Konzolový nosníkový snímač hmotnosti CZL801L2

Nosníkový snímač záťaži je silovo citlivý detekčný prvok založený na princípe odporu voči deformácii, ktorého jadrom je pružné teleso v tvare konzolového nosníka upevnené na jednom konci a voľne zavesené na druhom konci. Keď je vystavený sile, ohybové deformácie nosníka spôsobujú zmenu odporu tenzometra, ktorá sa následne prevodí na štandardizované elektrické signály. Kombinuje výhody ako stredná nosnosť, flexibilný inštalačný priestor a vysoká odolnosť voči nárazom a používa sa najmä v aplikáciách so strednými a nízkymi sústredenými zaťaženiami, napríklad priemyselné zásobníky, platformové váhy a pásikové váhy. Nasledujúce podrobnosti sú uvedené z hľadiska kľúčových rozmerov, aby vyhovovali požiadavkám produkt výberu, technického hodnotenia a tvorby riešení:

1. Vlastnosti produktu a kľúčové funkčné vlastnosti

1) Konštrukčný návrh: Používa integrovanú konzolovú nosníkovú konštrukciu (hrúbka nosníka 8 – 50 mm, dĺžka 50 – 300 mm) s viacerými sadami montážnych otvorov na pevnom konci za účelom zvýšenia stability. Napätie na zaťažovacom konci je koncentrované v strednej časti nosníka, čo umožňuje meranie zvisle dole smerujúcich bodových zaťažení, s vynikajúcou odolnosťou voči nárazom (schopnosť odolať okamžitým nárazom 200 % – 300 % menovitého zaťaženia) a vysokou účinnosťou prenosu napätia.

2) Presnosť výkonu: Trieda presnosti pokrýva rozsah C3 – C6, pričom najrozšírenejšie modely dosahujú triedu C3. Chyba nelinearity ≤ ±0,02 % FS, chyba opakovateľnosti ≤ ±0,01 % FS, drift nuly ≤ ±0,003 % FS/℃ a stabilita presnosti je lepšia v porovnaní s podobnými snímačmi v stredných rozsahoch 50 kg – 5 t.

3) Materiály a ochrana: Elastické telo bežne používa legovanú oceľ (Q235, 40CrNiMoA) alebo nerezovú oceľ 304/316L, pričom povrch je upravený práškovou strusinou a odstránením hrdze + niklovanie (legovaná oceľ) alebo pasiváciou (nerezová oceľ); ochranná trieda je zvyčajne IP66/IP67 a pri priemyselných ťažkých modeloch až IP68, vhodné pre komplexné priemyselné prostredia, ako sú prach a vlhkosť.

4) Kompatibilita inštalácie: Pevný koniec umožňuje upevnenie skrutkami alebo zváraním, nosný koniec možno pripojiť cez závit, príruby alebo tlačné hlavy, vhodné pre viacpolohové inštalácie na spodnej strane, boku atď. zariadenia, možno použiť samostatne alebo paralelne, s vysokou kombinačnou flexibilitou.

Základné funkcie

1) Meranie sily stredného rozsahu: Zameriava sa na statické/kvázi-dynamické váženie stredných a nízkych zaťažení (doba odozvy ≤ 7 ms), s rozsahom od 50 kg do 20 t, pričom typické aplikácie sa nachádzajú v rozsahu 1 t – 10 t. Niektoré vysoce výkonné modely možno rozšíriť až na 50 t, čím sa pokryjú požiadavky väčšiny priemyselných scenárov so stredným zaťažením.

2) Štandardizovaný výstup signálu: Poskytuje analógové signály (4 – 20 mA, 0 – 5 V, 0 – 10 V) a digitálne signály (RS485/Modbus RTU), niektoré priemyselné modely podporujú protokol HART, čo umožňuje priame pripojenie k PLC, DCS a systémom riadenia váženia bez potreby dodatočných modulov na úpravu signálu.

3) Funkcia ochrany a bezpečnosti: Integrovaná kompenzácia teploty v širokom rozsahu (-20 ℃ ~ 80 ℃), má ochranu proti preťaženiu (150 % - 250 % menovitej záťaže, modely z oceľovej zliatiny dosahujú až 300 %), výbušno-bezpečné modely sú certifikované Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, niektoré modely obsahujú konektory chránené proti vytrhnutiu kábla.

4) Dlhodobá spoľahlivosť : Únavová životnosť ≥ 10⁶ cyklov zaťaženia, ročný drift ≤ ±0,015 % FS pri menovitej záťaži, vhodné pre scenáre dlhodobej nepretržitej prevádzky ako sú priemyselné výrobné linky a monitorovanie materiálových nádrží.

2. Základné vyriešené problémy

1) Obtiažna inštalácia zariadenia na okraji: Riešením obmedzenia tradičných snímačov, ktoré vyžadujú symetrické inštalovanie, je konštrukcia konzolového nosníka typu „jednokoncové upevnenie“, ktorá sa môže priamo inštalovať na spodný okraj zariadenia alebo na bočnú stranu nosníka, čím sa vyrieši problém nedostatočného inštalačného priestoru v strede zariadení, ako sú nádrže na materiál alebo platformové váhy.

2) Meranie stredného rozsahu koncentrovanej záťaže: V strednom rozsahu 1t - 10t sa optimalizovaným návrhom namáhania telesa nosníka dosahuje chyba merania koncentrovanej záťaže v rámci ±0,02% FS, čo spĺňa požiadavky na presnosť v scenároch so stredným zaťažením, ako je dávkovanie v priemysle alebo váženie hotových výrobkov.

3) Poškodenie spôsobené dynamickým nárazovým zaťažením: Charakteristiky deformácie tlmiaceho prvku konzolového nosníka z elastoméru efektívne absorbujú okamžitý náraz spôsobený pádom materiálu a vibráciami zariadenia, čím riešia problémy s ľahkým poškodením a driftom presnosti tradičných snímačov v dynamických scenároch.

4) Váženie s kombináciou viacerých snímačov: Snímače majú dobrú konzistenciu (chyba ≤ ±0,01% FS pre rovnakú várku), podporujú váženie s paralelným spojením 2 - 4 snímačov a riešia problémy superpozície hmotnosti a rovnomernosti presnosti v scenároch s rozloženými silami, ako sú veľké platformové váhy a nádrže na materiál.

5) Prispôsobenie náročným priemyselným prostrediam: Zosilnenie materiálu zliatinovej ocele a konštrukcia s ochranou IP67 a vyššou riešia problémy s koróziou snímačov a poruchami signálu v prostrediach s prachom (napr. v baniach), vlhkosťou (napr. v chemickom priemysle) a miernou koróziou (napr. v galvanizácii).

3. Používateľské zážitky

1) Vysoká flexibilita inštalácie: Štandardizované montážne otvory na pevnom konci sú prispôsobiteľné rôznym konštrukciám zariadení, čo eliminuje potrebu odborných nástrojov na pozicionovanie. Kalibráciu inštalácie možno dokončiť pomocou vodováhy a jedna osoba dokáže vykonať upevnenie a zapojenie jedného snímača do 20 minút.

2) Jednoduchá obsluha a kalibrácia: Podporuje jednoklávesové vynulovanie vážiaceho zariadenia, trojbody kalibračný proces (25 %, 50 %, 100 % menovitého zaťaženia) je prispôsobiteľný stredným rozsahom aplikácií a digitálny model môže na diaľku dokončiť konfiguráciu parametrov a kalibráciu prostredníctvom softvéru na riadiacom počítači.

3) Kontrolovateľné náklady na údržbu: Plne uzatvorená konštrukcia zníži prenikanie prachu, priemerná ročná poruchovosť je ≤ 0,5 %; kľúčové komponenty ( tenziometrické snímače , svorky) sú nezávisle zabalené a miestne poruchy je možné opraviť samostatne, bez nutnosti celkového výmeny.

4) Stabilná spätná väzba údajov: Fluktuácia statických meracích údajov ≤ ±0,005 % FS, s rýchlou odozvou a bez oneskorenia v kvázi-dynamických scenároch (napr. pásový dopravník); digitálny model je vybavenou funkciou diagnostiky porúch, ktorá poskytuje okamžité upozornenia na abnormality, ako je preťaženie alebo podpätie.

5) Vysoká prispôsobivé kombinácie: Pri paralelnom pripojení viacerých snímačov podporuje automatické rozdelenie zaťaženia, čím odpadá potreba dodatočného vyrovnávacieho zariadenia, prispôsobuje sa návrhovým požiadavkám platformových váh a nádrží rôznych veľkostí a znižuje náročnosť integrácie systému.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Váženie priemyselných materiálových nádrží/sklení
• Nádrže na chemické suroviny: Váženie zásobných nádrží na chemické suroviny 1 – 10 t, s 2 – 4 nosníkovými snímačmi namontovanými symetricky na držiaku dna nádrže. Materiál z oceľovej zliatiny je odolný voči korózii, ochrana IP67 je vhodná pre vlhké prostredie dielne a presnosť ±0,02 % FS zabezpečuje presné meranie zásob.

• Kŕmne/dozdové zásobníky: Váženie dozovacích zásobníkov v priemysle spracovania obilnín, so snímačmi namontovanými na nosných nohách v spodnej časti zásobníka. Nárazuvzdorný dizajn odoláva nárazu padajúceho materiálu a v kombinácii so systémom riadenia umožňuje presné dávkovanie.

2) Váženie pásikových váh/prenášačov
• Priemyselné pásikové váhy: Váženie pásov na prepravu sypkých materiálov v baniach a elektrárňach, so snímačmi namontovanými na nosiči valníka, ktorý nesie súhrnné zaťaženie pásu a materiálu. Doba odozvy ≤ 7 ms je prispôsobená nepretržitým prepravným scenárom, s meracou presnosťou ±0,1%.

• Prepravník: Používa sa na váženie a triedenie v rámci výrobnej linky v elektronickom a potravinárskom priemysle. Snímače sú zabudované do spodnej časti prepravníka na reálny časový záchyt hmotnosti výrobkov a prepojenie so zoraďovacím mechanizmom. Stredná presnosť spĺňa požiadavky hromadnej výroby.

3) Váhy pre stredné a malé nákladné autá/plošinové váhy

• Dielenská platformová váha: 1-5 t dielenská obratová platformová váha. Štyri senzory ohybových nosníkov sú inštalované v štyroch rohoch telesa váhy. Upevnený koniec je pripevnený k zemi, a nosný koniec prenáša zaťaženie telesa váhy. Odolnosť proti mimobežnému zaťaženiu zabezpečuje konzistentnú presnosť váženia na rôznych pozíciách.

• Váha pre prepravný vozík: Prenosné vážiace zariadenie pre prepravný vozík. Senzory sú inštalované na vidliciach vozíka, aby prenášali zvislé zaťaženie tovaru. Materiál z oceľového zliatiny je odolný voči nárazom, vhodný pre dynamické váženie počas prevádzky vozíka.

4) Riadenie sily automatizačného zariadenia

• Kontrola tlaku lisovacieho zariadenia: Riadenie tlaku malých lisovacích strojov. Senzory sú inštalované medzi lisovacou hlavicou a telom stroja, čím poskytujú reálny spätný chod hodnoty lisovacej sily a zabránia poškodeniu formy spôsobenému nadmerným zaťažením. Presnosť ±0,01 % FS zabezpečuje kvalitu lisovania.

• Riadenie sily pri montáži robota: Sledovanie tlaku v procese montáže priemyselných robotov. Senzory strihovej nosníka sú integrované na konci robotickej ruky na detekciu montážneho tlaku a úpravu pôsobiacej sily, vhodné pre montáž automobilových dielov a elektronických komponentov.

5) Špeciálne priemyselné aplikácie

• Výbušné prostredia: Výbušnou bezpečnosťou chránené vážiace zariadenia pre uhľové bane a ropný a plynový priemysel. Používajú sa výbuchove bezpečné senzory strihovej nosníka Ex d IIB T4, ktoré sú inštalované vo výbuchove bezpečných vážiacich skriňach, aby spĺňali bezpečnostné požiadavky na výbušné prostredia.

• Korózne prostredia: Vážiace zariadenia pre galvanický a chemický priemysel. Senzory vyrobené z nerezovej ocele 316L s povrchovou pasiváciou odolávajú korózii kyselinami a alkálmi, vhodné pre aplikácie ako detekcia koncentrácie galvanizačného roztoku alebo váženie chemických reagencií.

5. Pokyny na použitie (Praktická príručka)

1) Inštalačný proces

• Príprava: Vyčistite povrch inštalácie (uistite sa, že je rovný, bez oleja a chyba rovinnosti ≤0,1 mm/m), skontrolujte vonkajší stav snímača (bez deformácie nosníka a poškodenia kábla) a vyberte upevňovacie skrutky so závitom M12-M24 podľa rozsahu.

• Pozicionovanie a upevnenie: Upevnite pevný koniec snímača k uchyteniu zariadenia skrutkami, aby bol pevne fixovaný bez akýchkoľvek voľných pohybov; nosný koniec by mal tesne priliehať k nosnej konštrukcii, aby sa zaťaženie pôsobilo kolmo na nosník, čím sa zabráni bočným a krútiacim silám.

• Pravidlá zapojenia: Pri analógových signáloch dodržiavajte zapojenie podľa schémy „červená – napájanie +, čierna – napájanie –, zelená – signál +, biela – signál –“; pri digitálnych signáloch pripojte podľa príslušných kontaktov protokolu Modbus; elektrické vedenie umiestnite vo vzdialenosti najmenej 15 cm od silných rušivých zdrojov, ako sú frekvenčné meniče.

• Ochranné opatrenia: Pri inštalácii vonku by mal byť pridaný ochranný kryt proti dažďu; vo vlhkém prostredí by mali byť káblové konektory utesnené vodotesnými rozvádzačmi; v korózním prostredí by mal byť na nezaťažené plochy snímača aplikovaný špeciálny protikorózny povlak.

2) Kalibrácia a ladenie

• Kalibrácia nuly: Zapnite napájanie a nechajte prístroj predohriať 30 minút, potom vykonajte príkaz „kalibrácia nuly“, aby ste zabezpečili výstup nuly v rozmedzí ±0,002 %FS. Ak je odchýlka príliš veľká, skontrolujte, či je inštalácia pevná a či neexistuje bočná sila.

• Kalibrácia zaťaženia: Postupne umiestnite štandardné závažia 25 %, 50 % a 100 % menovitého zaťaženia, zaznamenajte hodnoty výstupného signálu v každom bode, opravte lineárnu chybu pomocou kalibračného softvéru a zabezpečte, aby chyba v každom bode zaťaženia bola ≤ prípustnej hodnote triedy C3 (±0,02 % FS).

• Lineárny test: Rovnomerne vyberte 5 meracích bodov v rozsahu, overte linearitu výstupného signálu, lineárna chyba by mala byť ≤ ±0,015 %FS a zabezpečte stabilitu presnosti v celom rozsahu v strednej oblasti.

3) Bežná údržba

• Pravidelná kontrola: Mesiacne vyčistite prach a olej z povrchu snímača, skontrolujte utiahnutie upevňovacích skrutiek; raz za štvrťrok vykonajte kalibráciu nulového bodu a raz ročne dokončite kalibráciu celej škály a testovanie výkonu.

• Odstraňovanie porúch: Keď sa dáta posúvajú, najprv skontrolujte napätie napájania (stabilné na 12–24 V DC); ak je údaj neobvyklý, skontrolujte pretíženie (prekročenie 300 % menovitej záťaže môže spôsobiť poškodenie) alebo deformáciu nosníka a v prípade potreby senzor vymeňte.

6. Spôsob výberu (presné prispôsobenie požiadavkám)

1) Určenie kľúčových parametrov

• Výber rozsahu: Vyberte model s rozsahom 1,3–1,6-násobku skutočnej maximálnej záťaže (napr. pri maximálnej záťaži 5 t možno vybrať snímač 6,5–8 t), aby zostal priestor pre rázovú záťaž a bezpečnostnú rezervu.

• Trieda presnosti: Vyberte triedu C3 (chyba ≤ ±0,02 %FS) pre priemyselnú metrológiu, triedu C6 (chyba ≤ ±0,03 %FS) pre všeobecné monitorovanie a model triedy C3 s dobou odozvy ≤ 7 ms pre dynamické váženie.

• Typ signálu: Vyberte analógové signály (4-20 mA) pre tradičné riadiace systémy, digitálne signály (RS485) pre inteligentné systémy a modely s bezdrôtovými modulmi prenosu pre scenáre priemyselného IoT.

2) Výber podľa prispôsobenia prostrediu

• Teplota: Vyberte bežné modely pre bežné podmienky (-20°C až 60°C), modely s kompenzáciou vysokých teplôt pre vysokoteplotné podmienky (60°C až 120°C) a modely odolné voči nízkym teplotám pre nízkoteplotné podmienky (-40°C až -20°C).

• Prostredie: Vyberte zliatinovú oceľ (niklovú pokovenú) pre suché prostredie, nehrdzavejúcu oceľ 304 pre vlhké/mierne agresívne prostredie a nehrdzavejúcu oceľ 316L pre vysoko agresívne prostredie (kyselé/alkalické roztoky).

• Trieda ochrany: ≥IP66 pre suché vnútorné prostredia, ≥IP67 pre vonkajšie/vlhké prostredia a ≥IP68 pre podvodné alebo prachom zatienené prostredia.

3) Inštalácia a kompatibilita systému

• Spôsob inštalácie: Pre spodnú inštaláciu zariadenia zvoľte upevnenie skrutkami, pre bočnú inštaláciu zvoľte prírubové pripojenie; ak sa v systéme na váženie používajú viaceré snímače, vyberte digitálne modely s podporou adresného kódovania, aby sa predišlo konfliktom signálov.

• Kompatibilita: Uistite sa, že signál snímača zodpovedá komunikačnému protokolu existujúceho meracieho zariadenia/PLC, napríklad pre Siemens PLC uprednostnite modely podporujúce protokol Profibus, čím sa zníži náročnosť integrácie.

4) Potvrdenie dodatočných požiadaviek

• Požiadavky na certifikáciu: Pre výbušné prostredia sú potrebné príslušné certifikáty odolnosti proti výbuchu (Ex d I pre uhlové bane, Ex ia IIC T6 pre chemický priemysel), pre meracie aplikácie je potrebný certifikát CMC a pre vývozné výrobky je potrebný certifikát OIML.

• Špeciálne vlastnosti: Pre dynamické váženie vyberte zosilnený nárazuvzdorný typ (nárazové zaťaženie ≥300%FS); pre diaľkové monitorovanie vyberte modely s modulmi NB-IoT/LoRa; pre vysokoteplotné podmienky vyberte špeciálne modely s čipmi kompenzácie teploty.

Zhrnutie

Nosník s konzolovým snímačom záťaže má kľúčové výhody „presnosť v strednom rozsahu, flexibilnú inštaláciu a vysokú odolnosť voči nárazom“ a primárne rieši problémy, ako je okrajová inštalácia zariadení, meranie sústredeného zaťaženia a ochrana pred dynamickými nárazmi v priemyselných scenároch so stredným zaťažením. Užívateľská skúsenosť sa zameriava na pohodlnú inštaláciu, údržbu bez starostí a dobrú kompatibilitu so systémom. Pri výbere modelu je potrebné najprv objasniť štyri kľúčové požiadavky: rozsah, presnosť, miesto inštalácie a prostredie, a až potom rozhodnúť na základe kompatibility so systémom a dodatočných funkcií; počas používania je potrebné vyhýbať sa bočným silám a preťaženiu a dôsledne dodržiavať pravidlá pravidelného kalibrovanie, aby sa zabezpečil dlhodobý stabilný prevádzka. Je vhodný pre priemyselné zásobníky materiálov, pásikové váhy, malé a stredné meracie prístroje a iné oblasti a predstavuje hlavné senzorické riešenie pre priemyselné vážiace scenáre s nízkym a stredným zaťažením.