Датчик взвешивания параллельной балки CZL649D

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 продукта

Основные характеристики

• Конструктивная конструкция : Использует интегрированную параллельную балочную конструкцию (толщина балки 2–15 мм, длина 20–150 мм) с равномерным распределением напряжений, сосредоточенных в средней части балки, поддерживает многонаправленные силы в плоскости, превосходная способность к сопротивлению внецентренной нагрузке (способна выдерживать внецентренные нагрузки в плоскости ±20% – ±30% от номинальной нагрузки), отсутствие 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.

• Материалы 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: 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 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 степени защиты решены проблемы повреждения датчиков и смещения сигнала в условиях повышенной влажности (например, взвешивание в аквакультуре), коррозии (например, взвешивание химических реагентов) и запылённости (например, переработка муки).

• Давление на стоимость небольших устройств: 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.

• Очень 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 передача данных: Статические колебания измеряемых данных ≤±0,003% НВ, отсутствие гистерезиса в квазидинамических сценариях. Цифровые модели оснащены функцией компенсации нулевого дрейфа исключая необходимость частой калибровки и обеспечивая высокую стабильность данных.

• Хорошая адаптивность 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 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 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 0,01–5 кг, с микроскопическими параллельными датчиками, обеспечивающими точность на уровне миллиграммов. Цифровой выходной сигнал совместим с дисплеями высокой чёткости, соответствует требованиям точного дозирования ингредиентов.

2) Оборудование для промышленной автоматизации

• Автоматическое сортировочное оборудование: весовые сортировщики в пищевой и металлообрабатывающей промышленности, устанавливаемые под конвейерной лентой сортировки, осуществляют непрерывный контроль веса продукции и взаимодействуют с механизмом сортировки, обеспечивая точность 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 конвейеров.

• 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, изготовлено из нержавеющей стали 316L + сертифицировано по GMP, поверхность полирована без мертвых углов, что обеспечивает легкую дезинфекцию и стерилизацию, точность ≤ ±0,01%FS.

• Взвешивание водных продуктов/мяса: Весоизмерительное оборудование для резки и взвешивания на скотобойнях и рынках морепродуктов, с водонепроницаемым и антикоррозийным исполнением (IP68), может подвергаться прямому мытью, подходит для влажных и насыщенных водой условий эксплуатации.

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 силы в медицинском оборудовании: измерение силы/веса для реабилитационных устройств (таких как динамометры для кисти) и медицинских весов (детские весы), с легкой конструкцией из алюминиевого сплава, улучшающей портативность оборудования, и точностью до ±0,005 %FS. 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.

• 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 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).

• Установка и фиксация: Установите датчик горизонтально на несущей поверхности, обеспечивая вертикальное воздействие нагрузки на балку (избегайте боковых ударов); используйте динамометрический ключ для затяжки болтов (5–10 Н·м для моделей из алюминиевого сплава, 10–20 Н·м для моделей из легированной стали), чтобы избежать повреждения балки из-за чрезмерного затягивания.

• Спецификации подключения проводов: для аналоговых сигналов соблюдайте следующую схему «красный — питание +, чёрный — питание −, зелёный — сигнал +, белый — сигнал −»; для цифровых сигналов подключайтесь в соответствии с определением выводов; при подключении микромоделей избегайте натяжения кабеля, рекомендуется оставлять запас длины 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 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, соответствующий 100% номинальной нагрузки (используйте эталонные гири в случаях малого диапазона), зафиксируйте значение выходного сигнала, скорректируйте погрешность с помощью измерителя или программного обеспечения и обеспечьте, чтобы погрешность была ≤ допустимого значения соответствующего класса точности (для класса C2 ≤ ±0,01%FS).

• Испытание на внецентренную нагрузку: установите одинаковый груз в разных положениях на поверхности, воспринимающей нагрузку, оцените стабильность показаний, при этом отклонение должно быть ≤ ±0,02% FS; в противном случае необходимо отрегулировать уровень установки.

3) Ежедневное 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 выбирайте модель со временем отклика ≤ 3 мс; для энергоэффективных сценариев — модель IoT со сном током ≤ 10 мкА; для гигиенических условий — интегрированную модель без резьбы и мертвых зон.

РЕЗЮМЕ

Датчик веса с параллельным лучом обладает ключевыми преимуществами «высокая точность при малой нагрузке, устойчивость к смещённой нагрузке, удобная интеграция». Основное решение направлено на устранение таких проблем, как точное взвешивание на малых диапазонах, смещение материала под нагрузкой и встроенная установка оборудования. Пользовательский опыт сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в обслуживании и контролируемой стоимости. При выборе следует в первую очередь учитывать четыре основных требования: диапазон, точность, место для установки и условия окружающей среды, а также принимать во внимание совместимость системы и дополнительные функции. В процессе эксплуатации необходимо избегать перегрузок и боковых ударов, строго соблюдать регулярную калибровку, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу. Подходит для приборов взвешивания с малой нагрузкой, автоматизированного оборудования, пищевой и фармацевтической промышленности и других областей, являясь оптимальным решением для сенсоров в сценариях малых диапазонов и плоского взвешивания.

Детальное отображение

Параметры