Параллельный датчик взвешивания CZL642F

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 луча приводит к изменению сопротивления тензометрического датчика, которое затем преобразуется в стандартизированные электрические сигналы. Они сочетают в себе такие преимущества, как высокая точность при малых нагрузках, плоская компенсация смещённой нагрузки и удобство монтажа, и широко используются в задачах взвешивания на малых диапазонах, измерения плоских усилий и встроенных измерениях. Ниже приведены подробные сведения по основным параметрам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Характеристики и функции продукта

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, 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.

• Высокая точность: 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.

• Материал и защита: В качестве эластомеров обычно применяются алюминиевый сплав (для легких условий), легированная сталь (для общепромышленных условий) или нержавеющая сталь 304/316L (для агрессивных условий), с поверхностной обработкой методом анодирования, никелирования или пассивации; степень защиты обычно IP65/IP67, а для пищевых моделей достигает IP68, что делает их пригодными для эксплуатации в различных сложных условиях.

• Совместимость с установкой: В нижней части предусмотрены стандартизированные монтажные отверстия (резьбовые или гладкие), что обеспечивает крепление болтами или с помощью клея. Некоторые микро-модели могут устанавливаться встраиваемым способом, что подходит для ограниченного пространства настольных весов и автоматизированного оборудования, а одно устройство способно удовлетворить требования к плоскостному взвешиванию.

Основные функции

• Измерение небольших усилий: Специализируется на статическом/квазидинамическом взвешивании 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. Микро-модели способны обеспечить 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). Интеллектуальные микро-модели интегрируют модули согласования сигналов и могут напрямую подключаться к микроконтроллерам 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.

• Долгосрочная 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 в условиях малой нагрузки: В целях решения проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков в условиях малых диапазонов ниже 10 кг за счёт оптимизированного проектирования напряжения в балке удалось достичь погрешности измерения в пределах ±0,005 % НВ, что решает задачи, требующие высокой точности, такие как взвешивание продуктов и подсчёт количества лекарств.

• 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 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 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, не требуются профессиональные калибровочные инструменты, установка может быть выполнена с помощью обычной отвертки, низкие требования к плоскостности (≤0,1 мм/м), одному человеку достаточно менее 10 минут для настройки.

• Низкий порог эксплуатации: Поддерживает однокнопочную настройку нуля и калибровку в одной точке измерительных приборов (требуется только эталонный груз 100% от номинальной нагрузки), цифровые модели можно быстро откалибровать с помощью компьютерного программного обеспечения, легко управлять даже непрофессионалам.

• Очень низкая стоимость обслуживания: Полностью герметичная конструкция уменьшает проникновение пыли и влаги, среднегодовая частота отказов ≤0,2%; модель из алюминиевого сплава обладает малым весом (минимум всего 5 г), легко заменяется, при техническом обслуживании нет необходимости разбирать крупные конструкции.

• Точная передача данных: Флуктуация данных статического измерения ≤±0,003% НВ, отсутствие гистерезиса в квазидинамических условиях; цифровые модели оснащены функцией компенсации дрейфа нуля, не требуют частой калибровки и обеспечивают высокую стабильность данных.

• Хорошая адаптивность интеграции: Микромодель имеет небольшой размер (минимальный размер 20 мм × 10 мм × 5 мм), может быть встроена в умные устройства, не влияя на дизайн внешнего вида устройства; выходной сигнал совместим с основными мини-контроллерами, подключи и работай.

4. Типовые сценарии применения

1) Гражданские и коммерческие приборы для взвешивания лёгких грузов

• Весы для супермаркетов/электронные настольные весы: основной измерительный элемент весов для взвешивания от 3 до 30 кг, легкая конструкция из алюминиевого сплава и устойчивость к внецентренным нагрузкам обеспечивают стабильную точность взвешивания в различных положениях установки с погрешностью ≤±1 г.

• Электронные весы для отправлений: оборудование для взвешивания посылок от 1 до 50 кг, материал из нержавеющей стали устойчив к загрязнениям и легко очищается, степень защиты IP67 подходит для влажных и запыленных условий пунктов выдачи посылок, поддерживает быстрое непрерывное взвешивание.

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

2) Промышленное автоматизированное оборудование

• Автоматическое сортировочное оборудование: весовые сортировщики в пищевой и металлообрабатывающей промышленности, устанавливаемые под конвейерной лентой, осуществляют реальное измерение веса продукции и связаны с механизмом сортировки, точность сортировки достигает ±0,1 г.

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

• Контроль дозирования упаковочных автоматов: дозирующее взвешивание для упаковочных машин мелких частиц/порошков, модели с точностью 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, материал — нержавеющая сталь 316L + сертификация GMP, поверхность отполирована, без мертвых зон, легко поддается дезинфекции и стерилизации, точность ≤ ±0,01 % НВ.

• 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 экспериментальное оборудование

• Взвешивание в биологических экспериментах: Взвешивание реагентов и образцов в лабораториях, ультрамалые модели по диапазону (0,01–1 кг) могут удовлетворить высокоточные требования при выращивании микроорганизмов и дозировке химических реагентов.

• Измерение усилия в медицинском оборудовании: измерение силы/веса в реабилитационном оборудовании (например, динамометры для измерения силы хвата) и медицинских весах (детские весы), конструкция из легкого алюминиевого сплава повышает портативность оборудования, точность до ±0,005% от диапазона измерений.

5) Интеллектуальная 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.

• IoT-терминалы: контроль веса на умных полках и умных мусорных баках, цифровые модели с низким энергопотреблением поддерживают беспроводную передачу данных NB-IoT, подходят для удалённого управления в сценариях 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 корпуса луча и повреждений кабеля), выберите соответствующие монтажные болты в зависимости от диапазона (избегайте использования высокопрочных болтов для моделей из алюминиевого сплава).

• Позиционирование и фиксация: устанавливайте датчик горизонтально на несущей поверхности, обеспечьте вертикальное воздействие нагрузки строго над корпусом луча (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), не допускайте чрезмерного затягивания, которое может повредить корпус луча.

• Спецификация подключения проводов: для аналоговых сигналов соблюдайте следующую схему "красный — питание +, черный — питание -, зеленый — сигнал +, белый — сигнал -"; для цифровых сигналов подключайте согласно определению контактов; избегайте натяжения кабеля при подключении микромоделей, 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 на нуле находится в пределах ±0,001 %FS; если отклонение слишком велико, проверьте, является ли монтажная поверхность ровной.

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

• Испытание на внецентренную нагрузку: установите одинаковый груз в разных точках несущей поверхности датчика, оцените стабильность показаний, отклонение должно быть ≤ ±0,02% НВ, в противном случае необходимо отрегулировать уровень установки.

3) Ежедневное техническое обслуживание

• Регулярный осмотр: очищайте поверхность датчика каждую неделю, проверяйте надежность подключения проводов каждый месяц; калибруйте весы супермаркета каждый квартал, а лабораторное оборудование — каждый месяц.

• Устранение неисправностей: при смещении данных сначала проверьте напряжение питания (стабильное в диапазоне 5–24 В постоянного тока, обычно 5 В для микромоделей); при аномальных показаниях проверьте наличие перегрузки (модели из алюминиевого сплава склонны к постоянной деформации при перегрузке) и при необходимости замените датчик.

6. Метод выбора (точное соответствие требованиям)

1) Определение основных параметров

• Выбор диапазона: выбирайте в соответствии с 1,2–1-кратным значением максимального фактического веса (например, при максимальном весе 10 кг подойдёт датчик на 12–14 кг), избегайте снижения точности из-за слишком большого диапазона при малых нагрузках.

• Уровень точности: для лабораторных/медицинских применений выбирайте уровень C1 (погрешность ≤ ±0,005 % НВХ), для промышленных измерений — уровень C2 (погрешность ≤ ±0,01 % НВХ), для бытовых весов — уровень C3 (погрешность ≤ ±0,02 % НВХ).

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

2) Выбор по адаптации к окружающей среде

• Температура: для обычных условий (-10 ℃~ 60 ℃) выбирайте стандартную модель; для условий низкотемпературного охлаждения (-20 ℃~ 0 ℃) — модель с устойчивостью к низким температурам; для высокотемпературных условий (60 ℃~ 80 ℃) — модель с высокотемпературной компенсацией.

• Среда: для сухих условий выбирайте алюминиевый сплав; для влажных/пищевых производств — нержавеющую сталь 304; для агрессивных химических сред — нержавеющую сталь 316L.

• Степень защиты: для сухих помещений — ≥ IP65; для влажных/промываемых условий — ≥ IP67; для подводных или сильно агрессивных сред — ≥ IP68.

3) Установка и совместимость системы

• Способ монтажа: для настольных весов выбирайте крепление на болтах; для умных устройств — встраиваемый монтаж; при ограниченном пространстве отдавайте предпочтение компактным моделям длиной ≤ 30 мм.

• Совместимость: Убедитесь, что напряжение питания и тип сигнала датчика соответствуют контроллеру. Для микро-моделей проверьте распиновку, чтобы избежать ошибок подключения и выхода модуля из строя.

4) Подтверждение дополнительных требований

• Требования к сертификации: для пищевой и фармацевтической промышленности требуется сертификация FDA/GMP, для измерительных задач — сертификация CMC, для экспортной продукции — сертификация OIML.

• Специальные функции: для высокоскоростной сортировки выберите модель с временем отклика ≤ 3 мс; для сценариев с низким энергопотреблением выберите модель IoT с током в режиме сна ≤ 10 мкА; для гигиенических условий выберите интегрированную модель без резьбы и мертвых зон.

РЕЗЮМЕ

Датчик веса с параллельным лучом обладает основными преимуществами: «высокая точность при малой нагрузке, устойчивость к смещенной нагрузке, удобная интеграция». Основное решение направлено на устранение таких проблем, как точное взвешивание на малых диапазонах, смещение груза по материалу и встраиваемый монтаж оборудования. Пользовательский опыт сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в обслуживании и контролируемой стоимости. При выборе необходимо в первую очередь учитывать четыре основных требования: диапазон, точность, монтажное пространство и условия окружающей среды, а затем принимать решения с учётом совместимости системы и дополнительных функций. В процессе эксплуатации следует избегать перегрузок и боковых воздействий, а также строго соблюдать регулярные процедуры калибровки, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу. Подходит для приборов взвешивания с малой нагрузкой, автоматизированного оборудования, пищевой и фармацевтической промышленности и других областей, являясь оптимальным решением датчика для сценариев взвешивания на малых диапазонах и в плоском исполнении.

Детальное отображение

Параметры