Датчик взвешивания консольной балки CZL801L2

Тензометрический датчик с консольной балкой представляет собой чувствительный к силе элемент обнаружения, основанный на принципе тензосопротивления, в котором эластичное тело в форме консольной балки, закреплённое на одном конце и подвешенное на другом, является его основной структурой. При воздействии силы изгибная деформация балки вызывает изменение сопротивления тензодатчика, которое затем преобразуется в стандартизированные электрические сигналы. Он сочетает в себе такие преимущества, как средний диапазон нагрузки, гибкость монтажного пространства и высокая устойчивость к ударным воздействиям, и широко используется в случаях сосредоточенных нагрузок среднего и низкого уровня, например, в промышленных емкостях для материалов, платформенных весах и ленточных весах. Ниже приведены подробные данные по основным аспектам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Характеристики продукта и основные особенности функций

1) Конструктивное исполнение: Использует интегрированную консольную балку (толщина балки 8–50 мм, длина 50–300 мм) с несколькими комплектами монтажных отверстий на неподвижном конце для повышения устойчивости. Напряжение в точке приложения нагрузки сосредоточено в средней части балки, что позволяет измерять вертикально направленные сосредоточенные нагрузки; обладает высокой ударопрочностью (выдерживает мгновенные удары 200–300 % от номинальной нагрузки) и высокой эффективностью передачи напряжения.

2) Точностные характеристики: Класс точности охватывает диапазон C3–C6, основные модели достигают класса C3. Погрешность нелинейности ≤ ±0,02%FS, погрешность воспроизводимости ≤ ±0,01%FS, дрейф нуля ≤ ±0,003%FS/℃, стабильность точности превосходит аналогичные датчики в средних диапазонах нагрузок 50 кг – 5 т.

3) Материалы и защита: Упругий элемент обычно изготавливается из легированной стали (Q235, 40CrNiMoA) или нержавеющей стали 304/316L, поверхность подвергается дробеструйной обработке и удалению ржавчины с последующим никелированием (для легированной стали) или пассивацией (для нержавеющей стали); степень защиты обычно составляет IP66/IP67, а в промышленных тяжелонагруженных моделях — до IP68, что делает их пригодными для сложных промышленных условий, таких как запыленность и влажность.

4) Совместимость при установке: Фиксированный конец поддерживает крепление болтами или сварку, а нагруженный конец может соединяться с помощью резьбы, фланцев или упорных головок, подходит для установки в различных положениях — снизу, сбоку и т.д. оборудования, может использоваться как отдельно, так и параллельно, обладает высокой гибкостью комбинирования.

Основные функции

1)Измерение усилия среднего диапазона: Ориентирован на статическое/квазидинамическое взвешивание средних и низких нагрузок (время отклика ≤ 7 мс) с диапазоном измерений от 50 кг до 20 т, при этом типичные применения сосредоточены в диапазоне от 1 т до 10 т. Некоторые тяжелые модели могут быть расширены до 50 т, что удовлетворяет потребности большинства промышленных сценариев со средними нагрузками.

2) Стандартизированный выходной сигнал: Предоставляет аналоговые сигналы (4–20 мА, 0–5 В, 0–10 В) и цифровые сигналы (RS485/Modbus RTU), а некоторые промышленные модели поддерживают протокол HART, что позволяет подключаться напрямую к ПЛК, системам DCS и системам управления взвешиванием без дополнительных модулей согласования сигналов.

3) Функция защиты безопасности: Включает температурную компенсацию в широком диапазоне температур (-20 °С ~ 80 °С), имеет защиту от перегрузки (150% - 250% от номинальной нагрузки, модели из легированной стали могут достигать 300%), взрывозащищённые модели сертифицированы по стандартам Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, некоторые модели оснащены разъёмами, предотвращающими вырывание кабеля.

4)Долгосрочная надёжность : Срок службы по усталостным нагрузкам ≥ 10⁶ циклов, годовой дрейф не более ±0,015% НВ при номинальной нагрузке, подходит для сценариев длительной непрерывной эксплуатации, таких как промышленные производственные линии и мониторинг ёмкостей для материалов.

2. Основные решаемые проблемы

1) Сложность установки оборудования на краю: Отвечая на ограничения традиционных датчиков, требующих симметричной установки, "однокончательная фиксированная" структура подъемной балки может быть установлена непосредственно на нижнем краю оборудования или на стороне брекета, решая проблему недостаточного места установки в центре оборудования, такого как ба

2) Измерение сосредоточенной нагрузки на средних расстояниях: В среднем диапазоне от 1t до 10t, благодаря оптимизированной конструкции напряжения тела луча, погрешность измерения концентрированной нагрузки контролируется в пределах ± 0,02%FS, отвечая требованиям точности сценариев средней нагрузки, таких как промышленное партирование и взвешивание готовой продукции

3)Ущерб от динамической ударной нагрузки: Характеристики деформации буфера консольной балки из эластомера позволяют эффективно поглощать мгновенные удары, вызванные падением материала и вибрацией оборудования, решая проблемы легкого повреждения и дрейфа точности традиционных датчиков в динамических условиях.

4) Взвешивание с комбинированием нескольких датчиков: Датчики имеют хорошую согласованность (ошибка ≤ ± 0,01% FS для одной и той же партии), поддерживают взвешивание 2 - 4 параллельных комбинаций и решают проблемы суперпозиции веса и однородности точности в сценариях с распределенными силами, такими как большие весы платфор

5) Адаптация к жестким промышленным условиям: За счет использования высокопрочной легированной стали и конструкции с уровнем защиты IP67 и выше решены проблемы коррозии датчиков и аномалий сигнала в условиях запыленности (например, шахты), влажности (например, химическая промышленность) и слабой коррозии (например, гальваника).

3. пользовательский опыт

1) Высокая гибкость установки: Стандартизированные монтажные отверстия на неподвижном конце совместимы с различными конструкциями оборудования, что устраняет необходимость в профессиональных инструментах позиционирования. Калибровку установки можно выполнить с помощью уровня, а один человек может завершить крепление и подключение одного датчика в течение 20 минут.

2) Простая эксплуатация и калибровка: Поддерживается функция обнуления весового прибора одной кнопкой; процесс трёхточечной калибровки (25%, 50%, 100% номинальной нагрузки) подходит для средних диапазонов; цифровая модель может удалённо выполнять настройку параметров и калибровку через программное обеспечение главного компьютера.

3) Контролируемая стоимость обслуживания: Полностью герметичная конструкция уменьшает проникновение пыли, среднегодовая частота отказов ≤ 0,5 %; основные компоненты ( тензодатчики , терминалы) упакованы отдельно, и локальные неисправности могут быть отремонтированы отдельно без необходимости полной замены.

4) Стабильная передача данных: Статические колебания измеряемых данных ≤ ±0,005 %FS, быстрый отклик и отсутствие запаздывания в квазидинамических условиях (например, на ленточном конвейере); цифровая модель оснащена функцией диагностики неисправностей, обеспечивающей своевременные оповещения о таких аномалиях, как перегрузка и пониженное напряжение.

5) Высокая адаптивность к комбинированию: При параллельном подключении нескольких датчиков поддерживается автоматическое распределение нагрузки, что исключает необходимость в дополнительном уравнителе, соответствует требованиям проектирования платформенных весов и емкостей для материалов различных размеров и снижает сложность интеграции системы.

4. Типовые сценарии применения

1) Взвешивание промышленных емкостей/бункеров для материалов
• Емкости для химического сырья: взвешивание емкостей для хранения химического сырья объемом 1–10 т, с симметричной установкой 2–4 тензодатчиков консольного типа на опорной раме емкости. Изготовлены из легированной стали, устойчивой к коррозии, степень защиты IP67 подходит для влажной среды цеха, точность ±0,02 %FS обеспечивает точное измерение запасов.

• Бункеры для корма/муки: Взвешивание дозирующих бункеров в производстве переработки зерна, с установкой датчиков на опорные стойки в нижней части бункера. Антивибрационная конструкция обеспечивает устойчивость к ударным нагрузкам от падающего материала и в сочетании с системой управления позволяет точную подачу.

2) Взвешивание ленточных весов/конвейеров
• Промышленные ленточные весы: Взвешивание лент конвейеров для сыпучих материалов на шахтах и электростанциях, с установкой датчиков на кронштейны роликоопор, воспринимающих суммарную нагрузку от ленты и материала. Время отклика ≤ 7 мс обеспечивает адаптацию к непрерывным процессам транспортировки, точность измерения ±0,1%.

• Конвейер: Используется для встроенного взвешивания и сортировки в электронной и пищевой промышленности. Датчики встроены в нижнюю часть конвейера для обнаружения веса продукта в режиме реального времени и подключения к механизму сортировки. Средняя точность соответствует потребностям массового производства.

3) Весы для средних и малых грузовиков/платформенные весы

• Платформенные весы для мастерской: платформенные весы для мастерской с грузоподъемностью 1–5 т. Четыре сдвиговых датчика установлены по четырем углам корпуса весов. Фиксированный конец крепится к земле, а несущий конец воспринимает нагрузку от корпуса весов. Способность противостоять внецентренной нагрузке обеспечивает постоянную точность взвешивания в разных положениях.

• Весы для погрузчика: портативное устройство для взвешивания грузов на погрузчике. Датчики установлены на каретке вил погрузчика и воспринимают вертикальную нагрузку от груза. Материал из легированной стали устойчив к ударам, подходит для динамических условий взвешивания при работе погрузчика.

4) Управление усилием автоматизированного оборудования

• Контроль давления в штамповочном оборудовании: регулировка давления в небольших штамповочных станках. Датчики устанавливаются между штамповочной головкой и корпусом машины, обеспечивая постоянную обратную связь по значению усилия штамповки и предотвращая повреждение пресс-формы из-за перегрузки. Точность ±0,01 %FS гарантирует качество штамповки.

• Управление силой роботизированной сборки: контроль давления в процессе сборки промышленных роботов. Датчики сдвиговой балки интегрированы на конце роботизированной руки для измерения давления при сборке и регулировки прилагаемого усилия, подходят для сборки автомобильных деталей и электронных компонентов.

5) Применение в специализированных отраслях

• Взрывоопасные условия: взрывозащищенное взвешивающее оборудование для угольных шахт и нефтегазовой промышленности. Используются взрывозащищенные датчики сдвиговой балки типа Ex d IIB T4, установленные во взрывозащищенные взвешивающие коробки, чтобы соответствовать требованиям безопасности в взрывоопасных средах.

• Агрессивные среды: оборудование для взвешивания в гальванической и химической промышленности. Датчики изготовлены из нержавеющей стали 316L с поверхностной пассивацией, устойчивы к кислотам и щелочам, подходят для таких задач, как определение концентрации гальванических растворов и взвешивание химических реагентов.

5. Инструкции по использованию (практическое руководство)

1) Процесс установки

• Подготовка: Очистите поверхность установки (убедитесь, что она ровная, без масла и погрешность плоскостности ≤0,1 мм/м), проверьте внешний вид датчика (отсутствие деформации корпуса балки и повреждений кабеля), выберите монтажные болты с резьбой M12–M24 в зависимости от диапазона.

• Позиционирование и крепление: закрепите фиксированный конец датчика к кронштейну оборудования болтами, чтобы обеспечить надежную фиксацию без люфта; несущий конец должен плотно прилегать к несущей конструкции, чтобы нагрузка действовала строго вертикально на балку, исключая боковые и крутящие усилия.

• Требования к подключению проводов: Для аналоговых сигналов соблюдайте правило подключения проводов «красный — питание +, чёрный — питание -, зелёный — сигнал +, белый — сигнал -»; для цифровых сигналов подключайтесь согласно соответствующим контактам протокола Modbus; провода должны быть удалены от сильных источников помех, таких как преобразователи частоты, на расстояние не менее 15 см.

• Защитная обработка: при установке на открытом воздухе необходимо установить защитный кожух от дождя; в условиях повышенной влажности соединения кабелей следует герметизировать с помощью водонепроницаемых распределительных коробок; в агрессивной среде на ненагруженные поверхности датчика следует нанести специальное антикоррозионное покрытие.

2) Калибровка и наладка

• Калибровка нуля: включите питание и прогрейте в течение 30 минут, затем выполните команду «калибровка нуля», чтобы убедиться, что нулевой выход находится в пределах ±0,002% от полной шкалы. Если отклонение слишком велико, проверьте надежность установки и наличие боковой нагрузки.

• Калибровка нагрузки: последовательно устанавливайте стандартные грузы в 25 %, 50 % и 100 % от номинальной нагрузки, фиксируйте значения выходного сигнала в каждой точке, устраняйте линейные погрешности с помощью программного обеспечения для калибровки и обеспечьте, чтобы погрешность в каждой точке нагрузки была ≤ допустимому значению класса C3 (±0,02 % НШ).

• Проверка линейности: равномерно выберите 5 контрольных точек в диапазоне, проверьте линейность выходного сигнала, погрешность линейности должна быть ≤ ±0,015% от полной шкалы, и обеспечьте стабильность точности на средних участках шкалы.

3) Техническое обслуживание

• Регулярный осмотр: ежемесячно очищайте пыль и масло с поверхности датчика, проверяйте затяжку крепёжных болтов; раз в квартал выполняйте калибровку нулевой точки, а ежегодно — полную калибровку и проверку характеристик.

• Устранение неисправностей: при смещении данных сначала проверьте напряжение питания (должно быть стабильным в диапазоне 12–24 В постоянного тока); при аномальных показаниях проверьте наличие перегрузки (превышение 300% от номинальной нагрузки может привести к повреждению) или деформации балки, при необходимости замените датчик.

6. Метод выбора (точное соответствие требованиям)

1) Определение основных параметров

• Выбор диапазона: выберите модель с диапазоном в 1,3–1,6 раза больше фактической максимальной нагрузки (например, при максимальной нагрузке 5 т можно выбрать датчик на 6,5–8 т), чтобы обеспечить запас по ударной нагрузке и безопасный предел.

• Класс точности: выберите класс C3 (погрешность ≤ ±0,02%НВ) для промышленной метрологии, класс C6 (погрешность ≤ ±0,03%НВ) для общего контроля и модель класса C3 со временем отклика ≤ 7 мс для динамического взвешивания.

• Тип сигнала: выберите аналоговые сигналы (4-20 мА) для традиционных систем управления, цифровые сигналы (RS485) для интеллектуальных систем и модели с модулями беспроводной передачи для сценариев промышленного интернета вещей.

2) Выбор по устойчивости к внешним условиям

• Температура: выберите обычные модели для стандартных условий (-20°C~60°C), модели с компенсацией высокой температуры для высокотемпературных условий (60°C~120°C) и морозостойкие модели для низкотемпературных условий (-40°C~-20°C).

• Среда: выберите легированную сталь (с никелевым покрытием) для сухих условий, нержавеющую сталь 304 для влажных/слабоагрессивных сред, нержавеющую сталь 316L — для сильноагрессивных сред (кислотно-щелочные растворы).

• Класс защиты: ≥IP66 для сухих помещений, ≥IP67 для наружных/влажных условий и ≥IP68 для подводных или запыленных сред.

3) Установка и совместимость системы

• Метод установки: при нижнем монтаже оборудования выбирайте крепление болтами, при боковом — фланцевое соединение; при использовании нескольких датчиков в системе взвешивания выбирайте цифровые модели с поддержкой адресного кодирования для предотвращения конфликтов сигналов.

• Совместимость: убедитесь, что сигнал датчика соответствует протоколу связи существующего счётчика/ПЛК; например, для ПЛК Siemens предпочтительно выбирать модели, поддерживающие протокол Profibus, чтобы снизить сложность интеграции.

4) Подтверждение дополнительных требований

• Требования к сертификации: для взрывоопасных условий требуется соответствующая сертификация по уровню взрывозащиты (Ex d I для угольных шахт, Ex ia IIC T6 для химической промышленности), для метрологических применений — сертификация CMC, для экспортируемых изделий — сертификация OIML.

• Специальные функции: для динамического взвешивания следует выбирать усиленные ударостойкие модели (ударная нагрузка ≥300%FS); для удалённого мониторинга — модели с модулями NB-IoT/LoRa; для высокотемпературных условий — специальные модели с чипами компенсации температуры.

РЕЗЮМЕ

Тензодатчик с консольной балкой обладает ключевыми преимуществами «точность в среднем диапазоне, гибкая установка и высокая устойчивость к ударным нагрузкам» и в основном решает такие задачи, как установка оборудования по краю, измерение сосредоточенной нагрузки и защита от динамических воздействий в промышленных сценариях со средней нагрузкой. Пользовательский опыт сосредоточен на удобстве монтажа, отсутствии необходимости в обслуживании и хорошей совместимости с системой. При выборе модели необходимо сначала определить четыре основных требования: диапазон, точность, место установки и условия окружающей среды, а затем принимать решение с учётом совместимости с системой и дополнительных функций; в процессе эксплуатации следует избегать боковых нагрузок и перегрузок, а также строго соблюдать регулярную калибровку, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу. Датчик подходит для промышленных ёмкостей для материалов, ленточных весов, небольших и средних измерительных приборов и других областей и является основным решением в области промышленного взвешивания при низких и средних нагрузках.