Czujnik ważący typu równoległego belki CZL628

Wprowadzenie do produktu

Równoległa belka komórkach wagowych to elementy wykrywające wrażliwe na siłę, działające na zasadzie oporu odkształcenia, z dwubiegunowym lub jednobiegunowym elastycznym belką równoległą jako strukturą główną. Gdy są poddawane działaniu siły, ugięcie belki powoduje odkształcenie tensometru, co skutkuje zmianą oporu, a następnie jest przekształcane w standardowy sygnał elektryczny. Łączą one zalety takie jak wysoka dokładność przy małych obciążeniach, zdolność do równomiernego rozłożenia obciążenia mimo jego ekscentrycznego przyłożenia oraz wygodna instalacja, stosowane są powszechnie w pomiarach wagowych o małym zakresie, pomiarach sił płaskich i zastosowaniach wbudowanych. Poniższe szczegóły przedstawiono według kluczowych wymiarów, 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 jednolitym rozkładem naprężeń skoncentrowanym w środkowej części belki, wspierającą siły działające pod różnymi kątami w płaszczyźnie, doskonałą odporność na obciążenia mimośrodowe (może wytrzymać mimośrodowe obciążenia płaskie w zakresie ±20% – ±30% nominalnego obciążenia) oraz brak widocznych martwych stref naprężeniowych.

• Dokładność działania: Poziomy dokładności obejmują zakres C1 - C3, przy czym modele mainstreamowe osiągają klasę C2. Błąd nieliniowości ≤ ±0,01%WS, błąd powtarzalności ≤ ±0,005%WS, dryft zera ≤ ±0,002%WS/°C oraz lepsza dokładność niż u podobnych czujników w zakresach małych od 0,1 kg do 500 kg.

•Materiały i ochrona: Elastomery wykonane są najczęściej z aluminium (do zastosowań lekkich), stali stopowej (do typowych zastosowań przemysłowych) lub ze stali nierdzewnej 304/316L (do zastosowań w warunkach agresywnych), z powierzchniową obróbką anodową, niklowaniem lub pasywacją; stopnie ochrony to zazwyczaj IP65/IP67, a w modelach przeznaczonych do żywności osiągane jest IP68, co czyni je odpowiednimi dla różnych środowisk o złożonych warunkach.

•Zgodność montażowa: Na dole znajdują się ustandaryzowane otwory montażowe (gwintowane lub gładkie), umożliwiające mocowanie śrubami lub za pomocą kleju. Niektóre mikro modele mogą być montowane w sposób wbudowany, co czyni je odpowiednimi dla ciasnych przestrzeni montażowych w przyrządach wagowych stacjonarnych i urządzeniach automatycznych, a pojedyncza jednostka może spełniać wymagania ważenia na płaszczyźnie.

Podstawowe funkcje

• Pomiar siły przy małym obciążeniu: Specjalizuje się w statycznym/półdynamicznym pomiarze lekkich obciążeń (czas reakcji ≤ 4 ms), z zakresem obejmującym od 0,1 kg do 500 kg, a typowe zastosowania koncentrują się w przedziale od 1 kg do 200 kg. Mikromodela umożliwiają ultra-małe zakresy pomiarowe rzędu 0,01 kg.

• Wiele typów sygnałów wyjściowych: 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°C ~ 70°C), posiada ochronę przed przeciążeniem (150% - 200% nominalnego obciążenia, zazwyczaj 150% dla modeli z aluminium) oraz niektóre modele wyposażone są w struktury buforowe chroniące przed wstrząsami.

• 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 belki, błąd pomiaru został ograniczony do ±0,005%FS, rozwiązując problemy związane z dokładnym ważeniem żywności, liczbowym dawkowaniem leków oraz innymi wymagającymi wysokiej precyzji zastosowaniami.

•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 związane z wbudowaniem urządzenia : Kompaktowa konstrukcja i elastyczny sposób montażu spełniają wymagania dotyczące wbudowania w urządzenia automatyzacyjne i inteligentne urządzenia domowe, eliminując konieczność modyfikacji głównej struktury urządzenia oraz obniżając koszty integracji.

• Słaba adaptowalność do różnych środowisk: Dzięki ulepszeniom materiału i poziomu ochrony rozwiązano problemy takie jak uszkodzenie czujnika i dryft sygnału w warunkach wilgoci (np. ważenia w akwakulturze), korozji (np. ważenia odczynników chemicznych) oraz kurzu (np. przetwarzanie 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 bazowe eliminują potrzebę stosowania profesjonalnych narzędzi kalibracyjnych, a montaż można wykonać za pomocą zwykłego śrubokręta. Wymagania dotyczące płaskości są niskie (≤0,1 mm/m), a pojedyncza osoba może wykonać kalibrację 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 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 statycznego pomiaru ≤±0,003% zakresu pełnego skali, brak histerezy w scenariuszach quasi-dynamicznych. Modele cyfrowe wyposażone są w wbudowaną funkcję kompensacji dryftu zera, co eliminuje konieczność częstej kalibracji i zapewnia wysoką stabilność danych.

• Dobra przystosowalność do integracji: Model mikro jest mały (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 pracuj.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Cywilne i handlowe urządzenia ważące o lekkim obciążeniu

• 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 ekspresowe: urządzenia ważące 1-50 kg, wykonane ze stali nierdzewnej, odpornej na zabrudzenia i łatwej w czyszczeniu. Stopień ochrony IP67 nadaje się do wilgotnych i pylistych środowisk punktów dostaw ekspresowych, obsługujących szybkie i ciągłe ważenia.

• Wagi kuchenne/wagi do pieczenia: precyzyjne wagi kuchenne 0,01-5 kg, z czujnikami mikro równoległej belki zapewniającymi dokładność na poziomie miligramów. Cyfrowe wyjście sygnału kompatybilne z wyświetlaczami wysokiej rozdzielczości, spełniające wymagania dotyczące dokładnego dawkowania składników.

2) Sprzęt do automatyzacji przemysłowej

• Automatyczne urządzenia sortujące: sortery wagowe w przemyśle spożywczym i przemyśle metalowym, montowane pod taśmą sortującą, wykrywają masę produktu w czasie rzeczywistym i łączą się z mechanizmem sortującym, z dokładnością sortowania 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, materiał ze stali nierdzewnej 316L + certyfikat GMP, powierzchnia wypolerowana bez martwych kątów, ułatwiająca dezynfekcję i sterylizację, dokładność ≤ ±0,01%WS.

• 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 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 dozowaniu odczynników chemicznych.

• Pomiar siły w sprzęcie medycznym: Pomiar siły/wagi w sprzęcie rehabilitacyjnym (np. dynamometry ręczne) oraz w skalach medycznych (wagi niemowlęce), z lekką konstrukcją z aluminium, poprawiającą przenośność sprzętu, dokładność do ±0,005%FS.

5) Intelligente urządzenia konsumenckie i urządzenia IoT

• Inteligentne urządzenia domowe: Wykrywanie masy prania w pralkach, ważenia pojemników z ziarnami kawy w ekspresach do kawy, z mikrosensorami wbudowanymi umożliwiającymi inteligentną kontrolę urządzeń i poprawiającą wrażenia użytkownika.

• Punkt końcowe IoT: Monitorowanie masy inteligentnych półek i inteligentnych koszy na śmieci, niskomocowe cyfrowe modele obsługujące transmisję bezprzewodową NB-IoT, odpowiednie dla scenariuszy zdalnego zarządzania IoT.

5. Sposób użycia (przewodnik praktyczny)

1) Proces instalacji

• Przygotowanie: Wyczyść powierzchnię montażową (usunięcie plam olejowych i zadziorów), sprawdź wygląd czujnika (brak odkształcenia korpusu belki, brak uszkodzenia kabla), dobierz odpowiednie śruby montażowe zgodnie z zakresem (unikać stosowania wysokowytrzymałościowych śrub w modelach z aluminium).

• Pozycjonowanie i mocowanie: Zainstaluj czujnik poziomo na powierzchni nośnej, zapewnij, że obciążenie działa pionowo dokładnie nad korpusem belki (unikaj uderzeń bocznych); dokręć śruby kluczem dynamometrycznym (5 – 10 N·m dla modeli ze stopu aluminium, 10 – 20 N·m dla stali stopowej), unikaj nadmiernego dokręcania, które może uszkodzić korpus belki

• 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 połącz złącze kablowe taśmą wodoodporną, a w przemyśle spożywczym natychmiast po użyciu czyść powierzchnię czujnika, aby uniknąć korozji spowodowanej resztkami materiałów.

2) Kalibracja i regulacja

• Kalibracja zera: Włącz zasilanie i nagrzej przez 10 minut, wykonaj polecenie „kalibracja zera”, upewnij się, że wartość wyjściowa zera mieści się w granicach ±0,001%FS; jeśli odchylenie jest zbyt duże, sprawdź, czy powierzchnia montażowa jest płaska.

• Kalibracja obciążeniowa: Umieścić standardowy ciężar wynoszący 100% nominalnego obciążenia (w przypadku małych zakresów użyć standardowych odważników), zarejestrować wartość sygnału wyjściowego, skorygować błąd za pomocą miernika lub oprogramowania, zapewnić, że błąd ≤ dopuszczalna wartość odpowiadającego poziomu dokładności (poziom C2 ≤ ±0,01%WS)

• Test obciążenia mimośrodowego: Umieść tę samą masę w różnych pozycjach na powierzchni nośnej czujnika, obserwuj spójność odczytów, odchylenie powinno być ≤ ±0,02% pełnej skali (FS), w przeciwnym razie należy dostosować poziom montażu.

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

• Sposób instalacji: Dla wad tradycyjnych wybierz mocowanie śrubowe; dla inteligentnych urządzeń wybierz instalację wbudowaną; dla scenariuszy z ograniczoną przestrzenią preferuj mikromodel z długością ≤ 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

Wymagane jest 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