Czujnik obciążenia typu szprychowego CZL204

Wprowadzenie do produktu

Typ szprychowy komórkach wagowych to elementy wykrywające siłę oparte na zasadzie tensorezystancyjnej, z elastomerem w kształcie szprychy jako strukturą główną. Gdy są poddawane działaniu siły, odkształcenie elastomeru powoduje zmianę rezystancji tensometru, która jest następnie przekształcana w mierzalne sygnały elektryczne. Łączą one zalety takie jak kompaktowa konstrukcja i doskonała odporność na obciążenia mimośrodowe oraz są powszechnie stosowane w zastosowaniach ważących o średnim i niskim obciążeniu oraz ograniczonej przestrzeni. Poniżej przedstawiono szczegółowe wyjaśnienie od podstawowych wymiarów, aby spełnić potrzeby produkt wyboru, oceny technicznej i tworzenia rozwiązań:

1. Funkcje i cechy produktu

Kluczowe cechy

• Projekt konstrukcyjny: Zastosowano całkowitą konstrukcję szprychową (tarcza 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/siły boczne (zdolność wytrzymywania siły obciążenia mimośrodowego na poziomie ±15% - ±20% nominalnego obciążenia), skutecznym rozpraszaniem oddziaływania obciążeń nieosiowych oraz wysoką stabilnością nośności.

• Wydajność dokładności: Klasa dokładności obejmuje zakres C2 - C6, modele mainstreamowe osiągają klasę C3. Błąd nieliniowości ≤ ±0,02%WS, błąd powtarzalności ≤ ±0,01%WS, dryft zera kontrolowany na poziomie ≤ ±0,003%WS/℃, a także dobra retencja dokładności w warunkach dynamicznych obciążeń przerywanych.
• Materiał i ochrona: Elastomer wykonany jest zazwyczaj ze stali stopowej (granica plastyczności ≥ 900 MPa) lub ze stali nierdzewnej 304/316L, a powierzchnia jest pasywowana lub niklowana w celu zwiększenia odporności na korozję; klasa ochrony to zazwyczaj IP66/IP67, a specjalne modele na zamówienie osiągają stopień IP68, co czyni je odpowiednimi dla wilgotnych i pylistych środowisk przemysłowych.
• Zgodność montażowa: Górna i dolna powierzchnia końcowa wyposażone są w mocowanie śrubowe lub połączenie kołnierzowe, niektóre modele obsługują adaptację gwintową. Wysokość montażowa jest niska (minimalnie 18 mm), co czyni je odpowiednimi dla ciasnych przestrzeni, podlegających głównie siłom pionowym, mogą być stosowane samodzielnie lub w wielu kombinacjach.

Podstawowa funkcja

• Wykrywanie wartości masy/sił: Obsługuje ważenie statyczne i quasi-dynamiczne (czas reakcji ≤ 8 ms), zakres pomiarowy obejmuje 0,1 t – 200 t. Typowe zastosowania skupiają się w zakresie 1 t – 50 t, a niektóre modele na zamówienie mogą spełniać specjalne wymagania powyżej 200 t.
• Wyjście sygnału: Zapewnia standardowe sygnały analogowe (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) oraz sygnały cyfrowe (RS485/Modbus RTU). Niektóre inteligentne modele obsługują protokół CANopen i mogą być bezpośrednio podłączone do systemów PLC, DCS oraz systemów zarządzania ważenia.
• Dodatkowe funkcje: Integruje kompensację temperatury w szerokim zakresie (-30°C ~ 80°C), posiada ochronę przed przeciążeniem (150% - 250% nominalnego obciążenia), modele przeciwwybuchowe posiadają certyfikat Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, a niektóre modele wyposażone są w projekt kabla chroniący przed pęknięciem.
• Długoterminowa 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: Aby rozwiązać problem nadmiernego błędu tradycyjnych czujników pod obciążeniem nieosiowym, dzięki optymalizacji przekazywania siły w strukturze szprych, błąd obciążenia mimośrodowego jest kontrolowany na poziomie ±0,03% FS, co rozwiązuje problemy z dokładnością w przypadkach takich jak mimośród silosów czy uderzenia materiału.
• Trudna instalacja w ciasnych przestrzeniach: Dzięki swoim konstrukcyjnym cechom „krótki i gruby” (średnica 50–200 mm, wysokość 20–80 mm) rozwiązuje problemy adaptacyjne montażu w warunkach ograniczonej przestrzeni, takich jak wnętrze urządzeń, małe przyrządy ważące oraz wbudowane moduły wagowe, bez konieczności dodatkowej, nadmiarowej przestrzeni.
• Narażony na uszkodzenia przy wibracjach i uderzeniach: Rozkład naprężeń w elastomerze typu szprychowego jest bardziej jednolity, a jego odporność na uderzenia zwiększona o ponad 30% w porównaniu z czujnikami typu słupkowego, co skutecznie zapobiega trwałemu odkształceniom sensora w warunkach takich jak drgania mechaniczne czy uderzenia spadającego materiału, przedłużając tym samym jego żywotność.
• Niewystarczająca adaptowalność do różnych scenariuszy: Dzięki ulepszeniu materiału (np. stal nierdzewna 316L) oraz wzmocnionej ochronie (IP68) rozwiązany został problem korozji czujników w wilgotnych i agresywnych środowiskach chemicznych, takich jak przetwórstwo żywności czy dawkowanie chemikaliów, a model przeciwwybuchowy spełnia wymagania bezpieczeństwa w miejscach zagrożonych wybuchem.
• Skomplikowana integracja i łączenie systemów: Obsługuje różne typy sygnałów wyjściowych oraz najpopularniejsze protokoły przemysłowe, rozwiązuje problemy kompatybilności z PLC różnych marek (takich jak Mitsubishi, Schneider) oraz przyrządami wagowymi, redukując inwestycje w dodatkowe urządzenia pośredniczące, takie jak konwertery sygnału.

3. doświadczenie użytkownika

• Wygoda instalacji: Standardowe otwory montażowe na końcach i powierzchnie odniesienia pozycjonujące, wraz z dedykowanymi uszczelkami montażowymi i śrubami dociskowymi, umożliwiają pozycjonowanie poziome bez konieczności użycia profesjonalnych narzędzi kalibracyjnych. Montaż i uruchomienie pojedynczego czujnika może wykonać jedna osoba w ciągu 30 minut.
• Obsługa i kalibracja: Obsługuje jednoprzyciskowe zerowanie oraz kalibrację dwupunktową urządzenia, upraszcza proces kalibracji (wymagane są jedynie standardowe obciążenia o wartości 20% i 100% nominalnego obciążenia), a model cyfrowy umożliwia zdalną kalibrację i konfigurację parametrów za pomocą oprogramowania na komputerze nadrzędnym, co zmniejsza próg trudności obsługi.
• Niskie koszty utrzymania: Całkowicie uszczelniona konstrukcja ogranicza przedostawanie się kurzu i wilgoci, przy średnim rocznym współczynniku awaryjności ≤ 0,3%; zaciski terminali posiadają projekt antywibracyjny, a interfejs kablowy charakteryzuje się uszczelnieniem wodoodpornym i pyłoszczelnym. W codziennym użytkowaniu wymagane jest jedynie czyszczenie co kwartał oraz kontrola punktu zerowego, co oznacza niewielki nakład pracy konserwacyjnej.
• Zwrotne dane: Fluktuacja danych statycznego ważenia ≤ ±0,005%WS, bez widocznego opóźnienia 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.
• Doświadczenie kompatybilności: Kompatybilny z ponad 95% urządzeń sterujących wagowych dostępnych na rynku, obsługuje automatyczne rozdzielanie obciążenia przy równoległym wykorzystaniu wielu czujników, eliminując potrzebę dodatkowych wyrównywaczy; inteligentny model może być bezpośrednio podłączony do platformy przemysłowego IoT, umożliwiając zdalne monitorowanie danych.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Produkcja przemysłowego sprzętu ważącego

• Wagi platformowe i podłogowe małej i średniej wielkości: Podstawowe jednostki czujników dla wag platformowych i podłogowych o zakresie 1-50 t, z kompaktową konstrukcją odpowiednią do montażu wewnętrznego w urządzeniach ważących oraz właściwościami zapobiegającymi obciążeniu mimośrodowemu, co gwarantuje spójność dokładności na różnych pozycjach ważenia (np. wagi cenotwórcze w supermarkecie, wagi podłogowe do obrotu w warsztacie).

• 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 ładowarek/łopat: Zainstalowane w układzie hydraulicznym skrzyni, waży pośrednio poprzez wykrywanie ciśnienia hydraulicznego, konstrukcja szprychowa charakteryzuje się wysoką odpornością na wibracje i uderzenia, dostosowując się do trudnych warunków pracy maszyn budowlanych, z dokładnością do ±0,5%WS.

• 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) Sterowanie procesami przemysłowymi

• Ważenie małych i średnich zbiorników/silosów materiałowych: Ważenie zbiorników dawkujących i silosów buforowych w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym, z czterema czujnikami zamontowanymi symetrycznie, cechą antyprzeciążeniową chroniącą przed mimośrodowym obciążeniem, rozwiązującą problem przesunięcia środka ciężkości zbiorników materiałowych oraz współpracującą z systemem sterowania w celu osiągnięcia dokładnego dozowania.

• Ważenie maszyn pakujących: Moduły ważenia dynamicznego dla maszyn pakujących sypkie materiały i maszyn napełniających cieczami, o czasie reakcji ≤8 ms, spełniające wymagania szybkiego pakowania, z dokładnością utrzymywaną w granicach ±0,1% zakresu pomiarowego (FS), zapewniające zgodność pomiarów pakowania.

4) Badania materiałowe i sprzęt do badań naukowych

• Maszyny do badania rozciągania/ściskania: Pomiar statycznej wartości siły w testach wytrzymałości materiałów, dokładność klasy C2 spełnia wymagania badań naukowych, konstrukcja szprychowa zapewnia równomierne rozłożenie naprężeń, gwarantując powtarzalność i dokładność danych testowych.

• Urządzenia do badania zmęczenia: monitorowanie obciążenia podczas badań trwałości zmęczeniowej elementów, z żywotnością cykliczną ≥10⁷ razy oraz stabilnymi właściwościami mechanicznymi, pozwalające na spełnienie wymagań długotrwałych eksperymentów testowych.

5) Zastosowania w przemyśle specjalnym

• Przemysł spożywczy i farmaceutyczny: czujniki ze stali nierdzewnej 316L o klasie higienicznej, z polerowaniem powierzchni (Ra ≤0,8 μm), zgodne ze standardami GMP, stosowane do ważenia surowców, dawkowania produktów gotowych i innych procesów, ułatwiające czyszczenie i dezynfekcję.

• Górnictwo i metalurgia: wysokotemperaturowe czujniki typu szprychowego (zakres kompensacji temperatury -40°C~120°C), stosowane w urządzeniach sortujących rudę oraz do ważenia kuźni metalurgicznych, zdolne do działania w warunkach wysokich temperatur 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) oraz zweryfikować kompatybilność 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 i 10–30 N·m dla stali nierdzewnej), unikając przeciągania, 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. przetwornice częstotliwości i kable wysokiego napięcia).

• Ochrona i obróbka: Podczas instalacji w warunkach zewnętrznym lub wilgotnym należy użyć wodoodpornego rozdzielacza do uszczelnienia połączeń kablowych, a na odsłoniętej części czujnika można zamontować osłonę przed pyłem; w środowisku agresywnym chemicznie należy nałożyć specjalne antykorozyjne pokrycie na nieobciążone powierzchnie.

2) Kalibracja i uruchomienie

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

• 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 standardowych warunków (-30°C ~ 60°C) wybierz modele zwykłe; dla wysokich temperatur (60°C ~ 120°C) wybierz modele ze kompensacją temperatury; dla niskich temperatur (-50°C ~ -30°C) wybierz modele odporne 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 wnętrz suchych, ≥ IP66; dla zewnętrznych/ wilgotnych środowisk, ≥ IP67; dla podwodnych lub pylistych środowisk, ≥ IP68.

3) Montaż i kompatybilność systemu

• Sposób montażu: Dla wąskich przestrzeni, wybrać połączenia śrubowe na powierzchni czołowej; dla dużych obciążeń, wybrać połączenia kołnierzowe; jeśli występuje znaczne obciążenie mimośrodowe, preferowane są modele wzmocnione z błędem obciążenia mimośrodowego ≤ ±0,01%WS.

• Kompatybilność: Upewnić się, że sygnał czujnika jest zgodny z protokołem komunikacyjnym istniejącego urządzenia/PLC. W przypadku użycia wielu czujników jednocześnie, należy wybrać modele cyfrowe obsługujące kodowanie adresów, aby uniknąć konfliktów sygnałów. 4. Potwierdzenie dodatkowych wymagań

• Wymagania certyfikacyjne: Scenariusze przeciwwybuchowe wymagają odpowiedniego certyfikatu klasy przeciwwybuchowej (np. Ex d I dla kopalń węgla, Ex ia IIC T6 dla przemysłu chemicznego), przemysł spożywczy wymaga certyfikatu FDA/GMP, a scenariusze pomiarowe 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 obciążenia typu szprychowy charakteryzuje się „dużą odpornością na obciążenia mimośrodowe, kompaktową konstrukcją i wysoką stabilnością” jako głównymi zaletami, rozwiązując przede wszystkim problemy dokładnego ważenia przy średnich i niskich obciążeniach, ograniczonej przestrzeni montażowej oraz warunkach obciążenia mimośrodowego. Doświadczenie użytkownika skupia się na łatwej instalacji, braku potrzeby kłopotliwego serwisowania i niezawodnych danych. Przy doborze modelu konieczne jest najpierw ustalenie czterech podstawowych wymagań: zakresu, dokładności, przestrzeni instalacyjnej i środowiska pracy, a następnie podjęcie decyzji z uwzględnieniem kompatybilności systemu i dodatkowych funkcji; w trakcie użytkowania należy ściśle przestrzegać zasady instalacji siły osiowej oraz regularnych kalibracji, aby zapewnić długotrwałą i stabilną pracę. Nadaje się do zastosowań w przyrządach wagowych przemysłowych, maszynach budowlanych, sterowaniu procesami i innych dziedzinach, stanowi idealne rozwiązanie czujnikowe dla scenariuszy ważenia przy średnich i niskich obciążeniach oraz specjalnych warunkach montażu.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry