Датчик веса параллельной балки CZL639MB

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: 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 качестве упругих элементов обычно используются алюминиевый сплав (для легких конструкций), легированная сталь (для общепромышленных применений) или нержавеющая сталь 304/316L (для агрессивных сред), поверхности обрабатываются методами анодирования, никелирования или пассивации; степень защиты обычно составляет 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), что позволяет крепить датчики с помощью болтов или клеевого соединения. Некоторые микро-модели могут устанавливаться встраиваемым способом, что подходит для узких монтажных пространств настольных весов и автоматизированного оборудования, а одно устройство может удовлетворять требованиям плоскостного взвешивания.

Основные функции

• Измерение небольших усилий: Ориентирован на статическое/квазидинамическое взвешивание небольших 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. Микромодели способны обеспечивать сверхмалое измерение в диапазоне 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.

• 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: 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 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 гибкий способ установки решают задачу встраивания в автоматизированное оборудование и бытовую технику с элементами умного дома, устраняя необходимость модификации основной конструкции оборудования 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, 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

• Сверхупрощённая установка: Стандартизированные монтажные отверстия и базовые поверхности позиционирования исключают необходимость применения профессиональных калибровочных инструментов. Установка может быть выполнена с помощью обычной отвёртки, требования к плоскостности невысокие (≤0,1 мм/м), один человек может завершить настройку в течение 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 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. Бытовые 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 1–50 кг, с материалом из нержавеющей стали для защиты от загрязнений и легкой очистки. Степень защиты IP67 подходит для влажной и пыльной среды пунктов выдачи экспресс-доставки, обеспечивает быстрое и непрерывное взвешивание.

• Кухонные весы/весы для выпечки: высокоточные кухонные весы 0,01–5 кг, с датчиками микропараллельных балок, 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, осуществляют реальное измерение веса продукции и связаны с механизмом сортировки, точность сортировки достигает ±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.

• 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 доз (0,1–10 кг) в фармацевтической промышленности, изготовлено из нержавеющей стали 316L + сертифицировано по GMP, поверхность отполирована без мертвых углов для удобной дезинфекции и стерилизации, точность ≤ ±0,01% от предела измерений.

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

5) Интеллектуальная 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. 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 крепление: установите датчик горизонтально на несущей поверхности, обеспечьте вертикальное воздействие нагрузки над телом балки (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), избегайте чрезмерной затяжки, чтобы не повредить тело балки.

• Спецификации проводки: для аналоговых сигналов следуйте схеме "красный — питание +, черный — питание -, зеленый — сигнал +, белый — сигнал -"; для цифровых сигналов подключайтесь в соответствии с назначением выводов; избегайте натяжения кабеля при подключении микро-моделей, рекомендуется оставить резервную длину 5 см.

• Защитная обработка: во влажной среде герметизируйте соединитель кабеля водонепроницаемой лентой, а в пищевой промышленности своевременно очищайте поверхность датчика после использования, чтобы избежать коррозии остаточными материалами.

2) Калибровка и наладка

• Калибровка нуля: включите питание и разогрейте в течение 10 минут, выполните команду "калибровка нуля", убедитесь, что выходной сигнал нуля находится в пределах ±0,001% от полной шкалы (FS); если отклонение слишком велико, проверьте, является ли монтажная поверхность ровной.

• Калибровка нагрузки: установите эталонный груз, эквивалентный 100% номинальной нагрузки (используйте стандартные гири в сценариях малых диапазонов), 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 различных положениях на поверхности нагружения датчика, наблюдайте за стабильностью показаний, отклонение должно быть ≤ ±0,02%FS; в противном случае требуется корректировка уровня 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 фактического максимального веса (например, при максимальной грузоподъёмности 10 кг можно выбрать датчик на 12–14 кг), избегайте чрезмерно большого диапазона при малых нагрузках, чтобы не снизить точность.

• Класс точности: выберите класс C1 (погрешность ≤ ±0,005% от предела) для лабораторных/медицинских применений, класс C2 (погрешность ≤ ±0,01% от предела) для промышленной метрологии и класс C3 (погрешность ≤ ±0,02% от предела) для гражданских весовых приборов.

• Тип сигнала: выберите аналоговый сигнал (0-5 В) для гражданских весовых приборов, цифровой сигнал (I2C/RS485) для умных устройств и модели с беспроводными модулями для сценариев интернета вещей.

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.

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

3) Установка и совместимость системы

• Способ монтажа: выберите крепление на болтах для настольных весовых приборов, встраиваемый монтаж для умных 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 повреждению 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

Параллельные тензодатчики обладают основными преимуществами «высокая точность при малой нагрузке, плоская компенсация смещённой нагрузки и удобная интеграция», которые в основном решают такие задачи, как точное взвешивание на малых диапазонах, смещённое положение груза, а также встраиваемый монтаж оборудования. Опыт использования сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в обслуживании и контролируемой стоимости. При выборе модели необходимо сначала определить четыре ключевых требования: диапазон, точность, монтажное пространство и условия окружающей среды, после чего 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 приборов взвешивания при малых нагрузках, автоматизированного оборудования, пищевой и фармацевтической промышленности и является оптимальным решением датчиков для сценариев взвешивания на малых диапазонах и плоских поверхностях.

Детальное отображение

Параметры