Czujnik ważenia równoległobelnym CZL642F

Wprowadzenie do produktu

Równoległa belka komórkach wagowych to elementy wykrywające wrażliwe na siłę, oparte na zasadzie odkształcenia rezystancyjnego, z dwubiegunowym lub jednobiegunowym elastycznym belką równoległą jako strukturą główną. 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 obciążenia mimośrodowe w płaszczyźnie oraz wygodna instalacja, a są powszechnie stosowane w zastosowaniach pomiaru wagowego o małym zakresie, pomiaru siły w płaszczyźnie oraz pomiarów wbudowanych. Poniższe szczegóły przedstawiono od wymiarów podstawowych, aby spełnić potrzeby produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Cechy i funkcje 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.

• Wysoka precyzja: 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.

• Materiał i ochrona: Elastomery wykonane są zazwyczaj z aluminium (dla zastosowań lekkich), stali stopowej (do ogólnych zastosowań przemysłowych) lub stali nierdzewnej 304/316L (do warunków agresywnych), z powłoką ochronną w postaci anodowania, niklowania lub pasywacji; stopień ochrony wynosi zazwyczaj IP65/IP67, a dla modeli przeznaczonych do przetwórstwa żywności nawet IP68, co czyni je odpowiednimi dla różnych, trudnych warunków środowiskowych.

• Kompatybilność montażu: Na dole znajdują się ustandaryzowane otwory montażowe (otwory gwintowane lub gładkie), obsługujące mocowanie za pomocą śrub lub instalację przy użyciu kleju. Niektóre mikromodelle 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 płaskim.

Podstawowe funkcje

• Pomiar siły przy małym obciążeniu: Skupia się na statycznym/półdynamicznym ważeniu lekkich obciążeń (czas reakcji ≤4 ms), z zakresem obejmującym 0,1 kg–500 kg, a typowe zastosowania koncentrują się w zakresie 1 kg–200 kg. Mikromodelle mogą realizować pomiar w bardzo małym zakresie aż do 0,01 kg.

• Różne typy wyjścia sygnału: Dostarcza sygnały analogowe (4–20 mA, 0–3 V, 0–5 V) oraz sygnały cyfrowe (RS485/Modbus RTU, I2C). Inteligentne mikromodelle 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% 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

• Niedostateczna precyzja 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 na powierzchni płaskiej: 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 kosztów w małym sprzęcie: 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 uproszczona instalacja: Standardowe otwory montażowe i powierzchnie odniesienia pozycjonowania, nie wymagane są profesjonalne narzędzia kalibracyjne, instalacja może być wykonana za pomocą zwykłego śrubokręta, niska wymagana płaskość (≤0,1 mm/m), a jednoosobowa diagnostyka może być ukończona w ciągu 10 minut.

• Niski próg obsługi: Obsługuje jednoprzyciskowe wyzerowanie i kalibrację jednopunktową mierników wagowych (wymagana tylko standardowa masa równa 100% nominalnego obciążenia), modele cyfrowe można szybko skalibrować za pomocą oprogramowania komputerowego, a operacje te mogą być łatwo wykonywane przez osoby niemieszkalne.

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

• Precyzyjna informacja zwrotna dotycząca danych: Fluktuacja danych pomiaru statycznego ≤±0,003%WS, brak histerezy w scenariuszach quasi-dynamicznych; modele cyfrowe wyposażone są w funkcję kompensacji dryftu zera, nie wymagają częstej kalibracji i charakteryzują się wysoką stabilnością danych.

• Dobra przystosowalność 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; wyjście sygnału jest kompatybilne z głównymi małymi kontrolerami, podłącz i pracuj.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Przyrządy ważące do obciążeń lekkich cywilnych i komercyjnych

• Wagi supermarketowe do wyznaczania cen/wagi elektroniczne platformowe: Podstawowy element czujnikowy wagi do 3-30 kg, lekka konstrukcja z aluminium oraz właściwości odporności na obciążenia mimośrodowe zapewniają stałą dokładność ważenia niezależnie od położenia ważonego przedmiotu, z błędem ≤±1 g.

• Wagi elektroniczne do przesyłek: Sprzęt do ważenia przesyłek o zakresie 1-50 kg, materiał ze stali nierdzewnej zapobiega zabrudzeniom i ułatwia czyszczenie, stopień ochrony IP67 nadaje się do wilgotnych i pylistych warunków pracy punktów dostaw, obsługuje szybkie ciągłe ważenie.

• Wagi kuchenne/wagi do pieczenia: Wysokodokładne wagi kuchenne 0,01-5 kg, mikrosensory typu belka równoległa osiągają dokładność na poziomie miligramów, cyfrowe wyjście sygnału jest kompatybilne z wyświetlaczami wysokiej rozdzielczości, spełnia wymagania dotyczące precyzyjnego 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, określa braki materiałów poprzez ważenia (np. montaż baterii telefonu komórkowego), z czasem reakcji ≤4 ms, odpowiedni dla szybkobieżnych 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/masy w sprzęcie rehabilitacyjnym (np. mierniki siły chwytu) oraz w wadze medycznych (wagi niemowlęce), z lekką konstrukcją z aluminium, poprawiającą przenośność sprzętu, dokładność do ±0,005% zakresu pomiarowego.

5) Inteligentna elektronika użytkowa i urządzenia IoT

• Sprzęt AGD z funkcją inteligentnego sterowania: Wykrywanie masy prania w pralkach oraz pomiar ilości ziaren kawy w zbiornikach do kawy, z mikrowbudowanymi czujnikami umożliwiającymi inteligentne sterowanie pracą urządzeń i poprawiające komfort użytkowania.

• Terminaly IoT: monitorowanie masy inteligentnych półek i inteligentnych koszy na śmieci, z niskim poborem mocy i cyfrowymi modelami obsługującymi transmisję bezprzewodową NB-IoT, odpowiednie dla scenariuszy zdalnego zarządzania przez IoT.

5. Instrukcja użytkowania (praktyczny przewodnik)

1) Proces instalacji

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

• Specyfikacja okablowania: Dla sygnałów analogowych postępuj zgodnie z zasadą „czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –”, dla sygnałów cyfrowych podłącz zgodnie z definicją pinów; podczas okablowania dla mikromodeli unikaj ciągnięcia 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 uruchomienie

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

• 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 środowiska

• 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 – 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 wiązce równoległej charakteryzuje się kluczowymi zaletami takimi jak „wysoka dokładność przy małym obciążeniu, odporność na obciążenie boczne, łatwa integracja”. Rozwiązanie to służy przede wszystkim do rozwiązywania problemów związanych z precyzyjnym ważeniem w małych zakresach, niecentralnym obciążeniem oraz wbudowaną instalacją urządzeń. Doświadczenie użytkownika skupia się na prostocie obsługi, braku konieczności dbania o konserwację oraz kontrolowanych kosztach. Podczas doboru należy najpierw wziąć pod uwagę cztery podstawowe wymagania: zakres, dokładność, miejsce instalacji i warunki środowiskowe, a następnie dobrać odpowiednią kompatybilność systemową oraz dodatkowe funkcje. W trakcie użytkowania należy unikać przeciążeń i oddziaływań bocznych, a także ściśle przestrzegać regulaminu regularnej kalibracji, aby zagwarantować długotrwałą i stabilną pracę. Nadaje się do zastosowań w instrumentach ważących przy niewielkim obciążeniu, sprzęcie automatyki, przemyśle spożywczym i farmaceutycznym oraz innych dziedzinach – stanowi optymalne rozwiązanie sensoryczne dla scenariuszy ważenia o małym zakresie i płaskich powierzchniach.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry