Датчик взвешивания параллельной балки CZL638

Введение в продукт

Параллельная балка датчиков веса представляют собой чувствительные к силе элементы, основанные на принципе тензосопротивления, с двухлучевым или однолучевым параллельным упругим элементом в качестве основной конструкции. При воздействии силы изгибная деформация луча вызывает изменение сопротивления тензодатчика, которое затем преобразуется в стандартизированный электрический сигнал. Они сочетают в себе такие преимущества, как высокая точность при малых нагрузках, способность к компенсации смещенной нагрузки в плоскости и удобство монтажа, и широко используются в задачах взвешивания на небольшом диапазоне, 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

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

• Высокая точность: Классы точности охватывают диапазон C1–C3, основные модели достигают класса C2. Погрешность нелинейности ≤ ±0,01%FS, погрешность воспроизводимости ≤ ±0,005%FS, дрейф нуля ≤ ±0,002%FS/℃, обеспечивает более высокую точность по сравнению с аналогичными датчиками в сценариях малых диапазонов измерения от 0,1 кг до 500 кг.

• Материалы и защита: Эластомеры обычно используют алюминиевый сплав (для облегчённых условий), легированную сталь (для традиционных промышленных условий) или нержавеющую сталь 304/316L (для агрессивных сред), с поверхностной обработкой методом анодирования, никелирования или пассивации; степень защиты обычно IP65/IP67, а модели пищевого класса могут достигать IP68, что делает их пригодными для различных сложных условий эксплуатации.

• Совместимость с установкой: На нижней части предусмотрены стандартизированные монтажные отверстия (резьбовые или гладкие), что позволяет крепить устройство с помощью болтов или клеевого соединения. Некоторые микро-модели могут устанавливаться встроенным способом, что подходит для ограниченного монтажного пространства настольных весов и автоматизированного оборудования, а одно устройство может удовлетворять требованиям плоскостного взвешивания. Основные функции

• Измерение небольших усилий: Предназначен для статического/квазидинамического взвешивания небольших нагрузок (время отклика ≤ 4 мс) с диапазоном измерений от 0,1 кг до 500 кг, при этом типовые применения сосредоточены в диапазоне от 1 кг до 200 кг. Микромодели способны обеспечивать сверхмалый диапазон измерений — 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). Микроинтеллектуальные модели интегрируют модули согласования сигналов и могут напрямую подключаться к микроконтроллерам и модулям Интернета вещей (IoT).

• Функция защиты безопасности: Интегрирует компенсацию температуры в широком диапазоне (-10 °С ~ +70 °С), имеет защиту от перегрузки (150% – 200% от номинальной нагрузки, обычно 150% для моделей из алюминиевого сплава), а некоторые модели оснащены антивибрационными демпферными конструкциями.

• Долгосрочная 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 в условиях малой нагрузки: Решение проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков при измерениях в диапазоне ниже 10 кг: за счёт оптимизированного проектирования напряжений в балке погрешность измерений сведена к ±0,005 % от предела измерений (FS), что позволяет удовлетворить высокие требования к точности при взвешивании продуктов питания и дозировании лекарственных средств и т.д.

• Неточный замер внецентренной нагрузки на плоскости: 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 интеграции оборудования: Компактная конструкция и гибкие методы установки позволяют удовлетворить требования к встраиваемой установке в автоматизированное оборудование и бытовые приборы умного дома, исключая необходимость изменения основной конструкции устройства и снижая затраты на интеграцию.

• Плохая адаптация к различным условиям эксплуатации: 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 на себестоимость в сегменте малогабаритного оборудования: Один датчик способен удовлетворить требования к плоскостному взвешиванию, что исключает необходимость использования нескольких комбинаций. В то же время применение 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 устраняют необходимость в использовании профессиональных инструментов калибровки. Установка может быть выполнена с помощью обычной отвёртки, предъявляются низкие требования к плоскостности (≤0,1 мм/м), один человек может завершить настройку за 10 минут. .

• Низкий порог эксплуатации: Поддерживает одноклавишную установку 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, что позволяет легко работать с ними даже непрофессионалам.

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

• Точная передача данных: Статические измерения имеют колебания данных ≤±0,003 %НВ, отсутствует гистерезис в квазидинамических условиях. Цифровые модели оснащены функцией компенсации дрейфа нуля, что исключает необходимость частой калибровки и обеспечивает высокую стабильность данных.

• Хорошая интеграция и адаптивность: 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 измерительные приборы для легких нагрузок

• 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 почтовые весы: оборудование для взвешивания почтовых отправлений 1–50 кг, изготовлено из нержавеющей стали, устойчиво к загрязнениям и легко очищается. Степень защиты IP67 подходит для влажной и запыленной 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) 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.

• 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: количественное взвешивание для упаковочных машин мелких частиц/порошков, модели точности 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, 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 взвешивания и нарезки на скотобойнях и рынках морепродуктов, с водонепроницаемой и антикоррозийной конструкцией (IP68), может непосредственно мыться, подходит для влажных и насыщенных влагой рабочих условий.

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 силы в медицинском оборудовании: измерение усилия/веса в реабилитационном оборудовании (например, в динамометрах для кисти) и медицинских весах (детские весы), с легкой конструкцией из алюминиевого сплава для повышения портативности оборудования и точностью до ±0,005% от предела шкалы.

5) Умная бытовая электроника и устройства интернета вещей

• Умные бытовые приборы: определение веса белья в стиральных машинах и взвешивание контейнеров для кофейных зерен в кофемашинах; использование микровстраиваемых датчиков обеспечивает интеллектуальное управление оборудованием и улучшает 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. 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 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 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 нулевой выход находится в пределах ±0,001%FS; если отклонение слишком велико, проверьте, ровная ли поверхность установки.

• Калибровка нагрузки: установите эталонный груз, эквивалентный 100% номинальной нагрузки (для сценариев с малым диапазоном используйте стандартные гири), зафиксируйте значение выходного сигнала и скорректируйте погрешность с помощью измерительного прибора или программного обеспечения, обеспечивая погрешность ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (для класса C2 ≤ ±0,01%FS).

• 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

• Плановый осмотр: очищайте поверхность датчика еженедельно, проверяйте отсутствие ослабленных проводов ежемесячно; калибруйте весоизмерительные приборы супермаркетов 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 максимальной нагрузке 10 кг можно выбрать датчик на 12–14 кг); избегайте избыточного 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 аналоговый сигнал (0–5 В), для умных устройств — цифровой сигнал (I2C/RS485), для сценариев IoT — модели с беспроводными модулями.

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.

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

3) Установка и совместимость системы

• Метод установки: выберите крепление на болтах для настольных весов, встраиваемую установку — для смарт-устройств; в условиях ограниченного пространства отдавайте предпочтение микро-моделям с длиной ≤30 мм.

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

4) Подтверждение дополнительных требований

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

• Особенности: выбирайте модели с временем отклика ≤3 мс для высокоскоростной сортировки, модели с IoT и током в режиме ожидания ≤10 мкА для энергоэффективных сценариев и интегрированные модели без резьбы и мертвых зон для гигиенических условий.

РЕЗЮМЕ

Параллельный тензодатчик обладает ключевыми преимуществами «высокая точность при малой нагрузке, плоская конструкция с защитой от смещенной нагрузки и удобная интеграция», что в основном решает такие задачи, как точное взвешивание на малых диапазонах, смещённое приложение нагрузки, а также встраиваемый монтаж оборудования. Опыт пользователя сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в обслуживании и контролируемой стоимости. При выборе модели необходимо сначала определить четыре основных параметра: диапазон, точность, место для установки и условия окружающей среды, после чего принимать решение с учётом совместимости системы и дополнительных функций; в процессе эксплуатации следует избегать перегрузок и боковых ударов, строго соблюдая регламент периодической калибровки для обеспечения долгосрочной стабильной работы. Датчик подходит для приборов взвешивания малых нагрузок, автоматизированного оборудования, пищевой и фармацевтической промышленности и является оптимальным решением датчика для сценариев взвешивания на малых диапазонах с плоской поверхностью.

Детальное отображение

Параметры