С-образный датчик силы CZL302AC

Введение в продукт

Датчик нагрузки типа S — это чувствительный к силе элемент обнаружения, основанный на принципе тензосопротивления, в котором симметричный упругий элемент в форме буквы S является его основной структурой. При воздействии силы растяжение или сжатие упругого элемента вызывает изменение сопротивления тензодатчика, которое затем преобразуется в стандартизированные электрические сигналы. Он сочетает в себе такие преимущества, как двунаправленное восприятие усилия, гибкая установка и стабильная точность, и широко используется в измерительных задачах для определения растягивающих, сжимающих и комбинированных усилий при средних и низких нагрузках. Ниже приведены подробные сведения по основным параметрам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Характеристики и функции изделия

Основные характеристики

Конструктивный дизайн: Использует интегрированную S-образную эластомерную конструкцию (толщина 5–30 мм, длина 30–200 мм) с сосредоточенным и симметричным распределением напряжений, поддерживает двунаправленное усилие (возможно измерение как растяжения, так и сжатия), обладает высокой устойчивостью к крутящим и поперечным нагрузкам (выдерживает поперечные силы ±10%–±15% от номинальной нагрузки) и обеспечивает высокую эффективность передачи усилия.

• Высокая точность: Уровни точности охватывают диапазон C2–C6, ведущие модели достигают класса C3, погрешность нелинейности ≤±0,02% НВ, погрешность воспроизводимости ≤±0,01% НВ, дрейф нуля ≤±0,003% НВ/°C, незначительное ослабление точности в динамических измерениях при малых и средних нагрузках.

• Материал и защита: Эластомер обычно изготавливается из высокопрочной легированной стали (предел текучести ≥850 МПа) или нержавеющей стали 304/316L, поверхность подвергается никелированию или порошковому покрытию (пассивация для коррозионностойких типов); степень защиты обычно составляет IP65/IP67, а индивидуальные модели для влажных условий могут достигать IP68, что делает их пригодными для общепромышленного и некоторых специальных применений.

• Совместимость с установкой: Оба конца имеют конструкцию с внутренней резьбой, наружной резьбой или проушинами, поддерживают различные способы установки, такие как крюки, проушины и фланцы, обеспечивают гибкое пространство для монтажа, подходят для многонаправленных нагрузок — вертикальных, горизонтальных и наклонных, и применяются в основном самостоятельно.

Основные функции

• Измерение усилия в обоих направлениях: Поддерживает измерение статического/динамического растяжения и сжатия (время отклика ≤6 мс), диапазон измерений охватывает 0,01–50 т, стандартные применения сосредоточены в диапазоне 0,1–20 т, некоторые высокоточные модели способны измерять малые диапазоны до 0,001 т.

• Стандартизированный выходной сигнал: Предоставляет аналоговые сигналы (4–20 мА, 0–5 В, 0–10 В) и цифровые сигналы (RS485/Modbus RTU), некоторые интеллектуальные модели поддерживают протокол Profibus, обеспечивая прямое подключение к весовым приборам, ПЛК, промышленным сенсорным панелям и другим устройствам.

• Функции безопасности и защиты: Интегрирует компенсацию температуры в широком диапазоне (-20 ℃~80 ℃), имеет защиту от перегрузки (120%-200% от номинальной нагрузки, обычно 150% в сценариях растяжения), а в некоторых моделях предусмотрены антивращательные фиксирующие штифты и конструкции соединений, предотвращающие отсоединение кабеля.

• Долгосрочная стабильность: Срок службы по усталости ≥10⁶ циклов нагружения, годовой дрейф ≤±0,02 % НВ при номинальной нагрузке, подходит для сценариев периодического или непрерывного контроля усилия.

2. Основные решаемые проблемы

• Сложность измерения двунаправленной силы: Устраняя ограничение традиционных датчиков, которые могут измерять усилие только в одном направлении, S-образная конструкция позволяет точно измерять одновременно растягивающие и сжимающие усилия (например, изменение усилия при подъёме и опускании материала), удовлетворяя потребность в двунаправленном контроле силы в таких сценариях, как подъём и тяга.

• Адаптивность к сложным условиям монтажа: Благодаря гибким способам соединения и компактной конструкции решаются проблемы монтажа в оборудовании с ограниченным пространством и многоугловом приложении силы применение (например, взвешивание наклонных бункеров и контроль натяжения подвесных конвейерных линий), что исключает необходимость масштабной переделки конструкции оборудования.

• Недостаточная точность при малой нагрузке/в малом диапазоне: В сценарии малого диапазона от 0,1 т до 5 т за счет оптимизации положения наклеивания тензометрических датчиков и конструкции упругого элемента погрешность измерения контролируется в пределах ±0,01 % от предела шкалы, что соответствует высокоточным требованиям применения при малых нагрузках в лабораториях, пищевой промышленности и т.д.

• Контроль колебаний динамического натяжения: Благодаря времени отклика ≤ 6 мс возможно точно фиксировать колебания натяжения в процессе непрерывного производства кабелей, пленок и т.д., решая проблемы качества продукции, вызванные нестабильным натяжением в таких отраслях, как текстильная и полиграфическая промышленность.

• Проблемы совместимости при работе нескольких устройств: Стандартизированный выходной сигнал и поддержка нескольких протоколов устраняют трудности сопряжения с системами управления различных производителей (например, ПЛК Siemens серии S7 и DCS Delta), снижая ошибки и затраты при преобразовании сигналов.

3. Пользователь Опыт

• Удобство монтажа: Стандартизированные резьбовые/проушины интерфейсы, совместимые со стандартными крепежными деталями (например, болтами и скобами), не требуют специальных инструментов для установки. Один человек может выполнить установку и позиционирование одного датчика в течение 15 минут, при этом требования к плоскостности поверхности установки невысокие (достаточно погрешности плоскостности ≤ 0,1 мм/м).

• Эксплуатация и калибровка: Поддерживает обнуление нажатием одной кнопки на весовом приборе, упрощает процесс двухточечной калибровки (требуются только эталонные грузы на 10% и 100% от номинальной нагрузки), а цифровые модели могут калиброваться удаленно через мобильное приложение или главный компьютер, что позволяет быстро выполнять операции даже непрофессионалам.

• Контролируемая стоимость обслуживания: Герметичная конструкция эффективно изолирует пыль и влагу, среднегодовая частота отказов ≤ 0,4 %; модульная конструкция основных компонентов ( тензодатчики , клеммные блоки) позволяет заменять отдельные неисправные участки, снижая общие затраты на замену.

• Наглядная передача данных: Статические колебания измеряемых данных ≤ ±0,005 %FS, в динамических сценариях отсутствует заметное запаздывание; цифровые модели оснащены встроенными предупреждениями о неисправностях при перегрузке, пониженном напряжении и т.д., которые визуально отображаются через индикаторные лампы или программные интерфейсы для удобной и быстрой диагностики.

• Гибкая адаптация к различным сценариям: Один и тот же датчик может переключаться между режимами измерения растяжения/сжатия без замены аппаратного обеспечения, что удовлетворяет потребности многопроцессного общего оборудования и повышает коэффициент его использования.

4. Типовые сценарии применения

1) Сценарии измерения растяжения/натяжения

• Управление натяжением кабеля/троса: контроль натяжения проволокопрокатных станов в текстильной и кабельной промышленности. Датчики S-образной формы подключаются последовательно к тяговому механизму, обеспечивая постоянную обратную связь по значениям натяжения и согласованную регулировку скорости тяги, что гарантирует равномерный диаметр кабеля.

• Испытание материалов на растяжение: измерение растяжения с помощью испытательных машин в лабораториях. Модели точности C2 могут удовлетворять требованиям к испытаниям на прочность при растяжении материалов, таких как металлические провода и пластиковые пленки, с погрешностью повторяемости данных ≤ ±0,01%.

• Контроль растяжения грузоподъемного оборудования: ограничение нагрузки для малых кранов и электрических тельферов. Устанавливается между крюком и стрелой, срабатывает сигнал тревоги и отключает питание при перегрузке, обеспечивая безопасность эксплуатации.

2) Сценарии взвешивания в подвешенном состоянии

• Взвешивание подвесных бункеров/резервуаров: взвешивание подвесных дозирующих емкостей в химической и кормовой промышленности. Один или два датчика устанавливаются симметрично в подвесном положении, что решает проблему нехватки места на полу, точность достигает ±0,02% НВ.

• Подвесное взвешивание в пищевой промышленности: подвесное взвешивание и сортировка в отраслях убоя и переработки водных продуктов. Модели из нержавеющей стали (316L) соответствуют стандартам гигиены пищевых продуктов, легко очищаются и дезинфицируются, подходят для линейного производства.

3) Производство малых и средних весоизмерительных приборов

• Весы с крюком / портативные весы: основные измерительные элементы для крюковых весов 0,5 т – 20 т. Их компактная конструкция подходит для проектирования корпуса весов, а устойчивость к ударам позволяет выдерживать мгновенные перегрузки при подъёмных операциях.

• Ленточные весы / динамические весы: модули динамического взвешивания для конвейерных лент. Устанавливаются на опоры роликов ленты и косвенно рассчитывают вес материала путем измерения натяжения ленты, приспосабливаясь к условиям непрерывной транспортировки.

4) Научные исследования и экспериментальное оборудование

• Биомеханические испытания: контроль усилия в медицинском реабилитационном оборудовании (например, испытание протезов на усилие). Модели малого диапазона и высокой точности (0,01 т – 1 т) способны фиксировать минимальные изменения величины усилия.

• Контроль силы в конце робота: силовая обратная связь для захватного механизма промышленных роботов. Измеряя силу захвата, регулируется сила зажима, чтобы избежать повреждения хрупких заготовок (например, стекла и керамики).

5) Применение в специализированных отраслях

• Фармацевтическая промышленность: регулирование давления в машинах для наполнения капсул. Модели из гигиенической нержавеющей стали соответствуют стандартам GMP, точно контролируют давление при заполнении, обеспечивая равномерную дозировку капсул.

• Полиграфическая и упаковочная промышленность: контроль натяжения в пленочных печатных машинах. Оперативная регулировка скоростей разматывания и наматывания предотвращает растяжение, деформацию или разрыв пленки, повышая точность печати.

5. Инструкции по использованию (практическое руководство)

1) Процесс установки

• Подготовка: Очистите точки подключения (удалите заусенцы и масляные пятна), проверьте внешний вид датчика (отсутствие деформации эластомера, повреждений кабеля) и выберите правильный способ подключения в зависимости от направления нагрузки (используйте подъемное кольцо для растяжения и болтовое крепление для сжатия).

• Позиционирование и фиксация: Убедитесь, что нагрузка передается вдоль осевого направления датчика, чтобы избежать боковых и крутящих усилий; используйте динамометрический ключ при затяжке болтов (рекомендуемый момент затяжки: 10–30 Н·м для датчиков из легированной стали, 8–25 Н·м для нержавеющей стали), чтобы предотвратить чрезмерную затяжку и повреждение резьбы.

• Спецификация проводки: для аналоговых сигналов соблюдайте правило «красный — питание +, черный — питание -, зеленый — сигнал +, белый — сигнал -»; для цифровых сигналов подключайте в соответствии с назначением выводов Modbus; кабель должен быть надежно закреплен, чтобы избежать его натяжения, а проводку следует размещать вдали от сильных источников помех, таких как частотные преобразователи (расстояние ≥ 20 см).

• Защитная обработка: при установке на открытом воздухе необходимо добавить защиту от дождя; во влажной/агрессивной среде размещайте кабельный соединитель в водонепроницаемой распределительной коробке, а поверхность датчика можно покрыть антикоррозийным маслом пищевого качества (для пищевой промышленности).

2) Калибровка и наладка

• Калибровка нуля: включите питание и прогрейте в течение 15 минут, выполните команду «калибровка нуля», убедитесь, что выходной сигнал нуля находится в пределах ±0,002 % НВ, и если отклонение слишком велико, проверьте наличие боковой силы при монтаже.

• Калибровка нагрузки: последовательно устанавливайте стандартные грузы в размере 10%, 50% и 100% от номинальной нагрузки, записывайте выходные сигналы в каждой точке, корректируйте линейную погрешность с помощью программного обеспечения калибровки и обеспечьте, чтобы погрешность ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (≤±0,02% НВ для класса C3).

• Динамическая настройка: в динамических режимах, таких как контроль натяжения, регулируйте частоту фильтра прибора (5–12 Гц) для баланса между скоростью отклика и стабильностью данных, избегайте ложных срабатываний, вызванных высокочастотными колебаниями.

3) Техническое обслуживание

• Плановый осмотр: ежемесячно очищайте поверхность датчика, проверяйте, не ослаблено ли резьбовое соединение; выполняйте калибровку нуля один раз в квартал, полную калибровку диапазона — один раз в год, а также фиксируйте данные калибровки для последующего использования.

• Обработка неисправностей: при сбое данных сначала проверьте напряжение питания (должно быть стабильным в диапазоне 12–24 В постоянного тока); при отсутствии выходного сигнала проверьте, не поврежден ли кабель и не перегружен ли датчик (перегрузка более чем на 200 % от номинальной нагрузки может привести к повреждению).

6. Метод выбора (точное соответствие требованиям)

1) Определение основных параметров

• Выбор диапазона: выбирайте модель с учётом 1,2–1,5-кратного значения максимальной фактической силы (например, если максимальное растягивающее усилие составляет 8 т, можно выбрать датчик на 10–12 т). Для измерения растягивающих усилий следует дополнительно предусмотреть запас по перегрузке в размере 10 %, чтобы избежать повреждений от ударных нагрузок.

• Класс точности: для лабораторных испытаний выбирайте класс C2 (погрешность ≤ ±0,01% НВ); для промышленных измерений — класс C3 (погрешность ≤ ±0,02% НВ); для общего контроля — класс C6 (погрешность ≤ ±0,03% НВ).

• Тип сигнала: для традиционных весовых приборов выбирайте аналоговые сигналы (4–20 мА); для интеллектуальных систем — цифровые сигналы (RS485); для сценариев промышленного интернета вещей (IIoT) — интеллектуальные модели с беспроводной передачей (WiFi/4G).

2) Выбор по устойчивости к условиям окружающей среды

• Температура: для обычных условий (-20°C ~ 60°C) выбирайте стандартные модели; для высоких температур (60°C ~ 100°C) — модели с компенсацией высокой температуры; для низких температур (-40°C ~ -20°C) — морозостойкие модели.

• Среда: для сухих условий выбирайте легированную сталь (с покрытием порошковой краской); для влажных/пищевых производств — нержавеющую сталь 304; для агрессивных химических сред — нержавеющую сталь 316L. • Степень защиты: для сухих помещений — ≥IP65; для улицы/влажных условий — ≥IP67; для подводного применения или запылённых сред — ≥IP68.

3) Установка и совместимость системы

• Способ монтажа: при растягивающих нагрузках выбирайте соединение с проушиной; при сжимающих нагрузках — крепление болтом; при наклонных нагрузках — модели с фиксирующими штифтами; при ограниченном пространстве — компактные модели длиной ≤50 мм.

• Совместимость: Убедитесь, что сигнал датчика соответствует протоколу связи существующего счетчика/ПЛК. При совместной работе нескольких датчиков выбирайте цифровые модели, поддерживающие установку адреса, чтобы избежать конфликтов сигналов.

4) Подтверждение дополнительных требований

• Требования к сертификации: Для взрывозащищенных применений требуется сертификация Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4; для пищевой промышленности — сертификация FDA/GMP; для метрологических применений — сертификация CMC.

• Специальные функции: Для динамического контроля натяжения выбирайте модели с временем отклика ≤5 мс; для удаленного мониторинга — модели с модулем NB-IoT; для гигиенических применений — гигиенические модели с полировкой без мертвых зон (Ra ≤0,8 мкм).

РЕЗЮМЕ

Датчики нагрузки типа S обладают «двунаправленным восприятием усилия, гибкой установкой и высокой точностью при малых нагрузках» как своими основными преимуществами, в первую очередь решая такие задачи, как контроль усилия в обоих направлениях, монтаж в сложных условиях и точное регулирование при малых нагрузках. Пользовательский опыт сосредоточен на простоте эксплуатации, отсутствии необходимости в сложном обслуживании и высокой адаптивности к различным сценариям применения. При выборе датчика нагрузки необходимо сначала определить диапазон, точность, направление усилия и требования окружающей среды, а затем принимать решение с учётом совместимости системы и дополнительных функций. В процессе эксплуатации следует избегать боковых нагрузок и перегрузок, а также строго соблюдать процедуры регулярной калибровки для обеспечения долгосрочной стабильной работы. Данные датчики подходят для применения в таких областях, как измерение натяжения, подвесное взвешивание и приборы для взвешивания при малых нагрузках, и являются предпочтительным решением в качестве датчиков для средних, низких нагрузок и сценариев двунаправленного контроля усилия.

Детальное отображение

Параметры