Датчик веса параллельного луча CZL602A

Введение в продукт

Параллельная балка датчиков веса представляют собой чувствительные к силе элементы, основанные на принципе деформационного сопротивления, с двухлучевым или однолучевым параллельным упругим элементом в качестве основной конструкции. При воздействии силы изгибная деформация балки приводит к изменению сопротивления тензодатчики что затем преобразуется в стандартизированные электрические сигналы. Они сочетают в себе такие преимущества, как высокая точность при малых нагрузках, способность к компенсации смещённых нагрузок в плоскости и удобство монтажа, и широко применяются в задачах взвешивания на малых диапазонах, измерения плоских усилий и встроенных измерений. Ниже приведено подробное описание от основных параметров до удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Характеристики и функции изделия

Основные характеристики

• Конструктивный дизайн: Использует интегрированную параллельную балочную конструкцию (толщина балки 2–15 мм, длина 20–150 мм) с равномерным распределением напряжений, сосредоточенных в средней части балки, способную выдерживать многонаправленные нагрузки в плоскости, обладает высокой устойчивостью к внецентренной нагрузке (способна выдерживать внецентренные нагрузки в плоскости ±20%–±30% от номинальной нагрузки) и не имеет явных зон концентрации напряжений.

• Точность работы: Классы точности охватывают диапазон C1–C3, модели массового сегмента достигают уровня C2. Погрешность нелинейности ≤±0,01% НВ, погрешность воспроизводимости ≤±0,005% НВ, дрейф нуля ≤±0,002% НВ/°C, а также более высокие показатели точности по сравнению с аналогичными датчиками в сценариях малых диапазонов 0,1 кг–500 кг.

• Материалы и защита : Эластомеры обычно изготавливаются из алюминиевого сплава (для легких вариантов), легированной стали (для общепромышленных условий) или нержавеющей стали 304/316L (для агрессивных сред); поверхности обрабатываются методами анодирования, никелирования или пассивации; степень защиты обычно составляет IP65/IP67, а для пищевых моделей — до IP68, что делает их пригодными для различных сложных условий эксплуатации.

• Совместимость по установке: На нижней части предусмотрены стандартизированные монтажные отверстия (резьбовые или гладкие), которые поддерживают крепление болтами или установку на клей. Некоторые миниатюрные модели могут устанавливаться встраиваемым способом, что подходит для узких монтажных пространств настольных весов и автоматизированного оборудования, а одного устройства достаточно для выполнения требований плоскостного взвешивания.

Основные функции

• Измерение усилия малой нагрузки: Предназначены для статического/квазидинамического взвешивания малых нагрузок (время отклика ≤4 мс) с диапазоном измерений от 0,1 кг до 500 кг, при этом типичные применения сосредоточены в диапазоне от 1 кг до 200 кг. Миниатюрные модели позволяют осуществлять измерения в сверхмалом диапазоне — до 0,01 кг.

• Различные типы выходных сигналов: Предоставляет аналоговые сигналы (4-20 мА, 0-3 В, 0-5 В) и цифровые сигналы (RS485/Modbus RTU, I2C). Миниатюрные интеллектуальные модели интегрируют модули согласования сигналов и могут напрямую подключаться к однокристальным микрокомпьютерам и модулям Интернета вещей.

•Функция защиты безопасности: Интегрирует компенсацию температурного диапазона с широким диапазоном температур (-10 °С…+70 °С), имеет защиту от перегрузки (150–200 % от номинальной нагрузки, обычно 150 % для моделей из алюминиевого сплава), а в некоторых моделях предусмотрены амортизирующие конструкции для защиты от ударов.

• Долговременная стабильность: Срок службы при циклических нагрузках ≥10⁷ циклов, годовой дрейф не более ±0,01 % НВ при номинальной нагрузке, подходит для сценариев длительной непрерывной работы, таких как супермаркеты и лаборатории.

2. Основные решаемые проблемы

• Недостаточная точность при малых нагрузках: Направлен на решение проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков в сценариях малых диапазонов ниже 10 кг; за счёт оптимизированного проектирования напряжения в балке погрешность измерений сведена к ±0,005 % от предела измерений, что решает задачи, требующие высокой точности, такие как взвешивание продуктов питания и дозирование лекарств.

• Неточный замер плоской эксцентриковой нагрузки: Благодаря равномерному распределению напряжений в параллельной балочной конструкции эффективно компенсируется влияние внецентренной нагрузки, вызванной смещением объекта взвешивания, что решает проблему точности при нефиксированном расположении материалов на настольных весах и сортировочном оборудовании.

•Сложности при интегрированной установке оборудования: Компактная конструкция и гибкий метод монтажа решают задачу встраивания в автоматизированное оборудование и бытовую технику с элементами умного дома, без необходимости изменения основной конструкции устройства, что снижает расходы на интеграцию.

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

• Давление стоимости на малогабаритное оборудование: Один датчик способен удовлетворить требования к плоскостному взвешиванию, исключая необходимость комбинирования нескольких датчиков. В то же время использование алюминиевого сплава снижает вес и стоимость изделия, решая проблему контроля затрат для малогабаритных весов и потребительской электроники.

3. пользовательский опыт

• Максимально упрощённый монтаж: Стандартизированные монтажные отверстия и базовые поверхности позиционирования исключают необходимость использования профессиональных калибровочных инструментов. Установка может быть выполнена с помощью обычной отвёртки, предъявляются низкие требования к плоскостности (≤0,1 мм/м), настройку одним человеком можно завершить за 10 минут.

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

•Крайне низкая стоимость обслуживания: Полностью герметичная конструкция снижает проникновение пыли и влаги, среднегодовая частота отказов ≤0,2%. Модель из алюминиевого сплава обладает малым весом (минимум всего 5 г), легко заменяется и не требует разборки крупных конструкций при обслуживании.

• Точная обратная связь по данным: Флуктуация статических измерительных данных ≤±0,003%FS, отсутствие гистерезиса в квазидинамических условиях. Цифровые модели оснащены функцией компенсации дрейфа нуля, что исключает необходимость частой калибровки и обеспечивает высокую стабильность данных.

•Хорошая адаптируемость к интеграции: Микромодель имеет малые размеры (минимальный размер 20 мм × 10 мм × 5 мм), может быть встроена внутрь умных устройств без влияния на дизайн внешнего вида устройства. Выходной сигнал совместим с основными мини-контроллерами, подключение и использование по принципу Plug and Play.

4. Типовые сценарии применения

1) Гражданские и коммерческие приборы для взвешивания лёгких грузов

• Весы для ценообразования в супермаркетах/электронные платформенные весы: основной измерительный элемент весов с диапазоном 3–30 кг, выполнен из алюминиевого сплава, отличается легким дизайном. Характеристика устойчивости к внецентренной нагрузке обеспечивает постоянную точность взвешивания в различных положениях размещения, погрешность ≤±1 г.

• Электронные весы для экспресс-доставки: оборудование для взвешивания при экспресс-доставке 1–50 кг, изготовленное из нержавеющей стали для защиты от загрязнений и удобства очистки. Степень защиты IP67 подходит для влажной и запылённой среды пунктов выдачи, поддерживает быстрое и непрерывное взвешивание.

• Кухонные весы/весы для выпечки: высокоточные кухонные весы диапазона 0,01–5 кг, с микроскопическими параллельными датчиками балки, обеспечивающими точность на уровне миллиграммов. Цифровой выходной сигнал совместим с дисплеями высокой четкости, что отвечает требованиям точного дозирования ингредиентов.

2) Оборудование для промышленной автоматизации

• 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.

• Обнаружение материалов на сборочных линиях: обнаружение отсутствия материалов на линиях сборки электронных компонентов, определение отсутствия деталей посредством взвешивания (например, при сборке аккумуляторов для мобильных телефонов), время отклика ≤4 мс, адаптировано для высокоскоростных потоков.

• Количественный контроль упаковочных машин: дозировочное взвешивание для упаковочных машин мелких частиц/порошков, модели с точностью класса C2 обеспечивают погрешность веса каждого пакета ≤ ±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 + сертифицировано по GMP, поверхность отполирована, без мертвых углов, легко поддается дезинфекции и стерилизации, точность ≤ ±0,01% от диапазона измерения.

• Взвешивание водных продуктов/мяса: Оборудование для резки и взвешивания на бойнях и рынках морепродуктов, с водонепроницаемым и антикоррозийным исполнением (IP68), может напрямую мыться, подходит для влажных условий и сред с высоким содержанием влаги.

4) Научные исследования и лабораторное оборудование

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

• Измерение усилия в медицинском оборудовании: измерение силы/веса в реабилитационном оборудовании (например, динамометрах для кисти) и медицинских весах (детских весах), лёгкая конструкция из алюминиевого сплава повышает мобильность оборудования, точность достигает ±0,005%FS. 5. Умная бытовая электроника и устройства интернета вещей

• Умная бытовая техника: Определение веса белья в стиральных машинах и взвешивание ёмкостей с кофейными зёрнами в кофемашинах, с использованием микроминиатюрных встроенных датчиков, обеспечивающих интеллектуальное управление оборудованием и улучшающих пользовательский опыт.

• Конечные точки Интернета вещей: контроль веса на умных полках и умных мусорных баках; энергоэффективные цифровые модели поддерживают беспроводную передачу данных по технологии NB-IoT, что подходит для сценариев удаленного управления в IoT.

5. Способ использования (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 модели (избегайте использования высокопрочных болтов для моделей из алюминиевого сплава).

• Позиционирование и фиксация: Установите датчик горизонтально на несущей поверхности, 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 моделей из легированной стали), чтобы избежать повреждения корпуса балки из-за чрезмерного затягивания.

• Требования к подключению проводов: Для аналоговых сигналов соблюдайте следующую цветовую маркировку: красный — питание +, черный — питание –, зеленый — сигнал +, белый — сигнал –; для цифровых сигналов подключайте согласно распиновке; при подключении проводов для микро-моделей избегайте натяжения кабеля, рекомендуется оставить резервную длину 5 см.

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

2) Калибровка и настройка

• 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 стандартный груз, эквивалентный 100 % номинальной нагрузки (в случае малых диапазонов используйте стандартные гири), зафиксируйте значение выходного сигнала, скорректируйте погрешность с помощью измерительного прибора или программного обеспечения и убедитесь, что погрешность ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (класс C2 ≤ ±0,01% НВХ).

• Испытание на внецентренную нагрузку: разместите одинаковый груз в разных положениях на поверхности, воспринимающей нагрузку, наблюдайте за согласованностью показаний, отклонение должно быть ≤ ±0,02%FS; в противном случае требуется регулировка горизонтальности установки.

3) Техническое обслуживание

• Регулярный осмотр: еженедельно очищайте поверхность датчика, ежемесячно проверяйте отсутствие ослабленных проводов; калибруйте коммерческие весы один раз в квартал, а лабораторное оборудование — ежемесячно.

• Обработка неисправностей: при отклонении данных сначала проверьте напряжение питания (стабильное значение 5–24 В постоянного тока, обычно 5 В для микро-моделей); при аномальных показаниях проверьте наличие перегрузки (алюминиевые сплавы могут необратимо деформироваться при перегрузке) и при необходимости замените датчик.

6. Метод выбора (точное соответствие требованиям)

1) Определение основных параметров

• Выбор диапазона: выберите модель с диапазоном в 1,2–1,4 раза больше максимального фактического веса (например, при максимальном весе 10 кг можно выбрать датчик на 12–14 кг), избегайте чрезмерного диапазона при малых нагрузках, чтобы не допустить недостаточной точности.

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

• Тип сигнала: выберите аналоговый сигнал (0–5 В) для бытовых весов, цифровой сигнал (I2C/RS485) для умных устройств и модели с беспроводными модулями для сценариев использования IoT.

2) Выбор по устойчивости к внешним условиям

• Температура: выберите обычные модели для стандартных условий (-10°С~60°С), устойчивые к низким температурам модели для сценариев низкотемпературного охлаждения (-20°С~0°С) и модели с компенсацией высокой температуры для высокотемпературных условий (60°С~80°С).

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

• Степень защиты: ≥IP65 для сухих помещений, ≥IP67 для влажных сред или сред с мойкой, и ≥IP68 для подводного применения или сильно агрессивных сред.

3) Установка и совместимость системы

• Способ установки: выберите крепление с помощью болтов для настольных весов, встраиваемую установку — для умных устройств; в условиях ограниченного пространства отдавайте предпочтение микро-моделям с длиной ≤30 мм.

• Совместимость: убедитесь, что напряжение питания и тип сигнала датчика соответствуют контроллеру, и проверьте назначение выводов микро-моделей, чтобы избежать ошибок подключения, которые могут привести к перегоранию 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

Тензодатчик с параллельными балками обладает основными преимуществами «высокая точность при малой нагрузке, плоская конструкция с компенсацией внецентренной нагрузки и удобная интеграция», что в основном решает такие проблемы, как точное взвешивание на малых диапазонах, смещение груза, а также встраивание оборудования. Пользовательский опыт сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в обслуживании и контролируемой стоимости. При выборе модели необходимо сначала определить четыре ключевых параметра: 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, а также строго соблюдать регулярную калибровку, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу. Подходит для весов с малой нагрузкой, автоматизированного оборудования, пищевой и фармацевтической промышленности и является оптимальным решением для сенсорного контроля в сценариях малых диапазонов и плоского взвешивания.

Детальное отображение

Параметры