Тензодатчик спицевого типа CZL204

Введение в продукт

Спицевого типа датчиков веса являются чувствительными к силе элементами, основанными на принципе деформационного сопротивления, с упругим элементом в форме спицы в качестве основной конструкции. При воздействии силы деформация упругого элемента вызывает изменение сопротивления тензорезистора, которое затем преобразуется в измеряемые электрические сигналы. Они сочетают в себе такие преимущества, как компактная конструкция и высокая устойчивость к внецентренным нагрузкам, и широко используются в системах взвешивания со средними и низкими нагрузками при ограниченном пространстве. Ниже приведено подробное описание по основным параметрам для удовлетворения потребностей продукт выбора, технической оценки и разработки решений:

1. Характеристики и функции изделия

Основные характеристики

• Конструктивный дизайн: Использует спицевую интегрированную конструкцию (обод и ступица соединены спицами, высота обычно составляет от 20 до 80 мм), характеризующуюся 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.

• Характеристики точности: Класс точности охватывает диапазон C2 - C6, модели массового сегмента достигают уровня C3. Погрешность нелинейности ≤ ±0,02% НВ, погрешность воспроизводимости ≤ ±0,01% НВ, дрейф нуля контролируется в пределах ≤ ±0,003% НВ/℃, сохранение высокой точности в условиях динамических прерывистых нагрузок.
• Материал и защита: Эластомер обычно изготавливается из легированной стали (предел текучести ≥ 900 МПа) или нержавеющей стали 304/316L, поверхность проходит пассивацию или покрытие никелем для повышения коррозионной стойкости; степень защиты обычно составляет IP66/IP67, а специальные индивидуальные модели могут достигать уровня IP68, что делает их пригодными для влажных и запыленных промышленных условий.
• Совместимость по установке: Верхняя и нижняя торцевые поверхности крепятся с помощью болтов или фланцевого соединения, некоторые модели поддерживают резьбовое присоединение. Небольшая монтажная высота (минимум 18 мм), подходит для узких пространств, где действуют преимущественно вертикальные нагрузки, может использоваться как отдельно, так и в нескольких комбинациях.

Основная функция

• Обнаружение веса/силы: Поддерживает статическое взвешивание и квазидинамическое взвешивание (время отклика ≤ 8 мс), диапазон измерений охватывает 0,1 т – 200 т. Типовые применения сосредоточены в диапазоне 1 т – 50 т, а некоторые индивидуальные модели могут удовлетворять особым требованиям свыше 200 т.
• Выходный 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 и могут напрямую подключаться к ПЛК, системам АСУ ТП и системам управления взвешиванием.
• Дополнительные функции: Интегрирует компенсацию температуры в широком диапазоне (-30 °C ~ 80 °C), имеет защиту от перегрузки (150% - 250% от номинальной нагрузки), взрывозащищённые модели сертифицированы по Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, а некоторые модели оснащены конструкцией кабеля с защитой от обрыва.
• Долгосрочная надежность: 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 эксцентричной нагрузке: Для устранения проблемы чрезмерной погрешности традиционных датчиков при неосевых нагрузках за счёт оптимизации передачи усилия в спицевой конструкции погрешность от внецентренной нагрузки ограничена пределом ±0,03 % НВ, что решает проблемы точности в таких условиях, как внецентренность силоса и удар материала.
• Сложный монтаж в ограниченных пространствах: Благодаря своим конструктивным особенностям «короткий и толстый» (диаметр 50–200 мм, высота 20–80 мм) решаются проблемы адаптации монтажа в условиях ограниченного пространства, таких как внутри оборудования, малые измерительные приборы и встраиваемые модули взвешивания, без необходимости дополнительного резервного пространства.
• Склонность к повреждению при вибрации и ударах: Распределение напряжений в эластомере спицевого типа более равномерное, а его стойкость к ударам повышена более чем на 30 % по сравнению с датчиками столбчатого типа, что эффективно предотвращает необратимую деформацию датчика в условиях механических вибраций и ударов от падения материала, а также продлевает срок его службы.
• Недостаточная адаптация к различным сценариям: Благодаря использованию улучшенных материалов (например, нержавеющей стали 316L) и усиленной защите (IP68) решена проблема коррозии датчиков во влажных и агрессивных средах, таких как пищевая промышленность и химическая дозировка, а взрывозащищенная модель соответствует требованиям безопасности в условиях воспламенения и взрыва.
• Громоздкая интеграция и подключение системы: Поддерживает различные типы выходных сигналов и основные промышленные протоколы, решая проблемы совместимости с ПЛК различных марок (например, Mitsubishi, Schneider) и весоизмерительными приборами, а также снижая затраты на промежуточное оборудование, такое как преобразователи сигналов.

3. пользовательский опыт

• Удобство установки: Стандартизированные монтажные отверстия на торцевой поверхности и ориентирующие базовые поверхности в сочетании со специальными уплотнительными прокладками и крепежными болтами позволяют производить горизонтальную установку без использования профессиональных инструментов калибровки. Установку и ввод в эксплуатацию одного датчика может выполнить один человек за 30 минут.
• Работа и калибровка: Поддерживает однокнопочное обнуление и двухточечную калибровку прибора, упрощает процесс калибровки (требуются только стандартные грузы 20% и 100% от номинальной нагрузки), а цифровая модель позволяет осуществлять удаленную калибровку и настройку параметров с помощью программного обеспечения на главном компьютере, что снижает порог сложности эксплуатации.
• Низкие эксплуатационные расходы: Полностью герметичная конструкция снижает проникновение пыли и влаги, среднегодовая частота отказов ≤ 0,3 %; клеммная колодка имеет конструкцию с защитой от ослабления, а кабельный интерфейс оснащён уплотнением, защищающим от воды и пыли. В повседневной эксплуатации требуется только ежеквартальная очистка и проверка нулевой точки, что обеспечивает низкие затраты на техническое обслуживание.
• Обратная связь по данным: Статические колебания данных взвешивания ≤ ±0,005 %FS, без заметного запаздывания в квазидинамических режимах; цифровая модель оснащена встроенным модулем диагностики неисправностей, способным в реальном времени сообщать о перегрузке, обрыве, аномальной температуре и других состояниях, что позволяет быстро локализовать проблему.
• Опыт совместимости: Совместимо более чем с 95 % устройств весового контроля, представленных на рынке, поддерживается автоматическое распределение нагрузки при параллельном использовании нескольких датчиков, что исключает необходимость во внешних уравнителях; интеллектуальная модель может быть напрямую подключена к промышленной платформе интернета вещей для удалённого мониторинга данных.

4. Типовые сценарии применения

1) Производство промышленного взвешивающего оборудования

• Малые и средние платформенные весы/напольные весы: основные измерительные блоки для платформенных и напольных весов грузоподъёмностью 1–50 т, компактная конструкция, подходящая для внутренней установки во взвешивающее оборудование, а также свойства компенсации внецентренной нагрузки, обеспечивающие постоянство точности на разных позициях взвешивания (например, платформенные весы для ценообразования в супермаркетах и напольные весы для учёта оборота на производстве).

• 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 дорожная техника

• Взвешивание погрузчиков/экскаваторов: Устанавливается в гидравлическую систему ковша, осуществляет косвенное взвешивание за счёт измерения гидравлического давления. Конструкция с использованием датчика спицевого типа обладает высокой устойчивостью к вибрации и ударам, адаптирована к тяжёлым условиям эксплуатации строительной техники, точность достигает ±0,5% от полной шкалы.

• 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 процесс-контроль

• Взвешивание малых и средних емкостей для материалов/бункеров: взвешивание дозирующих емкостей и буферных бункеров в фармацевтической и пищевой промышленности с использованием 4 датчиков, установленных симметрично; функция компенсации внецентренной нагрузки решает проблему смещения центра тяжести емкостей для материалов; 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 предела измерений, обеспечивающей соответствие нормам измерения при упаковке.

4) Испытание материалов и научно-исследовательское оборудование

• Машины для испытаний на растяжение/сжатие: измерение статического усилия при механических испытаниях материалов; точность класса С2 позволяет удовлетворять требованиям научных исследований; спицевая конструкция обеспечивает равномерное распределение напряжений, гарантируя повторяемость и точность результатов испытаний.

• Оборудование для испытаний на усталость: контроль нагрузки при испытаниях на ресурс, с количеством циклов не менее 10⁷ и стабильными механическими свойствами, способно удовлетворять потребности долгосрочных испытательных экспериментов.

5) Применение в специализированных отраслях

• Пищевая и фармацевтическая промышленность: датчики из пищевой нержавеющей стали марки 316L с полированной поверхностью (Ra ≤0,8 мкм), соответствующие стандартам GMP, используются для взвешивания сырья, дозирования готовой продукции и других процессов, обеспечивают удобство очистки и дезинфекции.

• Горнодобывающая и металлургическая промышленность: спицевые датчики для высоких температур (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 запылённости.

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 (упругий элемент не должен иметь деформаций, кабель должен быть целым), а также 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 затяжки (рекомендуется 15–40 Н·м для датчиков из легированной стали и 10–30 Н·м для нержавеющей стали), избегайте чрезмерного затягивания, которое может повредить упругий элемент.

• Спецификация 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 кабелей высокого напряжения), расстояние должно быть не менее 15 см.

• Защитная обработка: при установке в наружных или влажных условиях используйте водонепроницаемую распределительную коробку для герметизации соединений кабелей, а на открытой части датчика можно установить пылезащитный чехол; в агрессивной среде на ненагруженные поверхности следует нанести специальное антикоррозийное покрытие.

2) Калибровка и наладка

• Калибровка нуля: включите питание и прогрейте в течение 20 минут, выполните команду «калибровка нуля» через весовое устройство или главный компьютер, 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 выбирайте аналоговые сигналы (4–20 мА); для интеллектуальных IoT-систем — цифровые сигналы (RS485); для строительной техники — модели с протоколом CANopen.

2) Выбор по устойчивости к условиям окружающей среды

• Температура: для нормальных условий (-30 °C ~ 60 °C) выбирайте обычные модели; для высоких температур (60 °C ~ 120 °C) — модели с компенсацией высокой температуры; для низких температур (-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.

• Класс защиты: для сухих помещений — не менее IP66; для наружных/влажных условий — не менее IP67; для подводных или запыленных сред — не менее IP68.

3) Установка и совместимость системы

• Метод установки: при ограниченном пространстве выбирайте соединения с креплением на торцевой стороне; при высоких нагрузках — фланцевые соединения; при значительной внецентренной нагрузке предпочтительно использовать усиленные модели с погрешностью внецентренности ≤ ±0,01%FS.

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

• Требования к сертификации: в условиях взрывоопасной среды требуется соответствующая сертификация по уровню взрывозащиты (например, Ex d I для шахт угля, Ex ia IIC T6 для химической промышленности), в пищевой промышленности — сертификация FDA/GMP, в метрологических применениях — 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

Тензодатчик спицевого типа обладает «высокой устойчивостью к внецентренной нагрузке, компактной конструкцией и высокой стабильностью» в качестве основных преимуществ, в первую очередь решая задачи точного взвешивания при средних и низких нагрузках, ограниченном пространстве и условиях внецентренного нагружения. Пользовательский опыт сосредоточен на простоте установки, отсутствии необходимости в сложном обслуживании и надёжности данных. При выборе модели необходимо сначала определить четыре ключевых требования: диапазон, точность, монтажное пространство и условия эксплуатации, а затем принимать решение с учётом совместимости с системой и дополнительных функций; в процессе эксплуатации необходимо строго соблюдать принцип установки по осевой нагрузке и регулярной калибровки для обеспечения долгосрочной стабильной работы. Подходит для промышленных весов, строительной техники, систем управления технологическими процессами и других областей, являясь идеальным решением для измерения веса при средних и низких нагрузках и специфических условиях монтажа.

Детальное отображение

Параметры