Czujnik ważący typu równoległoskrzydłowego CZL601AA

Wprowadzenie do produktu

Czujnik ważenia o wiązce równoległej to element wykrywający wrażliwy na siłę, działający na zasadzie oporu odkształcenia, którego strukturą rdzeniową są ciała sprężyste z podwójną lub pojedynczą wiązką równoległą. Gdy jest on poddawany działaniu siły, odkształcenie giętne korpusu wiązki powoduje zmianę oporu tensometru, która następnie jest przekształcana w standardowy sygnał elektryczny. Cechuje się małą masą własną, wysoką dokładnością, płaskim przeciwobciążeniem oraz łatwą instalacją i jest powszechnie stosowany w małych systemach ważenia, pomiarach płaskich sił oraz zastosowaniach wbudowanych. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie z wymiaru rdzeniowego, aby spełnić potrzeby produkt doboru, oceny technicznej i przygotowania rozwiązań.

1. Funkcje i cechy produktu

Kluczowe cechy

• Projekt konstrukcyjny: Zastosowano zintegrowaną strukturę belki równoległej (grubość belki 2 - 15 mm, długość 20 - 150 mm), zapewniającą jednolite rozłożenie naprężeń skoncentrowanych w środkowej części belki, obsługującą siły wielokątne w płaszczyźnie, o wysokiej odporności na obciążenia mimośrodowe (może wytrzymać obciążenia mimośrodowe w zakresie ±20% - ±30% nominalnego obciążenia) oraz pozbawioną wyraźnych martwych stref naprężeniowych.
• Dokładność działania: Klasy dokładności obejmują C1 - C3, przy czym dominujące modele osiągają klasę C2. Błąd nieliniowości ≤ ±0,01%WS, błąd powtarzalności ≤ ±0,005%WS, dryft zera ≤ ±0,002%WS/℃, a dokładność pracy 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 ważeniu statycznym/półdynamicznym przy niskich obciążeniach (czas reakcji ≤ 4 ms), z zakresem pomiarowym od 0,1 kg do 500 kg, typowymi zastosowaniami w przedziale 1 kg - 200 kg. Model mikro osiąga ultra-małe zakresy pomiarowe 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: Zintegrowana kompensacja temperatury w szerokim zakresie (-10°C - 70°C), ochrona przed przeciążeniem (150% - 200% obciążenia znamionowego, typowo 150% dla modeli z aluminium), a niektóre modele posiadają strukturę buforującą przeciwudarową.
• Długoterminowa stabilność: Żywotność zmęczeniowa ≥ 10⁷ cykli obciążenia, z dryftem rocznym ≤ ±0,01% FS przy nominalnym obciążeniu, odpowiedni do długotrwałych scenariuszy pracy ciągłej, takich jak supermarkety i laboratoria.

2. Główne rozwiązane problemy

• Niewystarczająca dokładność w warunkach małego obciążenia: W celu rozwiązania problemu nadmiernego błędu tradycyjnych czujników w zakresach poniżej 10 kg, dzięki zoptymalizowanemu projektowi naprężeń w belce, błąd pomiaru został ograniczony do ±0,005%WK, spełniając wymagania dotyczące wysokiej dokładności, takie jak ważenie żywności czy dawkowanie w przemyśle farmaceutycznym.

•Nieprecyzyjny pomiar obciążenia mimośrodowego w płaszczyźnie: Jednolity rozkład naprężeń charakterystyczny dla konstrukcji belki równoległej skutecznie niweczy wpływ obciążenia mimośrodowego spowodowanego przesunięciem ważonego obiektu, rozwiązując problem dokładności w przypadku niestacjonarnych pozycji umieszczania materiału w przyrządach do ważenia stołowego i urządzeniach sortujących.

• Trudności z integracją i montażem urządzenia: Kompaktowa konstrukcja i elastyczna metoda instalacji spełniają wymagania dotyczące wbudowania w urządzenia automatyzacyjne i inteligentne urządzenia domowe, eliminując potrzebę modyfikowania 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 konieczność użycia profesjonalnych narzędzi kalibracyjnych. Instalacja może zostać wykonana przy użyciu zwykłego śrubokręta, przy niewielkich wymaganiach płaskości (≤0,1 mm/m), a uruchomienie przez jedną osobę można zakończyć w ciągu 10 minut.
• Niski próg operacyjny: Obsługuje funkcję jednoprzyciskowego zerowania i kalibrację jednopunktową wagowej aparatury kontrolnej (wymagana jedynie standardowa masa o wartości 100% nominalnego obciążenia). Modele cyfrowe mogą być szybko kalibrowane za pomocą oprogramowania komputerowego, co umożliwia łatwą obsługę nawet dla osób nieprofesjonalistów.
• Bardzo niski koszt konserwacji: Całkowicie zamknięta konstrukcja ogranicza przedostawanie się pyłu i wilgoci, przy średnim rocznym współczynniku awaryjności ≤0,2%. Modele z aluminium są lekkie (minimalna waga zaledwie 5 g), łatwe w wymianie i nie wymagają demontażu dużych struktur podczas konserwacji.
• Precyzyjna informacja zwrotna dotycząca danych: Fluktuacja danych statycznego pomiaru ≤±0,003% zakresu pełnego skali, brak opóźnień w scenariuszach quasi-dynamicznych. Modele cyfrowe wyposażone są w wbudowaną funkcję kompensacji dryftu zera, eliminując konieczność częstej kalibracji i zapewniając wysoką stabilność danych.
• Dobra integracja i adaptowalność: Modele mikro są małe (minimalne wymiary 20 mm × 10 mm × 5 mm), mogą być wbudowane w urządzenia inteligentne bez wpływu na ich projektowany wygląd. Sygnał wyjściowy jest kompatybilny z popularnymi małymi sterownikami, działają według zasady Plug and Play.

4. Typowe scenariusze użycia

1) Cywilne i handlowe urządzenia ważące do lekkich obciążeń

• Wagi sklepowe / Elektroniczne platformy ważące z dokładnością pomiaru w różnych pozycjach ustawienia, z błędem ≤ ±1 g.

• Wagi elektroniczne do przesyłek ekspresowych: urządzenia ważące 1-50 kg do przesyłek ekspresowych, wykonane ze stali nierdzewnej, odporne na zabrudzenia i łatwe w czyszczeniu, z klasą ochrony IP67, odpowiednie dla wilgotnych i pylistych warunków w punktach przesyłek ekspresowych, obsługujące szybkie ważenie ciągłe.

• Wagi kuchenne/wagi do pieczenia: wysokodokładne wagi kuchenne 0,01-5 kg, z czujnikiem mikrowtórnika równoległego zapewniającym dokładność na poziomie miligramów, cyfrowym wyjściem sygnału kompatybilnym z wyświetlaczami HD, spełniające potrzebę precyzyjnego dawkowania składników.

2) Sprzęt do automatyzacji przemysłowej

• Wyposażenie do automatycznego sortowania: sortery wagowe do przemysłu spożywczego i hutniczego, montowane pod taśmą sortującą, wykrywające wagę produktu w czasie rzeczywistym i współpracujące z mechanizmem sortującym, o dokładności sortowania do ±0,1 g.

• Wykrywanie materiałów na liniach montażowych: Wykrywanie braków materiałów na liniach montażu komponentów elektronicznych, określanie brakujących materiałów poprzez ważenie (np. montaż baterii telefonów komórkowych), z czasem reakcji ≤ 4 ms, odpowiedni dla szybkobieżnych linii produkcyjnych.

• Kontrola dawkowania na maszynach pakujących: Ważenie dawkujące dla maszyn pakujących drobne cząstki/proszki, modele o dokładności klasy C2 zapewniają błąd wagowy na worek ≤ ±0,2%, zgodny z wymogami metrologicznymi.

3) Przemysł spożywczy i farmaceutyczny

• Ważenie składników farmaceutycznych: Ważenie surowców w małych dawkach (0,1–10 kg) w przemyśle farmaceutycznym, wykonane ze stali nierdzewnej 316L + certyfikat GMP, z powierzchnią szlifowaną bez martwych kątów, ułatwiającą dezynfekcję i sterylizację, dokładność ≤ ±0,01%WS.

• Ważenie produktów wodnych/mięsa: Urządzenia do krojenia i ważenia dla rzeźni i targów rybnych, z wodoodpornym i antykorozyjnym designem (IP68), można bezpośrednio myć, odpowiednie dla 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 dokładności w hodowli mikroorganizmów i dozowania odczynników chemicznych.

• Pomiar siły w sprzęcie medycznym: Pomiar siły/masy w urządzeniach rehabilitacyjnych (np. mierniki siły chwytu) i wadze medycznej (wagi niemowlęce), lekki design z aluminium zwiększa przenośność sprzętu, dokładność do ±0,005% pełnej skali.

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

• Inteligentne urządzenia domowe: Wykrywanie masy ubrań w pralkach i ważenie ziaren w ekspresach do kawy, mikroczujniki wbudowane umożliwiają inteligentną kontrolę urządzeń, poprawiając wrażenia użytkownika.

• Punkty końcowe IoT: Monitorowanie masy dla inteligentnych półek i inteligentnych koszy na śmieci, energooszczędne modele cyfrowe obsługują transmisję bezprzewodową NB-IoT, odpowiednie do scenariuszy zdalnego zarządzania IoT.

5. Instrukcja użytkowania (praktyczny przewodnik)

1) Proces instalacji

• Przygotowanie: Wyczyść powierzchnię montażową (usuwając plamy oleju i zadziory), sprawdź wygląd czujnika (brak odkształcenia korpusu belki, brak uszkodzeń kabla), dobierz odpowiednie śruby montażowe zgodnie z zakresem (nie używaj wysokowytrzymałych śrub w modelach z aluminium).

• Pozycjonowanie i mocowanie: Ustaw czujnik poziomo na powierzchni nośnej, zapewniając że obciążenie działa pionowo dokładnie nad belką (unikaj oddziaływania bocznego); dokręć śruby kluczem dynamometrycznym (5-10 N·m dla modeli aluminiowych, 10-20 N·m dla stali stopowej), unikaj przekręcania, które może uszkodzić belkę.

• Zasady okablowania: Dla sygnałów analogowych postępuj zgodnie z oznaczeniem „czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –”; dla sygnałów cyfrowych podłącz zgodnie z definicją pinów; podczas okablowania w mikromodelach unikaj naciągania kabla, zaleca się pozostawienie 5 cm zapasu długości

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

2) Kalibracja i uruchomienie

• Kalibracja zera: Włącz zasilanie i nagrzej 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 standardowe odważniki odpowiadające 100% nominalnego obciążenia (dla scenariuszy o małym zakresie użyj odważników wzorcowych), zanotuj 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 te same ciężary w różnych pozycjach na powierzchni nośnej czujnika, obserwuj spójność odczytów, a odchylenie powinno wynosić ≤ ±0,02%WK; w przeciwnym razie wyreguluj poziom ustawienia.

3) Konserwacja bieżąca

• Regularne sprawdzanie: Czyść powierzchnię czujnika co tydzień, sprawdzaj co miesiąc, czy przewody nie są luźne; kalibruj urządzenia handlowe co kwartał, a sprzęt laboratoryjny co miesiąc.

• 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 podstawowych parametrów

• Dobór zakresu: Dobierz model zgodnie z 1,2–1,4 razy rzeczywistą maksymalną masą (np. przy maksymalnym ważeniu 10 kg można dobrać czujnik 12–14 kg) oraz unikaj doboru zbyt dużego zakresu w przypadku małych 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 urządzeń cywilnych 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: Wybierz modele zwykłe dla standardowych warunków (-10°C~60°C), odporne na niskie temperatury dla scenariuszy chłodzenia niskotemperaturowego (-20°C~0°C) oraz z kompensacją wysokiej temperatury dla warunków wysokotemperaturowych (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 ważących stacjonarnych wybierz mocowanie śrubowe, a dla inteligentnych urządzeń – instalację wklepaną; w przypadkach ograniczonej przestrzeni uprzywilejowane są mikromodele o długości ≤30 mm.

• Kompatybilność: Upewnij się, że napięcie zasilania i typ sygnału czujnika są zgodne z kontrolerem, a w przypadku mikromodeli 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: Dla szybkiego sortowania wybierz modele o czasie reakcji ≤3 ms, dla aplikacji niskoprądowych – modele IoT ze stanem gotowości ≤10 μA, a dla warunków higienicznych – modele zintegrowane bez gwintów i martwych kątów.

Podsumowanie

Komórkę obciążeniową promieni równoległych charakteryzuje szereg podstawowych zalet, takich jak „małe obciążenie przy wysokiej dokładności, odporność na obciążenia mimośrodowe, łatwa integracja”, rozwiązując głównie problemy związane z dokładnym ważeniem w małych zakresach, mimośrodowym obciążeniu materiału oraz wbudowaną instalacją urządzeń. Doświadczenie użytkownika koncentruje się na prostocie obsługi, braku potrzeby konserwacji i kontrolowanych kosztach. Przy doborze modelu należy najpierw określić cztery kluczowe wymagania: zakres, dokładność, przestrzeń instalacyjna i warunki środowiskowe, a następnie podjąć decyzję z uwzględnieniem kompatybilności systemu oraz dodatkowych funkcji; w trakcie użytkowania należy unikać przeciążeń i uderzeń bocznych oraz ściśle przestrzegać wytycznych dotyczących regularnej kalibracji, aby zapewnić długotrwałą, stabilną pracę. Nadaje się do przyrządów wagowych przeznaczonych do niewielkich obciążeń, sprzętu automatyki, przemysłu spożywczego i farmaceutycznego itp., stanowi optymalne rozwiązanie sensoryczne dla scenariuszy ważenia o małym zakresie i płaskiej powierzchni.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry