Эластомерный датчик CZL201

Введение в продукт

Тензодатчик спицевого типа — это чувствительный к силе элемент обнаружения, основанный на принципе тензосопротивления, с упругим элементом в форме спицы в качестве своей основной конструкции. При воздействии силы деформация упругого элемента вызывает изменение сопротивления тензодатчика, которое затем преобразуется в измеряемый электрический сигнал. Он сочетает в себе такие преимущества, как компактная конструкция и высокая устойчивость к внецентренной нагрузке, и широко используется в задачах взвешивания при средних и низких нагрузках в условиях ограниченного пространства. Ниже приведено подробное объяснение по основным параметрам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и подготовки решений:

1. Характеристики и функции изделия

Основные характеристики

• Конструктивное исполнение: Использует спицевую интегрированную конструкцию (обод и ступица соединены спицами, высота обычно составляет от 20 до 80 мм), характеризуется равномерным распределением жесткости, отличной устойчивостью к эксцентричной нагрузке/боковой силе (способна выдерживать эксцентричную нагрузку ±15% - ±20% от номинальной нагрузки), эффективно рассеивает воздействие неосевых нагрузок и обладает высокой устойчивостью при силовых нагрузках.

• Высокая точность: Уровни точности охватывают диапазон C2 - C6, основные модели достигают класса C3. Нелинейная погрешность ≤ ±0,02%НВ, погрешность воспроизводимости ≤ ±0,01%НВ, дрейф нуля контролируется в пределах ≤ ±0,003%НВ/°C, сохранение высокой точности в условиях динамических прерывистых нагрузок.

• Материалы и защита: В качестве эластомера обычно используется легированная сталь (предел текучести ≥ 900 МПа) или нержавеющая сталь 304/316L, поверхность проходит пассивацию или покрытие никелем для повышения коррозионной стойкости; степень защиты обычно IP66/IP67, специальные индивидуальные модели могут достигать уровня IP68, подходит для влажных и запыленных промышленных условий.

• Совместимость с установкой: Верхние и нижние торцевые поверхности используют крепление болтами или фланцевое соединение, некоторые модели поддерживают резьбовое присоединение, низкая высота установки (минимум до 18 мм), подходят для узких пространств, в основном подвергающихся вертикальным нагрузкам, могут использоваться как самостоятельно, так и в нескольких комбинациях.

Основные функции

• Обнаружение значения веса/силы: Поддерживает статическое взвешивание и квазидинамическое взвешивание (время отклика ≤ 8 мс), диапазон измерений охватывает 0,1 т – 200 т, типичные применения сосредоточены в диапазоне 1 т – 50 т. Некоторые индивидуальные модели могут соответствовать специальным требованиям свыше 200 т.

• Выходной сигнал: Предоставляет стандартные аналоговые сигналы (4 – 20 мА, 0 – 5 В, 0 – 10 В) и цифровые сигналы (RS485/Modbus RTU), некоторые интеллектуальные модели поддерживают протокол CANopen, что позволяет напрямую подключаться к ПЛК, системам DCS и системам управления взвешиванием.

• Дополнительные функции: Интегрирует компенсацию температуры в широком диапазоне температур (-30°C - 80°C), имеет защиту от перегрузки (150% - 250% от номинальной нагрузки), взрывозащищённые модели сертифицированы по стандарту Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, а в некоторых моделях предусмотрена встроенная конструкция кабеля с защитой от вытягивания.

• Долговечность: Ресурс усталости ≥ 10⁷ циклов нагружения, превосходная стабильность непрерывной работы при номинальной нагрузке, годовой дрейф ≤ ±0,015% НВХ, подходит для длительной непрерывной эксплуатации в промышленных условиях.

2. Основные решаемые проблемы

• Неточные измерения при условиях внецентренной нагрузки: Для устранения проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков при неосевых нагрузках за счёт оптимизации передачи усилия в спицевой конструкции погрешность внецентренной нагрузки ограничена значением ±0,03% от предела измерений (FS), что позволяет решить проблемы с точностью в таких случаях, как эксцентриситет силосов и ударные воздействия материала.

• Сложный монтаж в ограниченных пространствах: Благодаря своим конструктивным характеристикам «короткий и толстый» (диаметр 50 - 200 мм, высота 20 - 80 мм) решаются проблемы адаптации монтажа в условиях ограниченного пространства, например, внутри оборудования, на небольших весоизмерительных приборах и в составе встраиваемых весовых модулей, без необходимости выделения дополнительного резервного пространства.

• Склонен к повреждениям при вибрации и ударах : Распределение напряжений в упругом элементе спицевого типа более равномерное, а устойчивость к ударам улучшена более чем на 30% по сравнению с датчиками столбчатого типа, что эффективно предотвращает необратимую деформацию датчика в условиях механической вибрации и ударов при падении материалов, а также продлевает срок его службы.

• Недостаточная адаптивность к различным сценариям: Благодаря использованию улучшенных материалов (например, нержавеющая сталь 316L) и усиленной защите (IP68) решается проблема коррозии датчиков во влажных и агрессивных средах, таких как пищевая промышленность и химическая дозировка, в то время как взрывозащищенная модель соответствует требованиям безопасности в условиях воспламенения и взрыва.

• Громоздкая интеграция и сопряжение системы: Поддерживает множественные типы выходных сигналов и основные промышленные протоколы, решает проблемы совместимости с ПЛК различных марок (например, Mitsubishi, Schneider) и измерительными приборами, а также снижает затраты на промежуточное оборудование, такое как преобразователи сигналов.

3. пользовательский опыт

• Удобство монтажа: Стандартизированные монтажные отверстия на торцевой поверхности и базовые ориентирующие поверхности в комплекте со специальными уплотнительными прокладками и крепежными болтами позволяют выполнить горизонтальное позиционирование без использования профессиональных калибровочных инструментов, а установку и ввод в эксплуатацию одного датчика может выполнить один человек в течение 30 минут.

• Эксплуатация и калибровка: Поддерживает одноклавишную установку нуля и двухточечную калибровку на приборе, упрощает процесс калибровки (требуются только стандартные грузы 20% и 100% от номинальной нагрузки), а цифровая модель позволяет осуществлять удаленную калибровку и настройку параметров через программное обеспечение главного компьютера, что снижает требования к квалификации оператора.

• Низкая стоимость обслуживания: Полностью герметичная конструкция снижает проникновение пыли и влаги, среднегодовая частота отказов ≤0,3%; клеммная колодка имеет конструкцию, предотвращающую ослабление, а кабельный разъём оснащён водонепроницаемой и пылезащитной герметизацией, что требует лишь ежеквартальной очистки и проверки нулевой точки в повседневной эксплуатации, обеспечивая низкую трудоёмкость обслуживания.

• Обратная связь по данным: Колебание данных статического взвешивания ≤±0,005% НВШ, в квазидинамических условиях отсутствует заметное запаздывание; цифровая модель оснащена встроенным модулем диагностики неисправностей, способным в реальном времени сообщать о перегрузке, обрыве, аномальной температуре и других состояниях, что облегчает быстрое определение проблем.

• Опыт совместимости: Совместима более чем с 95% устройств контроля взвешивания на рынке, поддерживает автоматическое распределение нагрузки при параллельном использовании нескольких датчиков без необходимости в дополнительных уравнителях; интеллектуальная модель может быть напрямую подключена к платформе промышленного интернета вещей для удалённого контроля данных.

4. Типовые сценарии применения

1) Производство промышленного взвешивающего оборудования
• Платформенные и напольные весы малой и средней грузоподъемности: основные измерительные элементы для платформенных и напольных весов грузоподъемностью 1–50 т, компактная конструкция, подходящая для внутренней установки в взвешивающее оборудование, а также устойчивость к внецентренной нагрузке, обеспечивающая постоянство точности на разных позициях взвешивания (например, платформенные весы для супермаркетов, напольные весы для производственных цехов).
• Индивидуальное взвешивающее оборудование: используется в взрывозащищённых электронных весах и химически стойких весах, материал 316L + сертификация на взрывозащиту позволяют удовлетворить потребности особых отраслей, а спицевая конструкция может адаптироваться к разнообразным конструктивным решениям взвешивающего оборудования.

2) Строительная и инженерная техника
• Взвешивание погрузчиков/экскаваторов: устанавливается в гидравлическую систему ковша, косвенное взвешивание осуществляется посредством измерения гидравлического давления; конструкция спицевого типа обладает высокой устойчивостью к вибрации и ударам, адаптирована к тяжелым условиям эксплуатации строительной техники, точность достигает ±0,5% от предела измерений (FS).
• Мониторинг давления в гидравлических опорах: Контроль рабочего сопротивления гидравлических опор в угольных шахтах с применением взрывозащищённых спицевых датчиков с уровнем защиты IP67, способных длительно и стабильно работать в запылённых и влажных условиях, обеспечивая данными безопасность опор.

3) Промышленный контроль процессов
• Взвешивание малых и средних резервуаров/силосов: взвешивание дозирующих емкостей и буферных силосов в фармацевтической и пищевой промышленности с использованием 4 датчиков, установленных симметрично; свойства защиты от внецентренной нагрузки решают проблему смещения центра тяжести резервуара с материалом, совместная работа с системой управления обеспечивает точную подачу материала.
• Взвешивание упаковочного оборудования: динамические модули взвешивания для упаковочных машин частиц и машин розлива жидкостей со временем отклика ≤8 мс, что соответствует требованиям высокоскоростной упаковки, и точностью в пределах ±0,1 % от диапазона измерений, обеспечивающей соответствие нормам метрологии упаковки.

4) Испытание материалов и научно-исследовательское оборудование
• Испытательные машины на растяжение/сжатие: измерение статического усилия при механических испытаниях материалов; точность класса С2 позволяет удовлетворять потребности научно-исследовательских испытаний; спицевая конструкция обеспечивает равномерное распределение напряжений, гарантируя воспроизводимость и точность тестовых данных.
• Оборудование для испытаний на усталость: контроль нагрузки при испытаниях на ресурс деталей, с числом циклов ≥10⁷ и стабильными механическими свойствами, может удовлетворить потребности долгосрочных испытательных экспериментов.

5) Применение в специализированных отраслях
• Пищевая и фармацевтическая промышленность: датчики из гигиенической нержавеющей стали марки 316L с полированной поверхностью (Ra ≤ 0,8 мкм), соответствующие стандартам GMP, используются для взвешивания сырья, дозирования готовой продукции и других процессов, облегчают очистку и дезинфекцию.
• Горнодобывающая и металлургическая отрасли: спицевые датчики высокотемпературного типа (компенсация температуры -40 °C~120 °C), применяемые в оборудовании для сортировки руды и взвешивании шихты в металлургических печах, способны работать в условиях высоких температур и запылённой среды.

5. Инструкции по использованию (практическое руководство)

1) Процесс установки

• Подготовка: Очистите поверхность установки (убедитесь, что она ровная и без заусенцев, погрешность плоскостности ≤0,05 мм/м), проверьте внешний вид датчика (эластомер не должен иметь деформаций, кабель — повреждений) и убедитесь в совместимости спецификаций монтажных болтов с датчиком.

• Позиционирование и крепление: Установите датчик вертикально на монтажное основание, чтобы нагрузка передавалась по оси, затяните его динамометрическим ключом с указанным моментом (рекомендуемый момент — 15–40 Н·м для датчиков из легированной стали и 10–30 Н·м для нержавеющей стали), избегайте чрезмерного затягивания, чтобы не повредить эластомер.

• Спецификации проводки: для аналоговых сигналов соблюдайте принцип подключения «красный — питание +, черный — питание -, зеленый — сигнал +, белый — сигнал -»; для цифровых сигналов подключайте соответствующие контакты в соответствии с протоколом Modbus; проводка должна находиться вдали от источников сильных электромагнитных помех (например, преобразователей частоты и высоковольтных кабелей), расстояние должно быть ≥15 см.

• Защитная обработка: при установке в наружных или влажных условиях используйте водонепроницаемые распределительные коробки для герметизации соединений кабелей, а на открытые части датчика можно установить пылезащитные колпачки; в агрессивных средах нанесите специальное антикоррозийное покрытие на не нагруженные поверхности.

2) Калибровка и наладка

• Калибровка нуля: включите питание и прогрейте в течение 20 минут, выполните команду «калибровка нуля» с помощью весового прибора или главного компьютера, чтобы обеспечить нулевой выход в пределах ±0,002 %FS; если отклонение слишком велико, проверьте горизонтальность установки.

• Калибровка нагрузки: последовательно установите стандартные грузы 20% и 100% от номинальной нагрузки, запишите значения выходного сигнала датчика, скорректируйте линейную погрешность с помощью программного обеспечения калибровки и убедитесь, что погрешность в каждой точке нагрузки ≤ допустимому значению соответствующего класса точности (например, ≤±0,02%FS для класса C3).

• Динамическая настройка: в квазидинамическом режиме отрегулируйте параметры фильтрации прибора (частота фильтрации 8–15 Гц), проверьте скорость срабатывания датчика и стабильность данных, избегайте колебаний сигнала, вызванных воздействием материала.

3) Техническое обслуживание

• Регулярный осмотр: ежемесячно очищайте поверхность датчика от пыли и масла, проверяйте надежность подключения клемм проводки; выполняйте калибровку нуля один раз в шесть месяцев и проводите полную калибровку с проверкой характеристик один раз в год.

• Устранение неисправностей: при возникновении смещения данных сначала проверьте напряжение питания (стабильное в диапазоне 10–30 В постоянного тока) и ровность монтажной поверхности; при аномальном сигнале проверьте, не поврежден ли кабель или тензометрический датчик из-за перегрузки, и при необходимости замените датчик.

6. Метод выбора (точное соответствие требованиям)

1) Определение основных параметров

• Выбор диапазона: выберите модель с диапазоном, превышающим фактическую максимальную нагрузку в 1,3–1,6 раза (например, при максимальной нагрузке 10 т можно выбрать датчик на 13–16 т), обеспечивая достаточный запас по перегрузке, чтобы избежать повреждения от ударных нагрузок.

• Класс точности: для промышленной метрологии выбирайте класс C3 (погрешность ≤ ±0,02 %НВ); для научно-исследовательских испытаний — класс C2 (погрешность ≤ ±0,01 %НВ); для общего контроля — класс C6 (погрешность ≤ ±0,03 %НВ).

• Тип сигнала: для традиционных систем управления выберите аналоговые сигналы (4–20 мА); для интеллектуальных систем интернета вещей выберите цифровые сигналы (RS485); для строительной техники выберите модели с протоколом CANopen.

2) Выбор по устойчивости к условиям окружающей среды

• Температура: для обычных условий (-30 °C ~ 60 °C) выберите стандартные модели; для высокотемпературных условий (60 °C ~ 120 °C) — модели с компенсацией высокой температуры; для низкотемпературных условий (-50 °C ~ -30 °C) — морозостойкие модели.

• Среда: для сухих условий выбирайте сплав стали; для влажных/слабоагрессивных сред — нержавеющую сталь 304; для сильноагрессивных сред (кислотно-щелочные растворы) — нержавеющую сталь 316L или материалы на основе хастеллоя.

• Степень защиты: для сухих помещений — ≥IP66; для наружных/влажных условий — ≥IP67; для подводного применения или запыленных сред — ≥IP68.

3) Установка и совместимость системы

• Метод монтажа: для ограниченного пространства выберите крепление через торцевые болты; для условий с большой нагрузкой — фланцевое соединение; при наличии явной эксцентричной нагрузки предпочтительны усиленные модели с погрешностью эксцентриситета ≤ ±0,01%FS.

• Совместимость: Убедитесь, что сигнал датчика соответствует протоколу связи существующего прибора/ПЛК. При использовании нескольких датчиков в комбинации выбирайте цифровые модели, поддерживающие адресное кодирование, чтобы избежать конфликтов сигналов. 4) Подтверждение дополнительных требований

• Требования к сертификации: Для взрывоопасных условий требуется соответствующая сертификация по взрывозащитному исполнению (например, Ex d I для угольных шахт, Ex ia IIC T6 для химической промышленности), для пищевой промышленности — сертификация FDA/GMP, а для метрологических применений — сертификация CMC.

• Специальные функции: для динамического взвешивания выбирайте модели с временем отклика ≤ 5 мс; для удаленного мониторинга — интеллектуальные модели с беспроводными модулями LoRa/NB-IoT; для работы при высоких температурах — специальные модели с чипами компенсации температуры.

РЕЗЮМЕ

Датчик взвешивания спицевого типа обладает основными преимуществами «высокая устойчивость к внецентренной нагрузке, компактная конструкция и высокая стабильность», что решает проблему точного взвешивания при средних и низких нагрузках, ограниченном пространстве и условиях внецентренной нагрузки. Опыт использования ориентирован на удобство монтажа, отсутствие необходимости в обслуживании и надёжность данных. При выборе следует в первую очередь учитывать четыре ключевых параметра: диапазон, точность, место для установки и условия эксплуатации, а также принимать во внимание совместимость с системой и дополнительные функции. В процессе эксплуатации необходимо строго соблюдать принцип осевого приложения усилия и регулярно выполнять калибровку в соответствии с установленными нормами, чтобы обеспечить длительную и стабильную работу. Датчик подходит для использования в промышленных весах, строительной технике, системах управления технологическими процессами и других областях, являясь идеальным решением для взвешивания при средних и низких нагрузках, а также в специальных условиях монтажа.

Детальное отображение

Параметры