Snímač sily s paralelnou tyčou CZL601

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú prvkami detekcie citlivými na silu, ktoré vychádzajú z princípu odporu voči deformácii, pričom jadrovou časťou je elastomer s dvojitým alebo jednoduchým paralelným nosníkom. Keď je pôsobená sila, ohybová deformácia nosníka spôsobí zmenu odporu tenzometra, ktorá sa následne prevodí na štandardizované elektrické signály. Kombinujú výhody ako vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, rovinná ochrana proti bočnému zaťaženiu a pohodlná inštalácia a sú široko používané v aplikáciách váženia s malým rozsahom, merania rovinnej sily a zabudovaného merania. Nasledujúce detaily sú uvedené z hľadiska kľúčových rozmerov, aby vyhovovali požiadavkám produkt výberu, technického hodnotenia a tvorby riešení:

1. Vlastnosti a funkcie produktu

Hlavné funkcie

• Štrukturálny dizajn: Používa integrovanú paralelnú nosníkovú štruktúru (hrúbka telesa nosníka 2-15 mm, dĺžka 20-150 mm), s rovnomerným rozložením zaťaženia sústredeným v strednej časti telesa nosníka, ktorá podporuje sily pôsobiace z viacerých uhlov v rovine, s vynikajúcou odolnosťou proti excentrickému zaťaženiu (schopná odolať excentrickému zaťaženiu v rovine ±20 % až ±30 % menovitého zaťaženia) a bez výrazných miest s oslabeným prúdením napätia.
• Presný výkon: Úrovne presnosti pokrývajú triedy C1-C3, pričom najrozšírenejšie modely dosahujú úroveň C2. Chyba nelinearity ≤±0,01 %FS, chyba opakovateľnosti ≤±0,005 %FS, drift nuly ≤±0,002 %FS/℃, pričom presnostné parametre sú lepšie než u podobných senzorov v malom rozsahu od 0,1 kg do 500 kg.
• Materiály a ochrana: Elastické telo bežne používa hliníkovú zliatinu (pre ľahké scenáre), oceľovú zliatinu (pre bežné priemyselné scenáre) alebo nehrdzavejúcu oceľ 304/316L (pre korózne prostredia), pričom povrch je upravený anodizáciou, nikelovaním alebo pasiváciou; stupeň ochrany je zvyčajne IP65/IP67 a modely pre potravinársky priemysel dosahujú až IP68, čo je vhodné pre rôzne komplexné prostredia.
• Inštalačná kompatibilita: Na spodnej strane sú k dispozícii štandardizované montážne otvory (závitové alebo hladké otvory), ktoré umožňujú upevnenie skrutkami alebo lepením. Niektoré mikro modely možno inštalovať zapusteným spôsobom, čo je vhodné pre úzke inštalačné priestory stolných váh a automatizovaného zariadenia, pričom jednotlivá jednotka dokáže spĺňať požiadavky na váženie v rovine.

Základné funkcie

• Meranie sily pri malom zaťažení: Zamerané na statické/kvázi-dynamické váženie pri nízkych zaťaženiach (doba odozvy ≤ 4 ms) s meracím rozsahom od 0,1 kg do 500 kg. Bežné aplikácie sa nachádzajú v rozsahu 1 kg – 200 kg a mikro model dokáže dosiahnuť extrémne malý merací rozsah 0,01 kg.
• Rôzne typy výstupných signálov: Poskytuje analógové signály (4 – 20 mA, 0 – 3 V, 0 – 5 V) a digitálne signály (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikro inteligentný model integruje modul úpravy signálu a môže byť priamo pripojený k jednočipovým mikropočítačom a IoT modulom.
• Funkcia ochrany a bezpečnosti: Integruje kompenzáciu teploty v širokom rozsahu (-10 °C až 70 °C), má ochranu proti preťaženiu (150 % – 200 % menovitého zaťaženia, zvyčajne 150 % u modelov z hliníkovej zliatiny) a niektoré modely obsahujú aj šokový tlmiaci mechanizmus.
• Dlhodobá stabilita: Únavová životnosť ≥ 10⁷ cyklov zaťaženia, ročný drift ≤ ±0,01 % FS pri menovitom zaťažení, vhodné pre scenáre dlhodobého nepretržitého prevádzkovania ako napríklad v supermarketch alebo laboratóriách.

2. Základné vyriešené problémy

• Nedostatočná presnosť v prípadoch nízkeho zaťaženia: Na vyriešenie problému nadmerných chýb tradičných snímačov v aplikáciách s malým rozsahom pod 10 kg bolo optimalizované namáhanie nosníka, čím sa podarilo obmedziť meraciu chybu na ±0,005 %FS, čo spĺňa vysoké požiadavky na presnosť pri vážení potravín, dávkovaní liekov atď.

•Nepresné meranie rovinného zaťaženia mimo stredu: Vlastnosť rovnobežného nosníka s rovnomerným rozložením napätia efektívne kompenzuje vplyv zaťaženia mimo stredu spôsobeného posunutím váženej položky, čím rieši problém s presnosťou pri nepevnej polohe materiálu na stolných váhach a triediacich zariadeniach.

•Problémy s integráciou a inštaláciou zariadení: Kompaktná štruktúra a flexibilná inštalačná metóda riešia požiadavky na zabudovanú inštaláciu automatizovaného zariadenia a inteligentných domácich spotrebičov, čím eliminujú potrebu úpravy hlavnej konštrukcie zariadenia a znížia náklady na integráciu.

• Slabá prispôsobivosť viacerým prostrediam: Prostredníctvom vylepšenia materiálu a stupňa ochrany sú vyriešené problémy ako poškodenie snímača a drift signálu v scenároch ako vlhkosť (napr. váženie morských plodov), korózia (napr. váženie chemických reagencií) a prach (napr. spracovanie múky).

•Nátlak na náklady u malých zariadení: Jeden snímač dokáže spĺňať požiadavky na plošné váženie, čím eliminuje potrebu použitia viacerých snímačov v kombinácii. Zároveň materiál z hliníkovej zliatiny zníži hmotnosť a náklady produktu a vyrieši problém kontroly nákladov u malých vážiacich prístrojov a spotrebnej elektroniky.

3. Používateľské zážitky

• Ultra-zjednodušená inštalácia: Štandardizované montážne otvory a referenčné plochy na umiestnenie eliminujú potrebu odborných kalibračných nástrojov. Inštaláciu je možné dokončiť bežným skrutkovačom pri nízkych požiadavkách na rovinatosť (≤0,1 mm/m) a jedna osoba môže dokončiť ladenie do 10 minút.

• Nízka prevádzková náročnosť: Podporuje jednoduché vynulovanie jedným tlačidlom a kalibráciu v jednom bode pre vážiace prístroje (vyžaduje iba štandardné závažie 100 % menovitej záťaže). Digitálne modely je možné rýchlo skalibrovať pomocou softvéru na počítači, čo umožňuje ľahkú obsluhu aj pre neodborníkov.

• Veľmi nízke náklady na údržbu: Plne uzatvorená konštrukcia zníži prenikanie prachu a vlhkosti, priemerná ročná poruchovosť je ≤0,2 %. Modely z hliníkovej zliatiny sú ľahké (minimálne len 5 g), ľahko vymeniteľné a počas údržby nie je potrebné rozoberať veľké konštrukcie.

•Presná spätná väzba údajov: Statická fluktuácia meraných údajov ≤±0,003 % FS, bez oneskorenia v kvázidynamických scenároch. Digitálne modely sú vybavené integrovanou funkciou kompenzácie nulového driftu, čo eliminuje potrebu častej kalibrácie a zabezpečuje vysokú stabilitu údajov.

• Dobrá kompatibilita integrácie: Mikromodely majú malé rozmery (minimálne rozmery 20 mm × 10 mm × 5 mm), môžu byť zabudované do chytrých zariadení bez ovplyvnenia dizajnu vzhľadu zariadenia. Výstup signálu je kompatibilný s bežnými malými regulátormi, podporuje funkciu Plug and Play.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Civily a komerčné meracie prístroje pre mierne zaťaženie

• Supermarketové cenové váhy/elektronické plošinové váhy: Základné senzorické jednotky pre cenové váhy 3-30 kg, charakterizované ľahkým dizajnom z hliníkovej zliatiny, vlastnosťami odolnosti proti excentrickému zaťaženiu zabezpečujú konzistentnú presnosť váženia pri rôznych polohách umiestnenia, s chybou ≤ ±1 g.

• Expresné elektronické váhy: Vážiace zariadenie pre expresnú prevádzku, rozsah 1–50 kg, vyrobené z nehrdznúcej ocele s odolnosťou proti znečisteniu a jednoduchým čistením, ochrana IP67 vhodná pre vlhké a prachom zatiažené prostredie výdajní expresnej doručovej služby, podporuje rýchle a nepretržité váženie.

• Kuchynské váhy/pekarske váhy: 0,01–5 kg vysokopresné kuchynské váhy s mikro paralelnými nosníkmi dosahujúce presnosť na úrovni miligramov, digitálny výstup signálu kompatibilný s displejmi vysokého rozlíšenia, spĺňajú potrebu presného dávkovania ingrediencií.

2) Zariadenia pre priemyselnú automatizáciu

• Zariadenia na automatické triedenie: Triediace váhy v potravinárskom a kovospracujúcom priemysle, inštalované pod triediacim dopravníkom, detekujú hmotnosť výrobku v reálnom čase a sú prepojené s mechanizmom na triedenie, s presnosťou triedenia až ±0,1 g.

• Detekcia materiálu na montážnej linke: Detekcia nedostatku materiálu na linkách pre montáž elektronických súčiastok, určuje chýbajúci materiál pomocou váženia (napr. montáž batérií do mobilných telefónov), doba reakcie ≤ 4 ms, vhodné pre vysokorýchlostné montážne linky.

• Kvantitatívna kontrola balenie strojov: Kvantitatívne váženie pre stroje na balenie malých častíc/práškov, modely s presnosťou triedy C2 zabezpečujú chybu hmotnosti na vrecko ≤ ±0,2 %, vyhovujú metrologickým štandardom.

3) Potravinársky a farmaceutický priemysel

• Váženie liečivých surovín: Váženie surovín v malých dávkach (0,1–10 kg) vo farmaceutickom priemysle, materiál z nehrdzavejúcej ocele 316L + certifikácia GMP, povrch je leštený bez mŕtvych uhlov, ľahko dezinfikovateľný a sterilovateľný, presnosť ≤ ±0,01 % FS.

• Váženie vodných živočíchov/mäsa: Rezacie a vážiace zariadenia v poriach a na trhoch s vodnými živočíchmi, vodotesný a protikorózny dizajn (IP68), možno priamo umývať, vhodné pre vlhké a vodou nasýtené pracovné prostredia.

4) Vedecké výskumné a experimentálne zariadenia

• Váženie pri biologických experimentoch: Váženie činidiel a vzoriek v laboratóriách, modely s veľmi malým rozsahom (0,01–1 kg) spĺňajú nároky na vysokú presnosť pri kultivácii mikroorganizmov a dávkovaní chemických činidiel.

• Silové meranie lekárskych prístrojov: Meranie sily/hmotnosti u rehabilitačných zariadení (napr. dynamometre pre stisk ruky) a lekárskych váh (detské váhy), ľahký hliníkový zliatinový dizajn zvyšuje prenosnosť zariadení, presnosť až ±0,005%FS.

5) Chytré spotrebné elektroniky a zariadenia pre internet vecí (IoT)

• Chytré domáce spotrebiče: detekcia hmotnosti prádla v automatických práčkach a odvažovanie nádob s kávovými zrnami v kávovaroch, mikro vstavané snímače umožňujú inteligentné ovládanie zariadení a vylepšujú používateľskú skúsenosť.

• Koncové zariadenie internetu vecí (IoT): monitorovanie hmotnosti pre chytré poličky a chytré koše na odpad, modely s nízkou spotrebou energie podporujú bezdrôtový prenos NB-IoT, vhodné pre scenáre diaľkového riadenia prostredníctvom IoT.

5. Pokyny na použitie (Praktická príručka)

1) Inštalačný proces

• Príprava: vyčistite inštalačný povrch (odstráňte mastné škvrny a ostré hrany), skontrolujte vonkajší stav snímača (žiadna deformácia nosníka a poškodenie kábla), vyberte vhodné upevňovacie skrutky podľa meracieho rozsahu (vyhýbajte sa použitiu vysokopevnostných skrutiek u modelov z hliníkovej zliatiny).

• Umiestnenie a upevnenie: Snímač nainštalujte vodorovne na nosnú plochu tak, aby zaťaženie pôsobilo zvisle nad telom nosníka (vyhýbajte sa bočnému nárazu); skrutky utiahnite momentovým kľúčom (5–10 N·m pre modely zliatiny hliníka, 10–20 N·m pre oceľové zliatiny), aby nedošlo k poškodeniu telesa nosníka preutiahnutím.

• Špecifikácia zapojenia: Pri analógových signáloch dodržiavajte „červený – napájanie +, čierny – napájanie –, zelený – signál +, biely – signál –“; pri digitálnych signáloch pripájajte podľa definície vývodov; pri zapájaní mikro modelu sa vyhýbajte ťahaniu kábla, odporúča sa nechať rezervu dĺžky 5 cm.

• Ochranné opatrenia: Vo vlhké prostredí utesnite konektor kábla vodotesnou páskou; v potravinárskom priemysle ihneď po použití vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii spôsobenej zvyšnými materiálmi.

2) Kalibrácia a ladenie

• Kalibrácia nuly: Zapnite napájanie a nechajte predhrievať 10 minút, vykonajte príkaz „kalibrácia nuly“, uistite sa, že výstup na nule je v rámci ±0,001 %FS, a ak je odchýlka príliš veľká, skontrolujte, či je inštalačný povrch rovný.

• Kalibrácia zaťaženia: Umiestnite štandardné závažie ekvivalentné 100 % menovitého zaťaženia (pri malom meracom rozsahu použite štandardné závažia), zapíšte hodnotu výstupného signálu, opravte chybu cez meradlo alebo softvér a uistite sa, že chyba ≤ prípustnej hodnote príslušnej triedy presnosti (trieda C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Skúška bočného zaťaženia: Umiestnite rovnaké závažie na rôzne pozície na nosnom povrchu snímača, sledujte konzistenciu údajov a odchýlka by mala byť ≤ ±0,02 %FS; v opačnom prípade upravte vodorovnosť inštalácie.

3) Bežná údržba

• Pravidelná kontrola: Týždenne čistite povrch snímača, mesačne skontrolujte, či nie je uvoľnené zapojenie; komerčné vážiace prístroje kalibrujte štvrťročne a laboratórne zariadenia mesačne.

• Riešenie porúch: Keď sa dáta posúvajú, najprv skontrolujte napätie napájania (stabilné 5–24 V DC, zvyčajne 5 V pre mikromodely); ak je údaj neobvyklý, skontrolujte, či nedošlo k preťaženiu (modely z hliníkovej zliatiny sú náchylné na trvalé deformácie pri preťažení) a v prípade potreby snímač vymeňte.

6. Spôsob výberu (presné prispôsobenie požiadavkám)

1) Určenie kľúčových parametrov

• Výber rozsahu: Vyberte model podľa 1,2 – 1,4-násobku skutočnej maximálnej hmotnosti (napr. pri maximálnej váhe 10 kg možno vybrať snímač 12 – 14 kg) a v prípade nízkych zaťažení sa vyhýbajte výberu nadmerného rozsahu, aby nedošlo k nedostatočnej presnosti.

• Trieda presnosti: Vyberte triedu C1 (chyba ≤ ±0,005 %FS) pre laboratórne/lekárske aplikácie, triedu C2 (chyba ≤ ±0,01 %FS) pre priemyselnú metrológiu a triedu C3 (chyba ≤ ±0,02 %FS) pre vážiace prístroje v občianskom sektore.

• Typ signálu: Vyberte analógové signály (0 – 5 V) pre vážiace prístroje v občianskom sektore, digitálne signály (I2C/RS485) pre inteligentné zariadenia a modely s bezdrôtovými modulmi pre scenáre IoT.

2) Výber na základe prispôsobenia prostrediu

• Teplota: Vyberte bežné modely pre normálne podmienky (-10 °C až 60 °C), modely odolné voči nízkym teplotám pre chladiarenské aplikácie pri nízkych teplotách (-20 °C až 0 °C) a modely s kompenzáciou vysokých teplôt pre aplikácie pri vysokých teplotách (60 °C až 80 °C).

• Prostredie: Vyberte hliníkové zliatiny pre suché prostredia, nehrdzavejúcu oceľ 304 pre vlhké prostredia/potravinársky priemysel a nehrdzavejúcu oceľ 316L pre chemicky agresívne prostredia.

• Trieda ochrany: ≥IP65 pre suché vnútorné prostredia, ≥IP67 pre mokré/umývané prostredia a ≥IP68 pre podvodné alebo vysoce korozívne prostredia.

3) Inštalácia a kompatibilita systému

• Spôsob inštalácie: Vyberte upevnenie skrutkami pre váhy na pracovnú plochu, zabudovanú inštaláciu pre inteligentné zariadenia; v prípadoch obmedzeného priestoru uprednostnite mikro modely s dĺžkou ≤30 mm.

• Kompatibilita: Uistite sa, že napätie napájania snímača a typ signálu zodpovedajú riadiacej jednotke. U mikromodelov skontrolujte definíciu pinov, aby ste predišli chybnému zapojeniu, ktoré by mohlo spáliť modul.

4) Potvrdenie dodatočných požiadaviek

• Požiadavky na certifikáciu: Potravinársky a farmaceutický priemysel vyžaduje certifikáciu FDA/GMP, meracie scenáre vyžadujú certifikáciu CMC a vývozné výrobky vyžadujú certifikáciu OIML.

• Špeciálne funkcie: Vyberte modely s dobou odozvy ≤3 ms pre vysokorýchlostné triedenie, modely IoT so spánkovým prúdom ≤10 μA pre nízkoprúdové aplikácie a integrované modely bez závitov a mŕtvych priestorov pre hygienické aplikácie.

Zhrnutie

Paralelná nosníková snímačová článok sa vyznačuje „vysokou presnosťou pri nízkych zaťaženiach, rovinovou odolnosťou proti bočnému zaťaženiu a pohodelnou integráciou“ ako svojimi kľúčovými výhodami, pričom primárne rieši problémy ako presné váženie v malých rozsahoch, bočné zaťaženie materiálu a zabudovaná inštalácia zariadení. Užívateľská skúsenosť sa zameriava na jednoduché ovládanie, údržbu bez starostí a kontrolovateľné náklady. Pri výbere snímača je potrebné najprv jasne určiť štyri základné požiadavky: rozsah, presnosť, inštalačný priestor a prostredie, a až potom urobiť rozhodnutie v kombinácii so systémovou kompatibilitou a dodatočnými funkciami; počas používania je potrebné vyhnúť sa preťaženiu a bočnému nárazu a dôsledne dodržiavať pravidlá pravidelného kalibrovanie, aby sa zabezpečil dlhodobý stabilný prevádzka. Je vhodný pre aplikácie v prístrojoch na váženie pri nízkych zaťaženiach, automatizačných zariadeniach, potravinárstve, lekárstve a iných oblastiach a predstavuje optimálne senzorické riešenie pre scenáre váženia s malým rozsahom a rovinového typu.

Zobrazenie podrobností

Parametre