Czujnik ważenia belkowy równoległy CZL650

Wprowadzenie do produktu

Równoległa belka komórkach wagowych to elementy wykrywające wrażliwe na siłę, działające na zasadzie rezystancyjnej odkształcenia, z dwubalkowym lub jednobalkowym elastomerem jako strukturą główną. Gdy są poddawane działaniu siły, ugięcie belki powoduje odkształcenie tensometru, generując zmiany rezystancji, które następnie przekształcane są na standardowe sygnały elektryczne. Łączą one zalety takie jak wysoka dokładność przy małych obciążeniach, odporność na mimośrodowe obciążenia płaskich powierzchni oraz łatwa instalacja, a stosowane są powszechnie w zastosowaniach pomiaru wagowego o małym zakresie, pomiaru siły na płaszczyźnie oraz pomiarów wbudowanych. Poniższe szczegóły przedstawiono według kluczowych wymiarów, aby spełnić potrzeby produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Cechy produktu i funkcje – cechy podstawowe

• 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, obsługującą siły wielokątne w płaszczyźnie, doskonałą odporność na obciążenia mimośrodowe (zdolność wytrzymywania mimośrodowych obciążeń płaskich w zakresie ±20% - ±30% obciążenia znamionowego) oraz brak wyraźnych martwych stref naprężeniowych.

• Wysoka precyzja: 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 wykorzystują zazwyczaj stop aluminium (do zastosowań lekkich), stal stopową (do ogólnych zastosowań przemysłowych) lub stal nierdzewną 304/316L (do warunków korozyjnych), z powierzchniową obróbką anodowania, niklowania lub pasywacji; poziom ochrony to zazwyczaj IP65/IP67, a modele przeznaczone do kontaktu z żywnością mogą osiągać IP68, co czyni je odpowiednimi dla różnych złożonych środowisk.

• Kompatybilność montażu: Na spodzie zapewniono ustandaryzowane otwory montażowe (gwintowane lub gładkie), umożliwiające mocowanie śrubami lub przy użyciu kleju. Niektóre mikromodela mogą być montowane w sposób wbudowany, co jest odpowiednie dla wąskiej przestrzeni instalacyjnej urządzeń wagowych stołowych i sprzętu automatycznego, a pojedyncza jednostka może spełniać wymagania ważenia płaskiego.

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.

• Różne typy wyjścia sygnału: 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.

• Długa trwałość : Żywotność zmęczeniowa ≥ 10⁷ cykli obciążenia, roczne dryftowanie ≤ ±0,01%WK przy obciążeniu znamionowym, odpowiednia do długotrwałych scenariuszy pracy ciągłej, takich jak supermarketы 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 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 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 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 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 obsługi: 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.

• Precyzyjna 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 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) Cywilne i handlowe urządzenia ważące o lekkim obciążeniu

• Wagi supermarketowe/wagi elektroniczne platformowe: podstawowy element czujnikowy wagi do 3-30 kg, z lekką konstrukcją z materiału stopu aluminium. Charakterystyka odporności na obciążenie mimośrodowe zapewnia stałą dokładność ważenia w różnych pozycjach umieszczenia, z błędem ≤±1 g.

• Wagi elektroniczne do przesyłek: sprzęt do ważenia przesyłek 1-50 kg, ze stali nierdzewnej, odporny na zabrudzenia i łatwy w czyszczeniu. Stopień ochrony IP67 nadaje się do wilgotnych i pylistych warunków w punktach przesyłek, obsługuje szybkie i ciągłe ważenie.

• Wagi kuchenne/wagi do pieczenia: wysokodokładne wagi kuchenne 0,01-5 kg, z czujnikami mikrorównoległymi zapewniającymi dokładność na poziomie miligramów. Cyfrowe wyjście sygnału kompatybilne z wyświetlaczami wysokiej rozdzielczości, spełnia wymagania dotyczące precyzyjnego dozowania składników.

2) Sprzęt do automatyzacji przemysłowej

• Sprzęt do automatycznego sortowania: sortery wagowe w przemyśle spożywczym i metalowym, montowane pod taśmą sortującą, wykrywają masę produktu w czasie rzeczywistym i współpracują 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 rybołówstwa/mięsa: urządzenia do krojenia i ważenia w rzeźniach i na targowiskach z produktami rybołówstwa, z konstrukcją wodoodporną i odporną na korozję (IP68), można myć bezpośrednio, odpowiednie do wilgotnych środowisk pracy i bogatych w wodę.

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 sprzęcie medycznym: pomiar siły/masy w sprzęcie rehabilitacyjnym (np. mierniki siły chwytu) i w wadze medycznej (wagi niemowlęce), lekka konstrukcja z aluminium poprawia przenośność sprzętu, dokładność może osiągnąć ±0,005%WS.

5) Inteligentna elektronika użytkowa i urządzenia IoT

• Inteligentne urządzenia domowe: wykrywanie masy prania w pralkach, ważenie pojemników z ziarnem kawy w ekspresach do kawy, mikroskopijne wbudowane czujniki umożliwiają inteligentną kontrolę urządzeń, poprawiając komfort użytkowania.

• Terminale IoT: monitorowanie masy inteligentnych półek i inteligentnych koszy na śmieci, niskomocowe modele cyfrowe obsługują transmisję bezprzewodową NB-IoT, odpowiednie do scenariuszy zdalnego zarządzania w technologii 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: W wilgotnym środowisku, połącz złącze kablowe taśmą wodoodporną; w przemyśle spożywczym czyść powierzchnię czujnika bezpośrednio po użyciu, aby uniknąć korozji spowodowanej pozostałościami 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 obciążenia: Umieść standardową masę równą 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 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 podstawowych parametrów

• 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 odporności na warunki środowiskowe

• 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