Тензодатчик параллельной балки CZL601

Введение в продукт

Параллельная балка датчиков веса представляют собой чувствительные к силе элементы обнаружения, основанные на принципе деформационного сопротивления, с двойной или одинарной параллельной балкой из упругого материала в качестве основной конструкции. При воздействии силы изгибная деформация балки вызывает изменение сопротивления тензорезисторов, которые затем преобразуются в стандартизированные электрические сигналы. Они сочетают в себе такие преимущества, как высокая точность при малых нагрузках, плоская защита от смещения центра нагрузки и удобство монтажа, и широко используются в сценариях взвешивания на малых диапазонах, измерения плоских усилий и встроенных измерений. Ниже приведены подробные сведения по основным параметрам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Характеристики и функции изделия

Основные характеристики

• Конструктивный дизайн: Использует интегрированную параллельную балочную конструкцию (толщина корпуса балки 2–15 мм, длина 20–150 мм) с равномерным распределением напряжений, сосредоточенных в средней части корпуса балки, способную выдерживать многонаправленные нагрузки в плоскости, обладает высокой устойчивостью к внецентренной нагрузке (способна выдерживать внецентренную нагрузку в плоскости ±20%–±30% от номинальной нагрузки), отсутствуют явные зоны слабого напряжения.
• Точность работы: Классы точности охватывают диапазон C1–C3, модели массового рынка достигают уровня C2. Погрешность нелинейности ≤±0,01% НВ, погрешность воспроизводимости ≤±0,005% НВ, дрейф нуля ≤±0,002% НВ/℃, показатели точности превосходят аналогичные датчики в сценариях малых диапазонов от 0,1 кг до 500 кг.
• Материалы и защита: Упругое тело обычно изготавливается из алюминиевого сплава (для облегчённых вариантов), легированной стали (для традиционных промышленных условий) или нержавеющей стали 304/316L (для агрессивных сред), поверхность обрабатывается анодированием, никелированием или пассивацией; степень защиты обычно составляет IP65/IP67, а для моделей пищевого назначения — до IP68, что подходит для различных сложных условий эксплуатации.
• Совместимость по установке: На нижней части предусмотрены стандартные монтажные отверстия (резьбовые или гладкие), что позволяет закреплять датчик с помощью болтов или клеевого соединения. Некоторые микро-модели могут устанавливаться встраиваемым способом, что подходит для ограниченного пространства настольных весов и автоматизированного оборудования, при этом один элемент может удовлетворять требованиям плоскостного взвешивания.

Основные функции

• Измерение усилия малой нагрузки: Предназначен для статического и квазидинамического взвешивания небольших нагрузок (время отклика ≤ 4 мс) с диапазоном измерений от 0,1 кг до 500 кг. Обычные применения сосредоточены в диапазоне от 1 кг до 200 кг, а микро-модель способна осуществлять измерения в сверхмалом диапазоне — до 0,01 кг.
• Различные типы выходных сигналов: Обеспечивает аналоговые сигналы (4–20 мА, 0–3 В, 0–5 В) и цифровые сигналы (RS485/Modbus RTU, I2C). Микроинтеллектуальная модель интегрирует модуль обработки сигнала и может напрямую подключаться к микроконтроллерам и модулям Интернета вещей (IoT).
• Функция защиты безопасности: Интегрирует компенсацию температуры в широком диапазоне (-10 °C…+70 °C), имеет защиту от перегрузки (150–200 % от номинальной нагрузки, обычно 150 % для моделей из алюминиевого сплава), а некоторые модели оснащены амортизирующей конструкцией, защищающей от ударов.
• Долговременная стабильность: Срок службы по усталости ≥ 10⁷ циклов нагружения, годовой дрейф ≤ ±0,01 % НВ при номинальной нагрузке, подходит для сценариев длительной непрерывной эксплуатации, таких как супермаркеты и лаборатории.

2. Основные решаемые проблемы

• Недостаточная точность в условиях малой нагрузки: Для решения проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков в сценариях с диапазоном ниже 10 кг, за счёт оптимизированного проектирования напряжения несущей балки, погрешность измерения контролируется в пределах ±0,005% НВХ, что соответствует высокоточным требованиям взвешивания продуктов питания, дозирования в фармацевтике и т.д.

•Неточное измерение при внецентренной нагрузке на плоскости: Характеристика равномерного распределения напряжений в параллельной балочной структуре позволяет эффективно компенсировать влияние внецентренной нагрузки, вызванной смещением взвешиваемого объекта, решая проблему точности при нефиксированных положениях размещения материалов в настольных весах и сортировочном оборудовании.

•Сложности интеграции и установки оборудования: Компактная конструкция и гибкий способ установки отвечают требованиям встраиваемой установки в автоматизированное оборудование и бытовую технику с функцией умного дома, устраняя необходимость модификации основной конструкции оборудования и снижая затраты на интеграцию.

• Плохая адаптация к различным условиям окружающей среды: Благодаря улучшению материалов и уровня защиты решены проблемы повреждения датчиков и смещения сигналов в условиях повышенной влажности (например, взвешивание морепродуктов), коррозии (например, взвешивание химических реагентов) и запылённости (например, переработка муки).

•Давление затрат на малогабаритные устройства: Один датчик может удовлетворить требования к плоскостному взвешиванию, что исключает необходимость использования нескольких датчиков в комбинации. Кроме того, использование алюминиевого сплава снижает вес и стоимость изделия, решая проблему контроля затрат на малогабаритные весы и потребительскую электронику.

3. пользовательский опыт

• Ультраупрощённая установка: Стандартизированные монтажные отверстия и базовые поверхности позиционирования исключают необходимость применения профессиональных калибровочных инструментов. Установка может быть выполнена с помощью обычной отвёртки, требования к плоскостности невысокие (≤0,1 мм/м), один человек может завершить настройку в течение 10 минут.

• Низкий порог эксплуатации: Поддерживает одноклавишную настройку нуля и калибровку в одной точке для измерительных приборов (требуется только эталонный груз, составляющий 100% от номинальной нагрузки). Цифровые модели можно быстро откалибровать с помощью компьютерного программного обеспечения, что позволяет легко работать даже неспециалистам.

• Крайне низкая стоимость обслуживания: Полностью герметичная конструкция уменьшает проникновение пыли и влаги, среднегодовая частота отказов ≤0,2%. Модели из алюминиевого сплава обладают малым весом (минимум всего 5 г), их легко заменять, а во время обслуживания нет необходимости разбирать крупные конструкции.

•Точная передача данных: Статические показания измерений имеют колебания ≤±0,003% от предела шкалы, без задержек в квазидинамических режимах. Цифровые модели оснащены встроенной функцией компенсации дрейфа нуля, что исключает необходимость частой калибровки и обеспечивает высокую стабильность данных.

• Хорошая совместимость интеграции: Микромодели имеют небольшой размер (минимальные габариты 20 мм × 10 мм × 5 мм), могут быть встроены внутрь умных устройств без влияния на дизайн внешнего вида устройства. Выходной сигнал совместим с основными малогабаритными контроллерами, поддерживает функцию Plug and Play.

4. Типовые сценарии применения

1) Гражданские и коммерческие приборы для взвешивания лёгких грузов

• Супермаркетные весы с определением цены / электронные платформенные весы: основные измерительные элементы для весов с диапазоном 3–30 кг, отличаются лёгкой конструкцией из алюминиевого сплава, свойством компенсации внецентренной нагрузки, обеспечивающим стабильную точность взвешивания при размещении груза в разных позициях, погрешность ≤ ±1 г.

• Электронные весы для экспресс-доставки: оборудование для взвешивания 1–50 кг, изготовлено из нержавеющей стали, устойчиво к загрязнениям и легко очищается, степень защиты IP67, подходит для влажной и запылённой среды пунктов экспресс-доставки, поддерживает быстрое и непрерывное взвешивание.

• Кухонные весы/весы для выпечки: высокоточные кухонные весы диапазоном 0,01–5 кг, с микросенсорами параллельной балки, обеспечивают точность на уровне миллиграммов, цифровой выход сигнала совместим с дисплеями высокой четкости, удовлетворяют потребность в точном дозировании ингредиентов.

2）Промышленное автоматизированное оборудование

• Оборудование для автоматической сортировки: весовые сортировщики в пищевой и металлообрабатывающей промышленности, устанавливаемые под конвейерной лентой сортировки, осуществляют реальное измерение веса продукции и взаимодействуют с механизмом сортировки, обеспечивая точность сортировки до ±0,1 г.

• Контроль материалов на сборочной линии: обнаружение отсутствия материалов на линиях сборки электронных компонентов, определение отсутствия деталей посредством взвешивания (например, при сборке аккумуляторов мобильных телефонов), время реакции ≤ 4 мс, подходит для высокоскоростных сборочных линий.

• Количественный контроль упаковочных машин: количественное взвешивание для упаковочных машин мелких частиц/порошков, модели точности класса C2 обеспечивают погрешность веса на пакет ≤ ±0,2%, что соответствует метрологическим стандартам.

3) Пищевая и фармацевтическая промышленность

• Взвешивание фармацевтических ингредиентов: взвешивание сырья малых дозировок (0,1–10 кг) в фармацевтической промышленности, материал — нержавеющая сталь 316L + сертификация GMP, поверхность отполирована, без мертвых углов, легко поддается дезинфекции и стерилизации, точность ≤ ±0,01% от диапазона измерения.

• Взвешивание водных биоресурсов/мяса: оборудование для нарезки и взвешивания на скотобойнях и рынках морепродуктов, конструкция с защитой от воды и коррозии (IP68), может мыться непосредственно водой, подходит для влажных условий эксплуатации с высоким содержанием влаги.

4) Научные исследования и испытательное оборудование

• Взвешивание при биологических экспериментах: взвешивание реагентов и образцов в лабораториях, модели ультрамалого диапазона (0,01–1 кг) соответствуют высокоточным требованиям культивирования микроорганизмов и дозирования химических реагентов.

• Измерение усилия медицинского оборудования: измерение силы/веса для реабилитационного оборудования (например, динамометров для кисти руки) и медицинских весов (детские весы), конструкция из легкого алюминиевого сплава повышает портативность оборудования, точность до ±0,005% от полной шкалы.

5) Умная бытовая электроника и устройства Интернета вещей (IoT)

• Умная бытовая техника: определение веса белья в стиральных машинах и взвешивание контейнеров с кофейными зёрнами в кофемашинах, микровстраиваемые датчики обеспечивают интеллектуальное управление устройствами, улучшая пользовательский опыт.

• Терминал Интернета вещей: контроль веса на умных полках и в умных мусорных баках, энергоэффективные цифровые модели поддерживают беспроводную передачу данных по NB-IoT, подходят для сценариев удалённого управления через IoT.

5. Инструкции по использованию (практическое руководство)

1) Процесс установки

• Подготовка: Очистите поверхность установки (удалите масляные пятна и заусенцы), проверьте внешний вид датчика (отсутствие деформации корпуса балки и повреждений кабеля), выберите соответствующие монтажные болты в зависимости от диапазона измерения (избегайте использования высокопрочных болтов для моделей из алюминиевого сплава).

• Позиционирование и крепление: Устанавливайте датчик горизонтально на несущую поверхность, обеспечивая вертикальное воздействие нагрузки непосредственно над корпусом балки (избегайте боковых ударов); затягивайте болты с помощью динамометрического ключа (5–10 Н·м для моделей из алюминиевого сплава, 10–20 Н·м для легированной стали), чтобы не повредить корпус балки чрезмерным затягиванием.

• Схема подключения: Для аналоговых сигналов соблюдайте подключение по схеме «красный — питание +, чёрный — питание –, зелёный — сигнал +, белый — сигнал –»; для цифровых сигналов подключайтесь согласно распиновке; при подключении микро-модели избегайте натяжения кабеля, рекомендуется оставить 5 см запаса по длине.

• Защитная обработка: в условиях повышенной влажности герметизируйте соединитель кабеля водонепроницаемой лентой; в пищевой промышленности своевременно очищайте поверхность датчика после использования, чтобы избежать коррозии от остатков материалов.

2) Калибровка и наладка

• Калибровка нуля: включите питание и прогрейте в течение 10 минут, выполните команду «калибровка нуля», убедитесь, что выходной сигнал нуля находится в пределах ±0,001% НВ, и если отклонение слишком велико, проверьте, является ли монтажная поверхность ровной.

• Калибровка нагрузки: установите эталонный груз, эквивалентный 100% номинальной нагрузки (в случаях с малым диапазоном измерений используйте эталонные гири), зафиксируйте значение выходного сигнала, скорректируйте погрешность с помощью прибора или программного обеспечения и убедитесь, что погрешность ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (класс C2 ≤ ±0,01% НВ).

• Испытание на внецентренную нагрузку: разместите одинаковый груз в разных положениях на несущей поверхности датчика, наблюдайте за стабильностью показаний, отклонение должно быть ≤ ±0,02 %НВ; в противном случае отрегулируйте горизонтальность установки.

3) Техническое обслуживание

• Плановый осмотр: еженедельно очищайте поверхность датчика, ежемесячно проверяйте надежность подключения проводов; калибруйте коммерческие весоизмерительные приборы раз в квартал, лабораторное оборудование — ежемесячно.

• Устранение неисправностей: при уходе показаний сначала проверьте напряжение питания (стабильное значение 5–24 В постоянного тока, обычно 5 В для миниатюрных моделей); при аномальных показаниях проверьте наличие перегрузки (модели из алюминиевого сплава склонны к необратимой деформации при перегрузке), при необходимости замените датчик.

6. Метод выбора (точное соответствие требованиям)

1) Определение основных параметров

• Выбор диапазона: выберите модель с учетом 1,2–1,4 от максимального фактического веса (например, при максимальной нагрузке 10 кг можно выбрать датчик на 12–14 кг). Избегайте выбора слишком большого диапазона при малых нагрузках, чтобы не допустить недостаточной точности.

• Класс точности: для лабораторных и медицинских применений выбирайте класс C1 (погрешность ≤ ±0,005%НВ), для промышленной метрологии — класс C2 (погрешность ≤ ±0,01%НВ), для гражданских весов — класс C3 (погрешность ≤ ±0,02%НВ).

• Тип сигнала: для гражданских весов выбирайте аналоговые сигналы (0–5 В), для умных устройств — цифровые сигналы (I2C/RS485), а для сценариев IoT — модели с беспроводными модулями.

2) Выбор по устойчивости к условиям окружающей среды

• Температура: в обычных условиях выбирайте стандартные модели (-10 °C ~ 60 °C), для низкотемпературного охлаждения — морозостойкие модели (-20 °C ~ 0 °C), в высокотемпературных условиях — модели с компенсацией температуры (60 °C ~ 80 °C).

• Среда: выберите алюминиевый сплав для сухих условий, нержавеющую сталь 304 для влажных/пищевых отраслей и нержавеющую сталь 316L для сред с химической коррозией.

• Класс защиты: ≥IP65 для сухих помещений, ≥IP67 для влажных/промываемых условий и ≥IP68 для подводных или сильно агрессивных сред.

3) Монтаж и совместимость с системой

• Метод монтажа: выберите крепление на болтах для настольных весовых приборов, встраиваемую установку — для умных устройств; в условиях ограниченного пространства отдайте предпочтение микромоделям с длиной ≤30 мм.

• Совместимость: убедитесь, что напряжение питания датчика и тип сигнала соответствуют контроллеру. Для микромоделей проверьте назначение выводов, чтобы избежать ошибок подключения, которые могут привести к выходу модуля из строя.

4) Подтверждение дополнительных требований

• Требования к сертификации: для пищевой и фармацевтической промышленности требуется сертификация FDA/GMP, для метрологических применений — сертификация CMC, для экспортируемых продуктов — сертификация OIML.

• Специальные функции: выбирайте модели со временем отклика ≤3 мс для высокоскоростной сортировки, модели IoT со standby-током ≤10 мкА для режимов низкого энергопотребления и интегрированные модели без резьбы и мертвых зон для гигиенических условий.

РЕЗЮМЕ

Тензодатчик с параллельными балками отличается «высокой точностью при малых нагрузках, плоской конструкцией с компенсацией смещенной нагрузки и удобной интеграцией» — это его основные преимущества. Он в первую очередь решает такие задачи, как точное взвешивание на малых диапазонах, смещённая нагрузка от центра и встраиваемый монтаж оборудования. Пользовательский опыт сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в обслуживании и контроле расходов. При выборе тензодатчика необходимо сначала определить четыре ключевых параметра: диапазон, точность, место для установки и условия окружающей среды, а затем принимать решение с учётом совместимости с системой и дополнительных функций; в процессе эксплуатации следует избегать перегрузок и боковых ударов, а также строго соблюдать правила регулярной калибровки, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу. Данный датчик подходит для использования в приборах для взвешивания малых нагрузок, автоматизированном оборудовании, пищевой и фармацевтической промышленности, а также в других областях, являясь оптимальным решением для сенсорного контроля в сценариях малых диапазонов и плоского взвешивания.

Детальное отображение

Параметры