Czujnik ważący typu równoległej belki CZL619EA

Wprowadzenie do produktu

Równoległa belka komórkach wagowych to elementy wykrywające wrażliwe na siłę, działające na zasadzie tensorezystywności, z dwubalkowym lub jednobalkowym elastomerem jako strukturą główną. Gdy są poddawane działaniu siły, odkształcenie giętne belki powoduje zmianę oporu tensometru, która następnie jest przekształcana w standardowy sygnał elektryczny. Łączą one zalety takie jak wysoka dokładność przy małych obciążeniach, odporność na obciążenia mimośrodowe w płaszczyźnie oraz wygodna instalacja i są powszechnie stosowane w zastosowaniach pomiaru wagowego o małym zakresie, pomiaru siły w płaszczyźnie oraz pomiarów wbudowanych. Poniżej przedstawiono szczegółowe wyjaśnienie od wymiarów głównych, aby spełnić potrzeby 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 jednorodnym rozkładem naprężeń skoncentrowanym w środkowej części belki, obsługującą siły wielokątne w płaszczyźnie oraz charakteryzującą się doskonałą odpornością na obciążenia mimośrodowe (zdolna wytrzymać mimośrodowe obciążenia płaskie w zakresie ±20% - ±30% obciążenia znamionowego), bez wyraźnych martwych stref naprężeniowych.

• Dokładność działania: Poziomy dokładności obejmują klasy 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 wydajność dokładności przewyższa podobne czujniki w małych zakresach od 0,1 kg do 500 kg.

•Materiały i ochrona: Elastomery wykonane są zazwyczaj z aluminium (dla zastosowań lekkich), stali stopowej (dla typowych zastosowań przemysłowych) lub stali nierdzewnej 304/316L (dla warunków agresywnych), a powierzchnie są traktowane anodowaniem, niklowaniem lub pasywacją; stopnie ochrony to zazwyczaj IP65/IP67, a modele przeznaczone do kontaktu z żywnością osiągają IP68, co czyni je odpowiednimi dla różnych złożonych środowisk.

• Zgodność montażowa: Na dole znajdują się ustandaryzowane otwory montażowe (otwory gwintowane lub gładkie), obsługujące mocowanie za pomocą śrub lub instalację klejoną. Niektóre mikro modele mogą być montowane w sposób wbudowany, co czyni je odpowiednimi dla wąskich przestrzeni montażowych przyrządów wagowych do montażu na biurku i urządzeń automatycznych, a pojedyncza jednostka może spełniać wymagania związane z ważeniem na płaszczyźnie.

Podstawowe funkcje

• Pomiar siły przy małym obciążeniu: Skupia się na statycznym/półdynamicznym ważeniu przy niskim obciążeniu (czas reakcji ≤ 4 ms), z zakresem obejmującym od 0,1 kg do 500 kg, a typowe zastosowania skupione są w zakresie od 1 kg do 200 kg. Mikromodele mogą osiągać nadzwyczaj mały zakres pomiarowy wynoszący 0,01 kg.

• Wiele typów wyjść sygnałowych: Zapewnia sygnały analogowe (4-20 mA, 0-3 V, 0-5 V) i sygnały cyfrowe (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikrointeligentne modele integrują moduły kondycjonowania sygnału i mogą być bezpośrednio podłączane do mikrokontrolerów i modułów IoT.

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

• 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: Rozwiązując problem nadmiernego błędu w tradycyjnych czujnikach w scenariuszach małego zakresu poniżej 10 kg, dzięki zoptymalizowanemu projektowi naprężenia belki, błąd pomiaru jest kontrolowany na poziomie ±0,005%FS, rozwiązuje to problemy związane z ważeniem żywności, liczbowaniem produktów farmaceutycznych oraz innymi wymaganiami o wysokiej dokładności.

• 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 elastyczne metody montażu spełniają wymagania dotyczące wbudowanej instalacji w sprzęcie automatyzacyjnym i inteligentnych urządzeniach domowych, eliminując konieczność modyfikacji głównej konstrukcji urządzenia oraz obniżając 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 ważenia płaskiego, eliminując potrzebę wielokrotnych kombinacji. Tymczasem materiał z aluminium zmniejsza wagę i koszt produktu, rozwiązując problem kontroli kosztów małych przyrządów wagowych i urządzeń elektronicznych.

3. doświadczenie użytkownika

• Skrajnie uproszczony montaż: 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 mierników wagowych (wymagana tylko standardowa masa równa 100% nominalnego obciążenia). Modele cyfrowe można szybko skalibrować za pomocą oprogramowania komputerowego, co pozwala na łatwe użytkowanie przez osoby nieprofesjonalne.

• Bardzo niski koszt konserwacji: Całkowicie uszczelniona konstrukcja zmniejsza przedostawanie się pyłu i wilgoci, średnia roczna awaryjność ≤0,2%. Model z aluminium jest lekki (minimalna waga tylko 5 g), łatwy do wymiany i nie wymaga demontażu dużych struktur podczas konserwacji.

• Dokładna informacja zwrotna dotycząca danych: Fluktuacja danych statycznych pomiaru ≤±0,003%WS, brak histerezy w scenariuszach quasi-dynamicznych. Modele cyfrowe wyposażone są w funkcję kompensacji dryftu zera, eliminując potrzebę częstej kalibracji i zapewniając 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.

• Wagi elektroniczne do przesyłek: urządzenia do ważenia przesyłek o zakresie 1-50 kg, wykonane ze stali nierdzewnej, ułatwiające czyszczenie i odporność na zabrudzenia. Stopień ochrony IP67 nadaje się do wilgotnych i pylistych środowisk punktów dostaw przesyłek, obsługuje szybkie i ciągłe ważenie.

• 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

• Sprzęt do automatycznego sortowania: maszyny sortujące wagowo w branżach spożywczej i hardware'owej, montowane pod taśmą sortowniczą, wykrywają w czasie rzeczywistym wagę produktu i współpracują z mechanizmem sortującym, z dokładnością sortowania dochodzącą do ±0,1 g.

• Wykrywanie materiałów na liniach montażowych: wykrywanie braków materiałów na liniach montażu komponentów elektronicznych, określanie, czy materiały nie są brakujące, poprzez ważenie (np. montaż baterii telefonów komórkowych), z czasem reakcji ≤4 ms, odpowiedni dla szybkich linii produkcyjnych.

• Kontrola dawkowania w maszynach pakujących: dawkowanie wagowe dla maszyn pakujących drobne granulki/proszki, modele o dokładności C2 zapewniające błąd wagi na worek ≤ ±0,2%, zgodne z wymogami metrologii.

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%FS.

• 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 dokładności w hodowli mikroorganizmów i dozowaniu odczynników chemicznych.

• Pomiar siły w urządzeniach medycznych: Pomiar siły/wagi w sprzęcie rehabilitacyjnym (np. dynamometry ręczne) i wadze medycznej (wagi niemowlęce), z lekką konstrukcją z aluminium ułatwiającą przenośność sprzętu, dokładność do ±0,005%FS.

5) Intelligente urządzenia elektroniczne 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.

• Punktów końcowych IoT: Monitorowanie masy inteligentnych półek i inteligentnych koszy na śmieci, z niskim poborem mocy, cyfrowe modele obsługujące bezprzewodową transmisję NB-IoT, odpowiednie dla scenariuszy zdalnego zarządzania 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: ustaw czujnik poziomo na powierzchni nośnej, zapewniając, że obciążenie działa pionowo nad korpusem belki (unikaj oddziaływania bocznego); 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, postępuj zgodnie z oznaczeniami „czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –”; dla sygnałów cyfrowych podłącz zgodnie z definicją pinów; unikaj ciągnięcia kabla podczas okablowania mikro modeli, zaleca się pozostawienie 5 cm zapasu kabla.

• Utrata ochronna: W wilgotnym środowisku uszczelnij złącze kablowe taśmą wodoodporną; w przemyśle spożywczym natychmiast po użyciu oczyść powierzchnię czujnika, aby uniknąć korozji spowodowanej pozostałościami 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: Umieść standardowy ciężar odpowiadający 100% nominalnego obciążenia (dla małych zakresów użyj standardowych odważników), zapisz wartość sygnału wyjściowego, skoryguj błąd za pomocą miernika lub oprogramowania i upewnij się, że błąd ≤ dopuszczalnej wartości odpowiedniego poziomu dokładności (poziom C2 ≤ ±0,01%WS).

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

3) Konserwacja codzienna

• Regularne przeglądy: Czyść powierzchnię czujnika co tydzień, sprawdzaj co miesiąc stan połączeń kablowych; kalibruj wagę supermarketową co kwartał, a sprzęt laboratoryjny co miesiąc.

• Obsługa usterek: Najpierw sprawdź napięcie zasilania, gdy występuje dryft danych (stabilne napięcie 5–24 V DC, zazwyczaj 5 V dla modeli mikro); sprawdź nadmiar obciążenia, gdy odczyt jest nieprawidłowy (modele aluminiowe są narażone na trwałe odkształcenia przy przeciążeniu) i w razie potrzeby wymień czujnik.

6. Metoda doboru (precyzyjne dopasowanie wymagań)

1) Określenie parametrów podstawowych

• Zakres pomiarowy: Wybierz zgodnie z 1,2–1-krotnością rzeczywistej maksymalnej masy (np. przy maksymalnej masie 10 kg, wybierz czujnik 12–14 kg), aby uniknąć niedostatecznej dokładności spowodowanej zbyt dużym zakresem w przypadku małych obciążeń.

• Klasa dokładności: W laboratoriach/medycynie wybiera się klasę C1 (błąd ≤ ±0,005% FW), w metrologii przemysłowej klasę C2 (błąd ≤ ±0,01% FW), a w przyrządach ważących cywilnych klasę C3 (błąd ≤ ±0,02% FW).

• Typ sygnału: W przyrządach ważących cywilnych wybiera się sygnał analogowy (0–5 V), w urządzeniach inteligentnych sygnał cyfrowy (I2C/RS485), a w scenariuszach IoT modele z modułami bezprzewodowymi.

2) Dobór pod kątem przystosowania do warunków środowiskowych

• Temperatura: Dla standardowych warunków (-10 ℃~ 60 ℃) wybiera się model standardowy; dla niskich temperatur chłodniczych (-20 ℃~ 0 ℃) – model odporny na niskie temperatury; dla wysokich temperatur (60 ℃~ 80 ℃) – model z kompensacją temperatury.

• Średnia: Dla suchych środowisk wybierz stop aluminium; dla wilgotnych/żywnościowych branż wybierz stal nierdzewną 304; dla środowisk chemicznie korozyjnych wybierz stal nierdzewną 316L.

• Poziom ochrony: Dla suchych wnętrz, ≥ IP65; dla wilgotnych/umywalnych środowisk, ≥ IP67; dla podwodnych lub wysoce korozyjnych środowisk, ≥ IP68.

3) Montaż i kompatybilność systemu

•Metoda instalacji: dla wad tradycyjnych wybierz mocowanie na śruby; dla urządzeń inteligentnych wybierz instalację wbudowaną; w przypadkach ograniczonej przestrzeni preferowane są modele mikro o długości ≤ 30 mm.

• Kompatybilność: Upewnij się, że napięcie zasilania i typ sygnału czujnika są zgodne z kontrolerem. W przypadku mikromodeli sprawdź definicję pinów, aby uniknąć błędów przyłączenia i spalenia modułu.

4) Potwierdzenie dodatkowych wymagań

• Wymagania certyfikacyjne: Dla przemysłu spożywczego i farmaceutycznego wymagane jest certyfikowanie FDA/GMP, dla zastosowań pomiarowych wymagane jest certyfikowanie CMC, a dla produktów wywożonych – certyfikowanie OIML.

• Funkcje specjalne: do sortowania wysokoprędkościowego wybierz model z czasem reakcji ≤ 3 ms; do zastosowań o niskim poborze mocy wybierz model IoT z prądem uśpienia ≤ 10 μA; do zastosowań higienicznych wybierz model zintegrowany bez gwintów i martwych stref.

Podsumowanie

Czujnik ważenia o konstrukcji równoległej belki charakteryzuje się kluczowymi zaletami takimi jak „wysoka dokładność przy małym obciążeniu, odporność na obciążenie boczne i łatwa integracja”. Rozwiązanie to ma na celu wyeliminowanie problemów związanych z dokładnym ważeniem w małych zakresach, obciążeniem mimośrodowym oraz wbudowaną instalacją urządzeń. Doświadczenie użytkownika skupia się na prostocie obsługi, braku konieczności dbania o konserwację oraz kontrolowanych kosztach. Podczas doboru należy uprzywilejować cztery podstawowe wymagania: zakres, dokładność, przestrzeń instalacyjna i warunki środowiskowe, łącząc je z decyzjami dotyczącymi kompatybilności systemu i dodatkowych funkcji. W trakcie użytkowania należy unikać przeciążenia i uderzeń bocznych, a także ściśle przestrzegać regularnej kalibracji, aby zagwarantować długotrwałą i stabilną pracę. Nadaje się do zastosowań w przyrządach wagowych przeznaczonych do małych obciążeń, urządzeniach automatyzacyjnych, przemyśle spożywczym i farmaceutycznym oraz innych dziedzinach, stanowiąc optymalne rozwiązanie czujnikowe dla scenariuszy ważenia o małym zakresie i płaskich powierzchniach.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry