Датчик взвешивания параллельной балки CZL650

Введение в продукт

Параллельная балка датчиков веса представляют собой чувствительные к силе элементы, основанные на принципе деформационного сопротивления, с упругим телом в виде двойной или одинарной параллельной балки в качестве основной конструкции. При воздействии силы изгибная деформация балки 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, способность к компенсации внецентренных нагрузок на плоской поверхности и удобство монтажа, и широко используются в задачах взвешивания на малых диапазонах, измерения плоских усилий и встроенных измерительных системах. Ниже приведены подробные сведения по основным параметрам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Основные характеристики и функции продукта

• 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: Уровни точности охватывают диапазон C1 – C3, при этом основные модели достигают уровня C2. Погрешность нелинейности ≤ ±0,01% от предела измерений, погрешность воспроизводимости ≤ ±0,005% от предела измерений, температурный дрейф нуля ≤ ±0,002% от предела измерений/°C, а точность выше, чем у аналогичных датчиков в сценариях малых диапазонов измерений от 0,1 кг до 500 кг.

• Материалы и защита: В эластомерах обычно используются алюминиевые сплавы (для облегчённых вариантов), легированные стали (для общепромышленных условий) или нержавеющая сталь 304/316L (для агрессивных сред), с поверхностной обработкой в виде анодирования, никелирования или пассивации; степень защиты обычно IP65/IP67, а для моделей пищевого назначения — до IP68, что обеспечивает применение в различных сложных условиях.

• Совместимость с установкой: На нижней части предусмотрены стандартизированные монтажные отверстия (резьбовые или гладкие), позволяющие крепление болтами или с помощью клея. Некоторые микро-модели могут устанавливаться встраиваемым способом, что подходит для ограниченного монтажного пространства настольных весов и автоматизированного оборудования, и одного устройства достаточно для выполнения требований плоскостного взвешивания.

Основные функции

• Измерение небольших усилий: Специализация — статическое/квазидинамическое взвешивание малых нагрузок (время отклика ≤ 4 мс), диапазон измерений охватывает 0,1 кг – 500 кг, наиболее распространённые применения сосредоточены в диапазоне 1 кг – 200 кг. Микро-модели обеспечивают сверхмалый диапазон измерений 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). Микроинтеллектуальные модели интегрируют модули согласования сигналов и могут напрямую подключаться к микроконтроллерам и модулям Интернета вещей (IoT).

• Функция защиты безопасности: Оснащён компенсацией температуры в широком диапазоне (-10 °C ~ 70 °C), имеет защиту от перегрузки (150 % - 200 % от номинальной нагрузки, обычно 150 % для моделей из алюминиевого сплава), а некоторые модели включают амортизирующие конструкции, защищающие от ударов.

• Долговременная стабильность : Срок усталостной жизни ≥ 10⁷ циклов нагрузки, годовой дрейф ≤ ±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: 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 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 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 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 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 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

• Супермаркетные весы для ценообразования/электронные платформенные весы: основной измерительный элемент весов для ценообразования 3–30 кг, выполненный из легкого алюминиевого сплава. Характеристика защиты от внецентренной нагрузки обеспечивает стабильную точность взвешивания при размещении в различных положениях, погрешность ≤±1 г.

• Электронные весы для экспресс-доставки: оборудование для взвешивания 1–50 кг, выполненное из нержавеющей стали, устойчиво к загрязнению 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 0,01–5 кг, с микросенсорами параллельной балки, обеспечивающими точность на уровне миллиграммов. Цифровой выход сигнала совместим с дисплеями высокой четкости, 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 сборочных линиях: обнаружение нехватки материалов на линиях сборки электронных компонентов, определение отсутствия материалов путем взвешивания (например, сборка аккумуляторов для 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, 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 нарезки и взвешивания на скотобойнях и рынках морепродуктов, с водонепроницаемым и антикоррозийным исполнением (IP68), может очищаться непосредственно струёй воды, 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, 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, динамометрах для измерения силы хвата) и медицинских весах (детские весы), конструкция из лёгкого алюминиевого сплава повышает мобильность оборудования, точность может достигать ±0,005% от предела шкалы.

5) Интеллектуальная бытовая электроника и устройства интернета вещей

• Умная бытовая техника: определение веса белья в стиральных машинах, взвешивание ёмкостей для кофейных зёрен в кофемашинах, микро-встроенные датчики обеспечивают интеллектуальное управление оборудованием и улучшают пользовательский опыт.

• IoT-терминалы: контроль веса умных полок и умных мусорных баков, энергоэффективные цифровые модели поддерживают беспроводную передачу данных по NB-IoT, подходят для сценариев удаленного управления в IoT.

5.Способ использования (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: 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.

• 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 соединение кабеля водонепроницаемой лентой; в пищевой промышленности своевременно очищайте поверхность датчика после использования, чтобы избежать коррозии остатками материалов.

2) Калибровка и настройка

• 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 стандартный груз в 100 % от номинальной нагрузки (используйте стандартные гири при малых диапазонах), зафиксируйте значение выходного сигнала, скорректируйте погрешность с помощью измерительного прибора или программного обеспечения, убедитесь, что погрешность ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (для класса C2 ≤ ±0,01%FS).

• 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 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