 100% nominalnego obciążenia (w przypadku małych zakresów pomiarowych użyj standardowych odważników), zapisz wartość sygnału wyjściowego, skoryguj błąd za pomocą miernika lub oprogramowania i upewnij się, że błąd ≤ dopuszczalnej wartości odpowiedniej klasy dokładności (klasa C2 ≤ ±0,01%WS).

• Test obciążenia mimośrodowego: Umieść tę samą masę w różnych pozycjach na powierzchni nośnej czujnika, obserwuj spójność odczytów, a odchylenie powinno wynosić ≤ ±0,02% FS; w przeciwnym razie dostosuj poziom ustawienia.

3) Konserwacja bieżąca

• Regularne sprawdzanie: Czyść powierzchnię czujnika co tydzień, sprawdzaj co miesiąc, czy okablowanie nie jest luźne; kalibruj urządzenia wagowe komercyjne co kwartał, a sprzęt laboratoryjny miesięcznie.

• Obsługa usterek: Gdy występuje dryft danych, najpierw sprawdź napięcie zasilania (stabilne przy 5–24 V DC, zazwyczaj 5 V dla mikromodeli); gdy odczyt jest nieprawidłowy, sprawdź, czy nie ma przeciążenia (modele ze stopu aluminium są narażone na trwałe odkształcenia przy przeciążeniu) i w razie potrzeby wymień czujnik.

6. Metoda doboru (dokładne dopasowanie wymagań)

1) Określenie parametrów podstawowych

• Zakres pomiarowy: Wybierz model z zakresem 1,2–1,4 razy większym od rzeczywistej maksymalnej masy (np. dla maksymalnej pojemności ważenia 10 kg można wybrać czujnik o zakresie 12–14 kg). Unikaj nadmiernie dużego zakresu w przypadku niskich obciążeń, aby zapobiec niedostatecznej dokładności.

• Klasa dokładności: Dla zastosowań laboratoryjnych/medycznych wybierz klasę C1 (błąd ≤ ±0,005%WS), dla metrologii przemysłowej klasę C2 (błąd ≤ ±0,01%WS), a dla przyrządów wagowych użytku cywilnego klasę C3 (błąd ≤ ±0,02%WS).

• Typ sygnału: Dla przyrządów wagowych użytku cywilnego wybierz sygnały analogowe (0–5 V), dla urządzeń inteligentnych sygnały cyfrowe (I2C/RS485), a dla scenariuszy IoT modele z modułami bezprzewodowymi.

2) Dobór według odporności na warunki środowiskowe

• Temperatura: W standardowych warunkach wybierz modele zwykłe (-10°C ~ 60°C), w przypadku niskich temperatur i chłodni modele odporne na mróz (-20°C ~ 0°C), a w warunkach wysokich temperatur modele z kompensacją cieplną (60°C ~ 80°C).

• Średnica: Wybierz stop aluminium dla suchych środowisk, stal nierdzewną 304 dla wilgotnych/żywnościowych gałęzi przemysłu oraz stal nierdzewną 316L dla środowisk chemicznie korozyjnych.

• Klasa ochrony: ≥IP65 dla suchych wnętrz, ≥IP67 dla wilgotnych/umiejscowionych miejsc mycia oraz ≥IP68 dla zanurzonych lub silnie korozyjnych środowisk.

3) Montaż i kompatybilność systemu

• Sposób montażu: Dla urządzeń wagowych stacjonarnych wybierz mocowanie śrubowe, dla inteligentnych urządzeń – instalację wbudowaną; w przypadkach ograniczonej przestrzeni preferowane są mikromodelki o długości ≤30 mm.

• Kompatybilność: Upewnij się, że napięcie zasilania czujnika i typ sygnału są zgodne z kontrolerem. W przypadku mikromodelek sprawdź definicje pinów, aby uniknąć błędów podłączenia, które mogą spowodować uszkodzenie modułu.

4) Potwierdzenie dodatkowych wymagań

• Wymagania certyfikacyjne: Przemysł spożywczy i farmaceutyczny wymaga certyfikatów FDA/GMP, scenariusze miernictwa wymagają certyfikatu CMC, a produkty eksportowe – certyfikatu OIML.

• Funkcje specjalne: wybierz modele z czasem reakcji ≤3 ms do sortowania wysokoprędkościowego, modele IoT z prądem stanu czuwania ≤10 μA do scenariuszy niskiego poboru mocy oraz modele zintegrowane bez gwintów i martwych stref do zastosowań higienicznych.

Podsumowanie

Czujnik obciążenia o wiązce równoległej charakteryzuje się jako główne zalety „wysoką dokładnością przy niskim obciążeniu, odpornością płaskiej konstrukcji na mimośrodowe obciążenie oraz łatwą integracją”, rozwiązując przede wszystkim problemy związane z dokładnym ważeniem w małych zakresach, mimośrodowym obciążeniem materiału oraz wbudowaną instalacją urządzeń. Doświadczenie użytkownika skupia się na prostocie obsługi, braku potrzeby dbania o konserwację oraz kontrolowanych kosztach. Przy doborze czujnika obciążenia konieczne jest najpierw ustalenie czterech podstawowych wymagań: zakresu, dokładności, przestrzeni montażowej i warunków środowiskowych, a następnie podjęcie decyzji z uwzględnieniem kompatybilności systemu oraz dodatkowych funkcji; w trakcie użytkowania należy unikać przeciążenia i uderzeń bocznych, a także ściśle przestrzegać zaleceń dotyczących regularnej kalibracji, aby zapewnić długotrwałą stabilną pracę. Nadaje się do zastosowań w przyrządach wagowych przeznaczonych do niskich obciążeń, sprzęcie automatyzacyjnym, przemyśle spożywczym i farmaceutycznym oraz innych dziedzinach, stanowiąc optymalne rozwiązanie sensoryczne dla scenariuszy ważenia o małym zakresie i na powierzchni płaskiej.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry