Czujnik ważący belkowy równoległy CZL602A

Wprowadzenie do produktu

Równoległa belka komórkach wagowych to elementy wykrywające wrażliwe na siłę, działające na zasadzie oporu odkształcenia, z dwubiegunowym lub jednobiegunowym elastomerem jako strukturą główną. Gdy są poddawane działaniu siły, odkształcenie giętne belki powoduje napędzenie czujniki odkształceń do zmian oporu, które następnie są przekształcane w standardowe sygnały elektryczne. Łączą one zalety takie jak wysoka dokładność przy małych obciążeniach, zdolność do równomiernego rozłożenia obciążenia mimo jego ekscentrycznego przyłożenia oraz wygodna instalacja, a są powszechnie stosowane w zastosowaniach pomiaru małych zakresów wagowych, sił na płaszczyźnie oraz pomiarów wbudowanych. Poniżej przedstawiono szczegółowy opis od wymiarów głównych do spełnienia potrzeb produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Funkcje i cechy produktu

Kluczowe cechy

• Projekt konstrukcyjny: Zastosowano całkowicie zintegrowaną konstrukcję belki równoległej (grubość belki 2-15 mm, długość 20-150 mm), charakteryzującą się równomiernym rozkładem naprężeń skoncentrowanym w środkowej części belki, wspierającą siły przyłożone pod różnymi kątami w płaszczyźnie, doskonałą odpornością na obciążenia mimośrodowe (zdolną wytrzymać mimośrodowe obciążenia płaskie w zakresie ±20%–±30% obciążenia nominalnego) oraz brakiem wyraźnych martwych stref naprężeniowych.

• Dokładność działania: Poziomy dokładności obejmują zakres C1–C3, z dominującymi modelami osiągającymi klasę C2. Błąd nieliniowości ≤±0,01%WK, błąd powtarzalności ≤±0,005%WK, dryft zera ≤±0,002%WK/℃, a dokładność pracy lepsza niż u podobnych czujników w zakresach małych od 0,1 kg do 500 kg.

• Materiały i ochrona : Elastomery wykonane zazwyczaj ze stopu aluminium (do zastosowań lekkich), stali stopowej (do typowych zastosowań przemysłowych) lub stali nierdzewnej 304/316L (do warunków korozyjnych), powierzchnia poddana anodowaniu, niklowaniu lub pasywacji; poziomy ochrony zwykle IP65/IP67, a modele przeznaczone do żywności osiągają poziom IP68, odpowiednie do różnych złożonych środowisk.

• Zgodność montażowa: Na dole znajdują się ustandaryzowane otwory montażowe (otwory gwintowane lub gładkie), które pozwalają na mocowanie za pomocą śrub lub klejenie. Niektóre miniaturowe modele mogą być montowane w sposób wbudowany, co czyni je odpowiednimi dla wąskich przestrzeni instalacyjnych przyrządów wagowych stołowych i urządzeń automatycznych, a pojedyncza jednostka może spełniać wymagania związane z ważeniem płaskim.

Podstawowe funkcje

• Pomiar siły przy małym obciążeniu: Skupia się na statycznym/półdynamicznym ważeniu lekkich obciążeń (czas reakcji ≤4 ms), z zakresem obejmującym od 0,1 kg do 500 kg, przy najczęstszych zastosowaniach koncentrujących się w przedziale od 1 kg do 200 kg. Miniaturowe modele umożliwiają pomiar w bardzo małym zakresie aż do 0,01 kg.

• Wiele typów sygnałów wyjściowych: Dostarcza sygnały analogowe (4-20 mA, 0-3 V, 0-5 V) oraz sygnały cyfrowe (RS485/Modbus RTU, I2C). Miniaturowe modele inteligentne integrują moduły kondycjonowania sygnału i mogą być bezpośrednio podłączane do mikrokontrolerów oraz modułów IoT.

•Funkcja ochrony bezpieczeństwa: Integruje kompensację temperatury w szerokim zakresie (-10℃~70℃), posiada ochronę przed przeciążeniem (150%-200% obciążenia znamionowego, zazwyczaj 150% dla modeli z aluminium), a niektóre modele zawierają struktury buforowe przeciwudarowe.

• Długoterminowa stabilność: Żywotność zmęczeniowa ≥10⁷ cykli obciążenia, z roczną dryftą ≤±0,01%FS przy obciążeniu znamionowym, odpowiednia do długotrwałych scenariuszy pracy ciągłej, takich jak supermarkety i laboratoria.

2. Główne rozwiązane problemy

• Niewystarczająca dokładność w warunkach małego obciążenia: Kierowane do problemu nadmiernego błędu tradycyjnych czujników w scenariuszach o małym zakresie poniżej 10 kg, dzięki zoptymalizowanemu projektowi naprężeń belki błędy pomiarowe ograniczane są do ±0,005% pełnej skali, rozwiązuje to wysokie wymagania dotyczące dokładności w dziedzinach takich jak ważyenie żywności czy dawkowanie leków.

• Nieprecyzyjny pomiar obciążenia mimośrodowego w płaszczyźnie: Jednolita charakterystyka rozkładu naprężeń w strukturze belki równoległej skutecznie niweluje wpływ obciążenia mimośrodowego spowodowanego przesunięciem ważonego obiektu, rozwiązując problem dokładności przy nieustalonych pozycjach umieszczania materiałów w przyrządach wagowych do blatów i urządzeniach sortujących.

•Trudności z integracją urządzenia: Kompaktowa konstrukcja i elastyczny sposób montażu rozwiązują wymagania dotyczące wbudowania w wyposażenie automatyzujące oraz inteligentne urządzenia domowe, bez konieczności modyfikacji głównej konstrukcji urządzenia, co zmniejsza koszty integracji.

• Słaba adaptowalność do różnych środowisk: Dzięki ulepszeniom materiału i poziomu ochrony rozwiązuje problemy uszkodzeń czujników i dryftu sygnału w warunkach wilgoci (np. ważenia w akwakulturze), korozji (np. ważenia odczynników chemicznych) oraz pyłu (np. przetwórstwo mąki).

• Presja związana z kosztami dla małych urządzeń: Pojedynczy czujnik może spełniać wymagania związane z ważeniem na płaszczyźnie, eliminując potrzebę stosowania wielu czujników w połączeniu. Jednocześnie materiał z aluminium zmniejsza wagę i koszt produktu, rozwiązuje problem kontroli kosztów w małych przyrządach do ważenia i elektronice użytkowej.

3. doświadczenie użytkownika

• Skrajnie uproszczona instalacja: Standardowe otwory montażowe i powierzchnie odniesienia pozycjonowania eliminują potrzebę stosowania profesjonalnych narzędzi kalibracyjnych. Montaż można wykonać za pomocą zwykłego śrubokręta, przy niewielkich wymaganiach płaskości (≤0,1 mm/m), a konfigurację jednej osoby można ukończyć w ciągu 10 minut.

• Niski próg operacyjny: Obsługuje jednoprzyciskowe wyzerowanie i kalibrację w jednym punkcie mierników wagowych (wymagana tylko standardowa masa wynosząca 100% nominalnego obciążenia). Modele cyfrowe można szybko skalibrować za pomocą oprogramowania komputerowego, a osoby niebędące specjalistami mogą łatwo z nich korzystać.

•Bardzo niski koszt konserwacji: Całkowicie uszczelniona konstrukcja ogranicza przedostawanie się kurzu i wilgoci, roczna średnia awaryjność wynosi ≤0,2%. Model z aluminium jest lekki (minimalnie tylko 5 g), łatwy w wymianie i nie wymaga demontażu dużych struktur podczas konserwacji.

• Dokładna informacja zwrotna dotycząca danych: Fluktuacja statycznych danych pomiarowych ≤±0,003% zakresu pełnego skali, brak histerezy w scenariuszach quasi-dynamicznych. Modele cyfrowe wyposażone są w funkcję kompensacji dryftu zera, co eliminuje konieczność częstej kalibracji oraz zapewnia wysoką stabilność danych.

•Dobra przystosowalność do integracji: Model mikro ma małą wielkość (minimalny rozmiar 20 mm × 10 mm × 5 mm), może być wbudowany w urządzenia inteligentne bez wpływu na projekt wyglądu urządzenia. Sygnał wyjściowy jest kompatybilny z popularnymi małymi sterownikami, podłącz i graj.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Przyrządy ważące do obciążeń lekkich cywilnych i komercyjnych

• Wagi supermarketowe/elektroniczne wagi platformowe: podstawowa jednostka pomiarowa dla wag cenotwórczych 3-30 kg, z lekką konstrukcją z aluminium. Właściwość kompensacji obciążenia mimośrodowego zapewnia stałą dokładność ważenia w różnych pozycjach umieszczenia, z błędem ≤±1 g.

• Elektroniczne wagi do przesyłek: urządzenia ważące 1-50 kg do przesyłek, ze stali nierdzewnej, odpornej na zabrudzenia i łatwej w czyszczeniu. Stopień ochrony IP67 nadaje się do wilgotnych i pylistych środowisk w punktach przesyłek, obsługując szybkie i ciągłe ważenia.

• Waga kuchenna/waga do pieczenia: wysokodokładna waga kuchenna 0,01–5 kg, z czujnikami mikrowspółbieżnych belek osiągającymi dokładność na poziomie miligramów. Cyfrowe wyjście sygnału kompatybilne z wyświetlaczami wysokiej rozdzielczości, spełnia wymagania dotyczące 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 materiałów na liniach montażu komponentów elektronicznych, określające braki materiałów poprzez ważenia (np. montaż baterii telefonów komórkowych), z czasem reakcji ≤4 ms dostosowanym do szybkobieżnych linii produkcyjnych.

• Kontrola dawkowania w maszynach pakujących: dokładne ważenie dla maszyn pakujących drobne granulki/proszki, z modelami o dokładności klasy C2 zapewniającymi błąd wagi na worek ≤ ±0,2%, zgodnie z normami mierniczymi.

3) Przemysł spożywczy i farmaceutyczny

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

• Ważenie produktów wodnych/mięsa: Urządzenia do krojenia i ważenia w rzeźniach oraz na targach produktów wodnych, z zaprojektowaniem odpornym na wodę i korozję (IP68), można bezpośrednio myć, odpowiednie dla wilgotnych środowisk pracy i bogatych w wodę warunków.

4) Sprzęt naukowy i laboratoryjny

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

• Pomiar siły w sprzęcie medycznym: pomiar siły/masy w sprzęcie rehabilitacyjnym (np. dynamometry ręczne) oraz w wadze medycznej (wagi niemowlęce), z lekką konstrukcją z aluminium ułatwiającą przenośność sprzętu, o dokładności do ±0,005%FS. 5. Inteligentne urządzenia konsumenckie i urządzenia IoT

• Urządzenia inteligentnego domu: wykrywanie masy prania w pralkach oraz ważenia pojemników z ziarnami kawy w ekspresach do kawy, z mikrosensorami wbudowanymi umożliwiającymi inteligentną kontrolę urządzeń i poprawiającą wrażenia użytkownika.

• Peryferia IoT: Monitorowanie masy na inteligentnych półkach i inteligentnych koszach na śmieci, z niskim poborem mocy i cyfrowymi modelami wspierającymi transmisję bezprzewodową NB-IoT, dostosowanymi do scenariuszy zdalnego zarządzania przez IoT.

5. Sposób użycia (przewodnik praktyczny)

1) Proces instalacji

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

• Pozycjonowanie i mocowanie: Zainstaluj 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 z aluminium, 10–20 N·m dla stali stopowej), aby zapobiec uszkodzeniu korpusu belki przez nadmierne dokręcenie.

• Zasady okablowania: Dla sygnałów analogowych przestrzegaj kolejności "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 połącznik kablowy uszczelnić taśmą wodoodporną; w przemyśle spożywczym powierzchnię czujnika należy natychmiast po użyciu oczyścić, aby uniknąć korozji spowodowanej resztkami materiałów.

2) Kalibracja i regulacja

• 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: umieścić standardową masę równą 100% nominalnego obciążenia (w przypadku małych zakresów używać odważników wzorcowych), zarejestrować wartość sygnału wyjściowego, skorygować błąd za pomocą miernika lub oprogramowania i zapewnić, że błąd ≤ dopuszczalnej wartości odpowiadającego poziomu dokładności (dla klasy C2 ≤ ±0,01%WS).

• Test obciążenia mimośrodowego: Umieść ten sam ciężar w różnych miejscach powierzchni nośnej czujnika, obserwuj spójność wskazań, a odchylenie powinno być ≤ ±0,02%FS; w przeciwnym razie należy dostosować poziom ustawienia.

3) Konserwacja bieżąca

• Regularna inspekcja: tygodniowe czyszczenie powierzchni czujnika, miesięczna kontrola luźnych połączeń elektrycznych; kalibracja komercyjnych wag co kwartał, a sprzętu laboratoryjnego co miesiąc.

• Obsługa błędów: Gdy występuje dryft danych, najpierw sprawdź napięcie zasilania (stabilne w zakresie 5–24 V DC, zazwyczaj 5 V w modelach mikro); gdy odczyt jest nieprawidłowy, sprawdź przeciążenie (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

• Dobór zakresu: wybierz model o zakresie 1,2–1,4 razy większym niż rzeczywista maksymalna masa (np. przy maksymalnym obciążeniu 10 kg można dobrać czujnik 12–14 kg), unikaj nadmiernego zakresu w przypadku małych obciążeń, aby zapobiec niewystarczającej dokładności.

• Klasa dokładności: wybierz klasę C1 (błąd ≤ ±0,005%WS) do zastosowań laboratoryjnych/medycznych, klasę C2 (błąd ≤ ±0,01%WS) do metrologii przemysłowej oraz klasę C3 (błąd ≤ ±0,02%WS) do wag cywilnych.

• Typ sygnału: wybierz sygnał analogowy (0–5 V) do wag cywilnych, sygnał cyfrowy (I2C/RS485) do urządzeń inteligentnych oraz modele z modułami bezprzewodowymi do zastosowań IoT.

2) Dobór według odporności na warunki środowiskowe

• Temperatura: Wybierz modele zwykłe do standardowych warunków (-10°C~60°C), odporne na niskie temperatury do zastosowań chłodniczych (-20°C~0°C) oraz z kompensacją wysokiej temperatury do warunków o wysokiej temperaturze (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 do suchych środowisk wewnętrznych, ≥IP67 do wilgotnych/umywalnych środowisk, ≥IP68 do zastosowań pod wodą lub w środowiskach silnie korozyjnych.

3) Montaż i kompatybilność systemu

• Metoda instalacji: wybierz mocowanie śrubowe dla wad elektronicznych do montażu na blacie, instalację wpiętową dla urządzeń inteligentnych; w przypadku ograniczonej przestrzeni preferuj modele mikro o długości ≤30 mm.

• Kompatybilność: upewnij się, że napięcie zasilania i typ sygnału czujnika są zgodne z kontrolerem, oraz sprawdź definicje pinów dla modeli mikro, 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 o wiązce równoległej charakteryzują kluczowe zalety takie jak „małe obciążenie, wysoka dokładność, odporność płaskiej konstrukcji na obciążenie mimośrodowe oraz wygoda integracji”, rozwiązując głównie problemy związane z dokładnym ważeniem w małym zakresie, mimośrodowym obciążeniem materiału oraz wbudowaniem urządzenia. Doświadczenie użytkownika koncentruje się na prostocie obsługi, braku potrzeby serwisowania oraz kontrolowanych kosztach. Przy doborze modelu 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 przeciążeń i uderzeń bocznych, a także ściśle przestrzegać regularnej kalibracji, aby zapewnić długotrwałą i stabilną pracę. Nadaje się do stosowania w wagach przeznaczonych na małe obciążenia, urządzeniach automatyzacyjnych, przemyśle spożywczym i farmaceutycznym itp., stanowiąc optymalne rozwiązanie czujnikowe dla scenariuszy ważenia o małym zakresie i na płaszczyźnie.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry