Тензодатчик параллельного типа CZL601AA

Введение в продукт

Датчик веса с параллельными балками представляет собой чувствительный к силе элемент обнаружения, основанный на принципе деформационного сопротивления, с двойными параллельными балками или упругими телами с одной параллельной балкой в качестве основной конструкции. При воздействии силы изгибная деформация балки вызывает изменение сопротивления тензометрического датчика, которое затем преобразуется в стандартизированные электрические сигналы. Он обладает преимуществами малой нагрузки, высокой точности, плоской компенсации внецентренной нагрузки и простоты установки и широко используется в сценариях взвешивания небольших размеров, измерения плоских усилий и встроенных измерений. Ниже приведено подробное объяснение от основного измерения до удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и составления схемы.

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, поддерживает многонаправленные нагрузки в плоскости, обладает высокой способностью к противодействию внецентренным нагрузкам (способен выдерживать внецентренные нагрузки в плоскости ±20% – ±30% от номинальной нагрузки) и не имеет выраженных зон концентрации напряжений.
• Точность работы: Уровни точности охватывают классы C1–C3, основные модели достигают класса C2. Погрешность нелинейности ≤ ±0,01%FS, погрешность воспроизводимости ≤ ±0,005%FS, дрейф нуля ≤ ±0,002%FS/℃, демонстрирует более высокую точность по сравнению с аналогичными датчиками в диапазоне малых нагрузок 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: Специализируется на статических/квазидинамических измерениях малых нагрузок (время отклика ≤ 4 мс), диапазон измерений охватывает 0,1 кг – 500 кг, типичные применения сосредоточены в диапазоне 1 кг – 200 кг. Микромодель способна обеспечивать ультрамалый диапазон измерений 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 температур (-10 °C - 70 °C), имеет защиту от перегрузки (150% - 200% от номинальной нагрузки, обычно 150% для моделей из алюминиевого сплава), а в некоторых моделях предусмотрена антивибрационная буферная конструкция.
• Долговременная стабильность: Срок службы по усталости ≥ 10⁷ циклов нагружения, годовой дрейф не более ±0,01% НВ при номинальной нагрузке, подходит для сценариев длительной непрерывной эксплуатации, таких как супермаркеты и лаборатории.

2. Основные решаемые проблемы

• Недостаточная точность при малых нагрузках: Для устранения проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков в сценариях малых диапазонов ниже 10 кг за счёт оптимизированного проектирования напряжений несущей балки погрешность измерения ограничена значением ±0,005 %FS, что соответствует высокоточным требованиям, например, взвешиванию продуктов питания и дозировке в фармацевтике.

•Неточный замер плоской эксцентриковой нагрузки: Характеристика равномерного распределения напряжений параллельной балочной структуры позволяет эффективно компенсировать влияние внецентренной нагрузки, вызванной смещением взвешиваемого объекта, решая проблему точности при нефиксированных положениях размещения материала в настольных весах и сортировочном оборудовании.

• Сложности интеграции и установки оборудования: Компактная конструкция и гибкий способ установки соответствуют требованиям встраивания в автоматизированное оборудование и бытовые приборы с элементами умного дома, что исключает необходимость изменения основной конструкции оборудования и снижает расходы 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 устраняют необходимость использования профессиональных калибровочных инструментов. Установку можно выполнить обычной отверткой, требования к плоскостности невысокие (≤0,1 мм/м), настройку одним человеком можно завершить за 10 минут.
• Низкий порог эксплуатации: Поддерживает функцию однокнопочного обнуления и калибровку весового прибора по одной точке (требуется только эталонный груз номинальной нагрузки 100%). Цифровые модели можно быстро откалибровать с помощью программного обеспечения на компьютере, что обеспечивает простоту эксплуатации даже для неквалифицированных пользователей.
• Крайне низкая стоимость обслуживания: Полностью герметичная конструкция снижает проникновение пыли и влаги, среднегодовой показатель отказов ≤0,2%. Модели из алюминиевого сплава легкие (минимум всего 5 г), легко заменяются и не требуют разборки крупных конструкций при техническом обслуживании.
• Точная передача данных: Флуктуация данных статического измерения ≤±0,003% от предела шкалы, отсутствие задержки в квазидинамических сценариях. Цифровые модели оснащены встроенной функцией компенсации нулевого дрейфа, что устраняет необходимость частой калибровки и обеспечивает высокую стабильность данных.
• Хорошая интеграция и адаптивность: Микромодели имеют малые размеры (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, подключение и работа без дополнительной настройки.

4. Типовые сценарии использования

1) Гражданские и коммерческие приборы для взвешивания лёгких грузов

• Весы для супермаркетов / Электронные платформенные весы: высокая точность взвешивания в различных положениях размещения, погрешность ≤ ±1 г.

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

• Кухонные весы/весы для выпечки: высокоточные кухонные весы 0,01–5 кг, с датчиком микропараллельной балки, обеспечивающим точность на уровне миллиграммов, цифровой выход сигнала совместим с дисплеями высокой четкости, соответствует требованиям точного дозирования ингредиентов.

2）Промышленное автоматизированное оборудование

• Автоматическое сортировочное оборудование: весовые сортировщики для пищевой и металлообрабатывающей промышленности, устанавливаемые под конвейерной лентой, обеспечивают реальное определение веса продукта в режиме реального времени и подключаются к механизму сортировки с точностью сортировки до ±0,1 г.

• Обнаружение материалов на сборочной линии: обнаружение нехватки материалов на линиях сборки электронных компонентов, определение отсутствия материалов посредством взвешивания (например, сборка аккумуляторов мобильных телефонов), время отклика ≤ 4 мс, подходит для высокоскоростных производственных линий.

• Количественный контроль упаковочных автоматов: дозированное взвешивание на автоматах для упаковки мелких частиц/порошков, модели точности класса C2 обеспечивают погрешность веса на пакет ≤ ±0,2 %, соответствуют метрологическим стандартам.

3) Пищевая и фармацевтическая промышленность

• Взвешивание фармацевтических ингредиентов: взвешивание сырья малых дозировок (0,1–10 кг) в фармацевтической промышленности, изготовлено из нержавеющей стали 316L + сертификация GMP, полированная поверхность без мертвых зон, обеспечивает легкую дезинфекцию и стерилизацию, точность ≤ ±0,01 %FS.

• Взвешивание морепродуктов/мяса: Оборудование для резки и взвешивания на скотобойнях и рынках морепродуктов, с водонепроницаемым и антикоррозийным дизайном (IP68), может непосредственно мыться, подходит для влажной рабочей среды с высоким содержанием влаги.

4) Научные исследования и испытательное оборудование

• Взвешивание в биологических экспериментах: Взвешивание реагентов и образцов в лабораториях, модели с ультрамалым диапазоном (0,01–1 кг) соответствуют высокоточным требованиям при культивировании микроорганизмов и дозировке химических реагентов.

• Измерение усилия медицинского оборудования: Измерение силы/веса для реабилитационного оборудования (например, динамометров для измерения силы хвата) и медицинских весов (детские весы), конструкция из легкого алюминиевого сплава повышает мобильность оборудования, точность достигает ±0,005% от предела шкалы.

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

• Умная бытовая техника: Определение веса одежды в стиральных машинах и взвешивание кофейных зерен в кофемашинах, микроскопические встроенные датчики обеспечивают интеллектуальное управление устройствами, улучшая пользовательский опыт.

• IoT-устройства: контроль веса для умных полок и умных мусорных баков, энергоэффективные цифровые модели с поддержкой беспроводной передачи данных по NB-IoT, подходят для сценариев удаленного управления в IoT.

5. Инструкции по использованию (практическое руководство)

1） Процесс установки

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

• Позиционирование и фиксация: установите датчик горизонтально на несущей поверхности, обеспечьте вертикальное приложение нагрузки над несущей балкой (избегайте боковых ударов); используйте динамометрический ключ для затяжки болтов (5–10 Н·м для моделей из алюминиевого сплава, 10–20 Н·м для легированной стали), избегайте чрезмерной затяжки, чтобы не повредить несущую балку.

• Спецификации проводки: для аналоговых сигналов соблюдайте подключение "красный — питание +, черный — питание -, зеленый — сигнал +, белый — сигнал -"; для цифровых сигналов подключайтесь в соответствии с определением контактов; избегайте натяжения кабеля при подключении микромоделей, рекомендуется оставить резервную длину 5 см.

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

2） Калибровка и настройка

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

• Калибровка нагрузки: Установите стандартные гири, эквивалентные 100% номинальной нагрузки (используйте стандартные гири для случаев с малым диапазоном), зафиксируйте значение выходного сигнала, скорректируйте погрешность с помощью индикатора или программного обеспечения и убедитесь, что погрешность ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (класс C2 ≤ ±0,01% НВ).

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

3) Техническое обслуживание

• Периодический осмотр: еженедельно очищайте поверхность датчика, ежемесячно проверяйте надежность подключения проводов; калибруйте коммерческие весоизмерительные приборы раз в квартал, а 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: выбирайте модель с диапазоном 1,2–1,4 от фактического максимального веса (например, при максимальном весе 10 кг подойдет датчик на 12–14 кг), избегайте выбора слишком большого диапазона при малых нагрузках, чтобы не снизить точность.

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

2) Выбор по устойчивости к условиям окружающей среды

• Температура: выберите обычные модели для стандартных условий (-10 °C~60 °C), модели, устойчивые к низким температурам, для условий низкотемпературного охлаждения (-20 °C~0 °C), и модели с компенсацией высокой температуры для высокотемпературных условий (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 установки: выберите крепление на болтах для настольных весовых приборов и встраиваемую установку для смарт-устройств; в условиях ограниченного пространства отдавайте предпочтение микромоделям с длиной ≤30 мм.

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

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: выберите модели со временем отклика ≤3 мс для высокоскоростной сортировки, модели IoT со стояночным током ≤10 мкА для энергосберегающих условий и интегрированные модели без резьбы и мертвых зон для гигиенических условий.

РЕЗЮМЕ

Датчик нагрузки с параллельными балками обладает основными преимуществами «малая нагрузка с высокой точностью, плоская конструкция с защитой от внецентренной нагрузки и удобная интеграция», что в основном решает проблемы точного взвешивания на малых диапазонах, внецентренной нагрузки материала и встраиваемой установки оборудования. Пользовательский опыт ориентирован на простоту эксплуатации, отсутствие необходимости в обслуживании и контролируемую стоимость. При выборе модели необходимо сначала определить четыре основных требования: диапазон, точность, монтажное пространство и условия эксплуатации, а затем принимать решение с учётом совместимости системы и дополнительных функций; в процессе эксплуатации следует избегать перегрузок и боковых ударов, строго соблюдая нормы регулярной калибровки, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу. Подходит для приборов взвешивания с малой нагрузкой, автоматизированного оборудования, пищевой и фармацевтической промышленности и является оптимальным решением датчиков для сценариев взвешивания на малых диапазонах и на плоских поверхностях.

Детальное отображение

Параметры