Elastomer czujnika CZL201

Wprowadzenie do produktu

Ogniwowy czujnik obciążenia typu szprycha to element wykrywający siłę, działający na zasadzie oporu odkształcenia, którego główną strukturą jest sprężysty element w kształcie szprychy. Gdy jest on poddawany działaniu siły, odkształcenie elementu sprężystego powoduje zmianę oporu tensometru, która następnie przekształcana jest w mierzalny sygnał elektryczny. Łączy on zalety takie jak kompaktowa konstrukcja i wysoka odporność na obciążenia mimośrodowe, a stosowany jest powszechnie w zastosowaniach ważenia przy obciążeniach średnich i niskich oraz ograniczonej przestrzeni. Poniżej przedstawiono szczegółowe wyjaśnienie od wymiarów podstawowych do spełnienia potrzeb produkt doboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Funkcje i cechy produktu

Kluczowe cechy

• Projekt konstrukcyjny: Zastosowano całkowitą konstrukcję szprychową (obręcz i piasta połączone są szprychami, o wysokości zwykle w zakresie od 20 do 80 mm), charakteryzującą się jednolitym rozkładem sztywności, doskonałą odpornością na obciążenia mimośrodowe/sił bocznych (zdolność wytrzymywania siły obciążenia mimośrodowego ±15% - ±20% nominalnego obciążenia), efektywnym rozpraszaniem skutków obciążeń nieosiowych oraz wysoką stabilnością nośną.

• Wysoka precyzja: Poziomy dokładności obejmują zakres C2 - C6, z dominującymi modelami osiągającymi klasę C3. Błąd nieliniowości ≤ ±0,02%WS, błąd powtarzalności ≤ ±0,01%WS, dryft zera kontrolowany na poziomie ≤ ±0,003%WS/°C oraz dobra retencja dokładności w warunkach dynamicznych, przerywanych obciążeń.

• Materiały i ochrona: Elastomer wykonany jest zazwyczaj ze stali stopowej (wytrzymałość na plastyczność ≥ 900 MPa) lub ze stali nierdzewnej 304/316L, z powierzchnią pasywowaną lub niklowaną w celu zwiększenia odporności na korozję; stopień ochrony to zazwyczaj IP66/IP67, a specjalne modele na zamówienie mogą osiągać poziom IP68, co czyni je odpowiednimi dla wilgotnych i pylistych środowisk przemysłowych.

• Kompatybilność montażu: Górne i dolne powierzchnie końcowe wykorzystują mocowanie za pomocą śrub lub połączenie kołnierzowe, niektóre modele obsługują adaptację gwintu, niska wysokość montażu (minimalnie do 18 mm), odpowiednie do wąskich przestrzeni głównie poddawanych siłom pionowym, mogą być stosowane niezależnie lub w połączeniach wielokrotnych.

Podstawowe funkcje

• Wykrywanie wartości masy/siły: Obsługuje ważenia statyczne i quasi-dynamiczne (czas reakcji ≤ 8 ms), zakres pomiaru obejmuje 0,1 t - 200 t, typowe zastosowania skupione są w zakresie 1 t - 50 t. Niektóre niestandardowe modele mogą spełniać specjalne wymagania powyżej 200 t.

• Wyjście sygnału: Zapewnia standardowe sygnały analogowe (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) i sygnały cyfrowe (RS485/Modbus RTU), niektóre inteligentne modele obsługują protokół CANopen, umożliwiając bezpośrednią integrację z systemami PLC, DCS oraz systemami zarządzania wagami.

• Dodatkowe funkcje: Zintegrowana kompensacja temperatury w szerokim zakresie (-30°C - 80°C), ochrona przed przeciążeniem (150% - 250% obciążenia znamionowego), modele przeciwwybuchowe certyfikowane zgodnie z Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, a niektóre modele wyposażone są w wbudowaną konstrukcję zapobiegającą wyciąganiu kabla.

• Długotrwała niezawodność: Żywotność zmęczeniowa ≥ 10⁷ cykli obciążenia, doskonała stabilność pracy ciągłej przy obciążeniu nominalnym, roczny dryft ≤ ±0,015% FS, odpowiedni do długotrwałej pracy ciągłej w warunkach przemysłowych.

2. Główne rozwiązane problemy

• Niedokładny pomiar w warunkach obciążenia mimośrodowego: W celu rozwiązania problemu nadmiernego błędu tradycyjnych czujników przy obciążeniach nieosiowych, dzięki zoptymalizowaniu przekazywania siły w strukturze szprychowej, błąd obciążenia mimośrodowego został ograniczony do ±0,03%WS, rozwiązując tym samym problemy z dokładnością w przypadkach takich jak mimośród silosów czy uderzenia materiału.

• Trudna instalacja w ograniczonej przestrzeni: Dzięki charakterystycznej budowie „krótkiej i grubej” (średnica 50–200 mm, wysokość 20–80 mm) urządzenie rozwiązuje problemy adaptacji montażowej w sytuacjach ograniczonej przestrzeni, takich jak wnętrze urządzeń, małe przyrządy ważące oraz wbudowane moduły ważące, bez konieczności dodatkowej, nadmiarowej przestrzeni.

• Podatny na uszkodzenia przy wibracjach i uderzeniach : Rozkład naprężeń w elastomerze szprychowym jest bardziej jednolity, a odporność na uderzenia zwiększona o ponad 30% w porównaniu z czujnikami typu kolumnowego, co skutecznie zapobiega trwałemu odkształceniom czujnika w sytuacjach takich jak wibracje mechaniczne czy uderzenia spadającego materiału, przedłużając jego żywotność.

• Niewystarczająca adaptowalność do różnych scenariuszy: Poprzez ulepszenie materiału (np. stal nierdzewna 316L) oraz wzmocnioną ochronę (IP68), rozwiązany został problem korozji czujników w wilgotnych i agresywnych środowiskach chemicznych, takich jak przetwórstwo żywności czy dawkowanie chemikaliów, podczas gdy model przeciwwybuchowy spełnia wymagania bezpieczeństwa w miejscach zagrożonych pożarem i wybuchem.

• Skomplikowana integracja i łączenie systemów: Obsługuje wiele typów wyjść sygnałowych oraz popularne protokoły przemysłowe, rozwiązuje problemy z kompatybilnością różnych marek sterowników PLC (np. Mitsubishi, Schneider) i urządzeń ważących, zmniejszając inwestycje w sprzęt pośredniczący, taki jak konwertery sygnału.

3. doświadczenie użytkownika

• Wygoda montażu: Standardowe otwory montażowe na powierzchni czołowej i powierzchnie referencyjne pozycjonowania wraz z dedykowanymi uszczelkami montażowymi i śrubami mocującymi umożliwiają pozycjonowanie poziome bez konieczności stosowania profesjonalnych narzędzi kalibracyjnych; instalację i uruchomienie pojedynczego czujnika może wykonać jedna osoba w ciągu 30 minut.

• Obsługa i kalibracja: Obsługuje funkcję jednoprzyciskowego zerowania i kalibrację dwupunktową na wyświetlaczu, upraszcza proces kalibracji (wymagane są jedynie standardowe odważniki o wartości 20% i 100% nominalnego obciążenia); model cyfrowy umożliwia zdalną kalibrację oraz konfigurację parametrów za pomocą oprogramowania na komputerze nadrzędnym, co zmniejsza próg umiejętności operatora.

• Niski koszt utrzymania: Całkowicie uszczelniona konstrukcja ogranicza przedostawanie się kurzu i wilgoci, przy średnim rocznym współczynniku awaryjności ≤0,3%; zaciski wyposażone są w projekt zapobiegający poluzowaniu, a interfejs kablowy posiada uszczelnienie wodoodporne i pyłoszczelne, wymagające jedynie czyszczenia co kwartał oraz kontroli punktu zerowego w codziennym użytkowaniu, co oznacza niski nakład pracy konserwacyjnej.

• Transmisja danych: Fluktuacja danych statycznego ważenia ≤±0,005%WS, bez widocznych opóźnień w scenariuszach quasi-dynamicznych; model cyfrowy wyposażony jest w wbudowany moduł diagnostyki usterki, który może zapewniać bieżącą informację o przeciążeniu, przerwaniu połączenia, nieprawidłowej temperaturze oraz innych stanach, ułatwiając szybkie zlokalizowanie problemu.

• Kompatybilność i doświadczenie: Zgodny z ponad 95% urządzeń sterujących wag na rynku, obsługuje automatyczny rozdział obciążenia przy równoległym wykorzystaniu wielu czujników, bez konieczności stosowania dodatkowych wyrównywaczy; inteligentny model może być bezpośrednio podłączony do platformy przemysłowego Internetu rzeczy, umożliwiając zdalne monitorowanie danych.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Produkcja przemysłowego sprzętu wagowego
• Małe i średnie wagi platformowe/wagi podłogowe: rdzeniowe jednostki czujnikowe dla wag platformowych i podłogowych o nośności 1-50 t, o zwartej konstrukcji odpowiedniej do montażu wewnętrznego w urządzeniach ważących, cechujące się odpornością na mimośrodowe obciążenia, zapewniające stałość dokładności na różnych pozycjach ważenia (np. wagi cenotwórcze w supermarketach, wagi podłogowe do obrotu w hali produkcyjnej).
• Spersonalizowany sprzęt ważący: Stosowany w elektronicznych wagach przeciwwybuchowych i chemicznych odpornych na korozję; materiał 316L + certyfikat przeciwwybuchowy spełnia wymagania specjalistycznych branż, a konstrukcja szprychowa umożliwia dostosowanie się do zróżnicowanego projektowania sprzętu ważącego.

2) Maszyny budowlane i inżynieryjne
• Ważenie ładowarków/koparek: montowane w układzie hydraulicznym skrzyni, pośrednie ważenie poprzez pomiar ciśnienia hydraulicznego, konstrukcja szprychowa charakteryzuje się dużą odpornością na wibracje i uderzenia, dostosowana do surowych warunków pracy maszyn budowlanych, dokładność może osiągać ±0,5%FS.
• Monitorowanie ciśnienia podpór hydraulicznych: Nadzór oporu roboczego podpór hydraulicznych w kopalniach węgla, przy użyciu czujników przeciwwybuchowych typu szprychowego o stopniu ochrony IP67, zdolnych do długotrwałej stabilnej pracy w środowiskach pylistych i wilgotnych, zapewniających wsparcie danych dla bezpieczeństwa podpór.

3) Przemysłowy system kontroli procesów
• Ważenie małych i średnich zbiorników materiałowych/silosów: Ważenie zbiorników dawkujących i buforowych silosów w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym, z czterema czujnikami zamontowanymi symetrycznie, cechy antyprzesunięciowe rozwiązują problem przesunięcia środka ciężkości zbiornika materiałowego oraz współpracują z systemem sterowania w celu osiągnięcia dokładnego dawkowania.
• Ważenie maszyn pakujących: Moduły ważące dynamiczne do maszyn pakujących sypkie materiały i dozujących ciecze, o czasie reakcji ≤8 ms, spełniające wymagania szybkiego pakowania, z dokładnością utrzymywaną w granicach ±0,1% zakresu pomiarowego, zapewniające zgodność z wymogami metrologii pakowania.

4) Badania materiałowe i sprzęt do badań naukowych
• Maszyny do badań rozciągania/ściskania: Pomiar statycznej wartości siły w testach wytrzymałości materiałów, dokładność klasy C2 spełnia wymagania badań na poziomie naukowym, a konstrukcja szprychowa zapewnia równomierne rozłożenie naprężeń, gwarantując powtarzalność i dokładność danych testowych.
• Urządzenia do badań zmęczeniowych: Monitorowanie obciążenia podczas badań trwałości zmęczeniowej elementów, z żywotnością cykliczną ≥10⁷ razy oraz stabilnymi właściwościami mechanicznymi, spełnia wymagania długotrwałych eksperymentów testowych.

5) Zastosowania w przemyśle specjalnym
• Przemysł spożywczy i farmaceutyczny: Czujniki ze stali nierdzewnej 316L o klasie higienicznej, z powierzchnią szlifowaną (Ra ≤ 0,8 μm), zgodne ze standardami GMP, stosowane w procesach ważenia surowców, dawkowania gotowych produktów itp., ułatwiające czyszczenie i dezynfekcję.
• Górnictwo i metalurgia: Czujniki szprychowe wysokotemperaturowe (temperatura kompensacji -40°C~120°C), stosowane w urządzeniach sortujących rudę oraz do ważenia kuźni metalurgicznych, przystosowane do pracy w warunkach wysokiej temperatury i pyłu.

5. Instrukcja użytkowania (praktyczny przewodnik)

1) Proces instalacji

• Przygotowanie: Oczyścić powierzchnię montażową (upewnić się, że jest ona płaska i pozbawiona zadziorów, z błędem płaskości ≤0,05 mm/m), sprawdzić wygląd czujnika (elastomer nie może mieć odkształceń, a przewód musi być nienaruszony), a także zweryfikować zgodność specyfikacji śrub montażowych z czujnikiem.

• Pozycjonowanie i mocowanie: Umieścić czujnik pionowo na podstawie montażowej, aby zapewnić osiowe przekazywanie obciążenia, dokręcić go kluczem dynamometrycznym zgodnie z określonym momentem obrotowym (zalecane 15–40 N·m dla czujników ze stali stopowej, 10–30 N·m dla stali nierdzewnej), unikając przekręcania, które może uszkodzić elastomer.

• Specyfikacja okablowania: Dla sygnałów analogowych należy przestrzegać zasady okablowania „czerwony – zasilanie +, czarny – zasilanie –, zielony – sygnał +, biały – sygnał –”; dla sygnałów cyfrowych podłącz odpowiednie piny zgodnie z protokołem Modbus; okablowanie powinno być usytuowane w odległości co najmniej 15 cm od źródeł silnych zakłóceń elektromagnetycznych (np. przetwornic częstotliwości i kabli wysokiego napięcia).

• Ochrona: Podczas instalacji w warunkach zewnętrznych lub wilgotnych należy używać wodoodpornych rozdzielnic do uszczelniania połączeń kablowych, a na odsłonięte części czujnika można montować osłony przed pyłem; w środowiskach agresywnych chemicznie należy na powierzchniach nieobciążonych mechanicznie nanosić specjalne powłoki antykorozyjne.

2) Kalibracja i uruchomienie

• Kalibracja zera: Włącz zasilanie i rozgrzej urządzenie przez 20 minut, następnie wykonaj polecenie „kalibracja zera” za pomocą wagi lub komputera nadrzędnego, aby zapewnić, że wyjście zera mieści się w zakresie ±0,002%FS. Jeśli odchylenie jest zbyt duże, sprawdź poziom ustawienia instalacji.

• Kalibracja obciążeniowa: Umieść kolejno standardowe masy o wartości 20% i 100% nominalnego obciążenia, zapisz wartości sygnału wyjściowego czujnika, skoryguj błąd liniowości za pomocą oprogramowania kalibracyjnego i upewnij się, że błąd w każdym punkcie obciążenia ≤ dopuszczalnej wartości odpowiadającej klasie dokładności (np. ≤±0,02%FS dla klasy C3).

• Debugowanie dynamiczne: W warunkach quasi-dynamicznych dostosuj parametry filtrowania urządzenia (częstotliwość filtrowania 8–15 Hz), przetestuj szybkość reakcji czujnika i stabilność danych oraz unikaj fluktuacji sygnału spowodowanych uderzeniem materiału.

3) Konserwacja rutynowa

• Regularna inspekcja: Co miesiąc czyść kurz i olej z powierzchni czujnika, sprawdź dokręcenie zacisków okablowania; raz na pół roku wykonaj kalibrację zera, a raz w roku pełną kalibrację zakresu oraz testy wydajności.

• Obsługa usterek: W przypadku wystąpienia dryftu danych, najpierw sprawdź napięcie zasilania (stabilne w zakresie 10–30 V DC) oraz poziom powierzchni montażowej; jeśli sygnał jest nieprawidłowy, sprawdź, czy kabel nie jest uszkodzony lub czy tensometr nie uległ przeciążeniu i uszkodzeniu, a w razie potrzeby wymień czujnik.

6. Metoda doboru (dokładne dopasowanie wymagań)

1) Określenie parametrów podstawowych

• Dobór zakresu: Wybierz model o zakresie 1,3 – 1,6 razy przekraczającym rzeczywiste maksymalne obciążenie (np. przy maksymalnym obciążeniu 10 t można dobrać czujnik 13 – 16 t), zapewniając odpowiedni zapas przeciążeniowy, aby uniknąć uszkodzeń spowodowanych obciążeniami udarowymi.

• Klasa dokładności: Dla metrologii przemysłowej wybierz klasę C3 (błąd ≤ ±0,02% zakresu pełnego); dla badań naukowych wybierz klasę C2 (błąd ≤ ±0,01% zakresu pełnego); dla ogólnego monitorowania wybierz klasę C6 (błąd ≤ ±0,03% zakresu pełnego).

• Typ sygnału: Dla tradycyjnych systemów sterowania wybierz sygnały analogowe (4–20 mA); dla inteligentnych systemów IoT wybierz sygnały cyfrowe (RS485); dla maszyn budowlanych wybierz modele z protokołem CANopen.

2) Dobór według odporności na warunki środowiskowe

• Temperatura: Dla normalnych warunków (-30°C ~ 60°C) wybierz modele standardowe; dla warunków wysokich temperatur (60°C ~ 120°C) wybierz modele ze kompensacją wysokiej temperatury; dla warunków niskich temperatur (-50°C ~ -30°C) wybierz modele odporno na niskie temperatury.

• Ośrodek: Dla suchych środowisk wybierz stal stopową; dla wilgotnych/lekko korozyjnych środowisk wybierz stal nierdzewną 304; dla silnie korozyjnych środowisk (roztwory kwasowe i zasadowe) wybierz stal nierdzewną 316L lub materiały Hastelloy.

• Klasa ochrony: Dla suchych środowisk wewnętrznych, ≥IP66; dla środowisk zewnętrznych/wilgotnych, ≥IP67; dla środowisk podwodnych lub pylistych, ≥IP68.

3) Montaż i kompatybilność systemu

• Sposób montażu: Dla ciasnych przestrzeni wybierz połączenia śrubowe z końcówką; dla dużych obciążeń wybierz połączenia kołnierzowe; jeśli występuje wyraźne obciążenie mimośrodowe, preferowane są wzmocnione modele z błędem obciążenia mimośrodowego ≤ ±0,01%FS.

• Kompatybilność: Upewnij się, że sygnał czujnika odpowiada protokołowi komunikacyjnemu istniejącego urządzenia/PLC. Gdy wiele czujników jest używanych w połączeniu, wybierz modele cyfrowe obsługujące kodowanie adresów, aby uniknąć konfliktów sygnałów. 4) Potwierdzenie dodatkowych wymagań

• Wymagania dotyczące certyfikacji: Scenariusze przeciwwybuchowe wymagają odpowiedniego certyfikatu klasy przeciwwybuchowej (np. Ex d I dla kopalni węgla, Ex ia IIC T6 dla przemysłu chemicznego), przemysł spożywczy wymaga certyfikatu FDA/GMP, a scenariusze miernictwa wymagają certyfikatu CMC.

• Funkcje specjalne: do ważenia dynamicznego wybierz modele z czasem reakcji ≤ 5 ms; do zdalnego monitorowania wybierz modele inteligentne z modułami bezprzewodowymi LoRa/NB-IoT; do zastosowań w wysokich temperaturach wybierz specjalne modele z czujkami kompensacji temperatury.

Podsumowanie

Czujnik ważenia typu szprychowego charakteryzuje się kluczowymi zaletami takimi jak „duża odporność na obciążenia mimośrodowe, kompaktowa konstrukcja i wysoka stabilność”, co rozwiązuje problem dokładnego ważenia przy obciążeniach średnich i niskich, ograniczonej przestrzeni oraz warunkach obciążenia mimośrodowego. Doświadczenie użytkownika skupia się na wygodnej instalacji, braku konieczności dbania o konserwację oraz wiarygodności danych. 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 ściśle przestrzegać zasad montażu siły wzdłuż osi oraz regularnej kalibracji, aby zapewnić długotrwałą i stabilną pracę. Nadaje się do zastosowań w wagach przemysłowych, maszynach budowlanych, kontrolowaniu procesów i innych dziedzinach, stanowi idealne rozwiązanie czujnikowe do ważenia przy obciążeniach średnich i niskich oraz specjalnych warunkach montażu.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry