Paralelný nosníkový váhový snímač CZL602A

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú silou citlivé snímacie prvky založené na princípe odporu pri deformácii, ktorých jadrovou štruktúrou je elastomer s dvojitým alebo jednoduchým paralelným nosníkom. Keď je na ne pôsobená sila, ohybová deformácia nosníka spôsobí tenziometrické snímače vznik zmeny odporu, ktorá sa následne premení na štandardizované elektrické signály. Kombinujú výhody ako vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, rovinná odolnosť voči bočnému zaťaženiu a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách merania hmotnosti na malom rozsahu, rovinnej sily a v embedded meracích systémoch. Nasleduje podrobný popis základných dimenzií, aby boli splnené požiadavky produkt výberu, technického hodnotenia a tvorby riešení:

1. Vlastnosti a funkcie produktu

Hlavné funkcie

• Štrukturálny dizajn: Používa integrovanú paralelnú nosníkovú konštrukciu (hrúbka nosníka 2-15 mm, dĺžka 20-150 mm) s rovnomerným rozložením zaťaženia sústredeným v strednej časti nosníka, ktorá podporuje silové zaťaženia z viacerých uhlov v rovine, vynikajúcu odolnosť proti zaťaženiu mimo stredu (odolná voči rovinovému zaťaženiu mimo stredu ±20 % až ±30 % menovitého zaťaženia) a neobsahuje zreteľné miesta s nízkym namáhaním.

• Presný výkon: Úrovne presnosti zahŕňajú C1-C3, pričom najrozšírenejšie modely dosahujú úroveň C2. Chyba nelinearity ≤±0,01 % FS, chyba opakovateľnosti ≤±0,005 % FS, drift nuly ≤±0,002 % FS/°C a lepší výkon v presnosti v porovnaní s podobnými snímačmi v malých rozsahoch 0,1 kg – 500 kg.

• Materiály a ochrana : Elastoméry bežne používajú hliníkové zliatiny (pre ľahké aplikácie), oceľové zliatiny (pre bežné priemyselné aplikácie) alebo nehrdzavejúcu oceľ 304/316L (pre agresívne prostredia), povrch je upravený anodizáciou, nikelovaním alebo pasiváciou; stupne ochrany sú zvyčajne IP65/IP67 a modely pre potravinársky priemysel dosahujú až IP68, čo ich robí vhodnými pre rôzne náročné prostredia.

• Inštalačná kompatibilita: Na spodnej strane sú k dispozícii štandardizované montážne otvory (závitové alebo hladké otvory), ktoré umožňujú upevnenie skrutkami alebo lepením. Niektoré miniaturizované modely je možné inštalovať do vloženej konštrukcie, čo je vhodné pre úzke inštalačné priestory stolných váh a automatizovaného zariadenia, pričom jednotlivá jednotka dokáže spĺňať požiadavky rovinového váženia.

Základné funkcie

• Meranie sily pri malom zaťažení: Zameriava sa na statické/kvázi-dynamické váženie malých zaťažení (doba odozvy ≤4 ms), s rozsahom od 0,1 kg do 500 kg, pričom bežné aplikácie sa koncentrujú do rozsahu 1 kg – 200 kg. Miniaturizované modely dokážu dosiahnuť ultra-nízky rozsah merania 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). Miniatúrne inteligentné modely integrujú moduly úpravy signálu a môžu byť priamo pripojené k jednočipovým mikropočítačom a IoT modulom.

•Funkcia ochrany a bezpečnosti: Integruje kompenzáciu teplotnej rozťažnosti v širokom rozsahu teplôt (-10 ℃ až 70 ℃), má ochranu proti preťaženiu (150 % - 200 % menovitého zaťaženia, zvyčajne 150 % pre modely z hliníkovej zliatiny) a niektoré modely obsahujú štruktúry tlmiace rázy.

• Dlhodobá stabilita: Životnosť pri cyklickom zaťažení ≥10⁷ cyklov, s ročným driftom ≤±0,01 % FS pri menovitom zaťažení, vhodné pre scenáre dlhodobého nepretržitého prevádzkovania ako napríklad v supermarketch a laboratóriách.

2. Základné vyriešené problémy

• Nedostatočná presnosť v podmienkach nízkeho zaťaženia: Rieši problém nadmerných chýb tradičných snímačov v aplikáciách s malým rozsahom pod 10 kg. Optimálnym návrhom napätia nosníka sa podarilo obmedziť meraciu chybu na ±0,005 % FS, čím sa vyriešili problémy s vysokými požiadavkami na presnosť pri vážení potravín a dávkovaní liekov.

• Nesprávne meranie rovinnej excentrickej záťaže: Vlastnosť rovnomerného rozloženia napätia paralelného nosníka efektívne kompenzuje vplyv excentrického zaťaženia spôsobeného posunutím váženého predmetu, čím sa rieši problém s presnosťou pri nepevných pozíciách umiestnenia materiálu na stolných váhach a triediacich zariadeniach.

•Obtiaže pri integrovanej inštalácii zariadenia: Kompaktná štruktúra a flexibilná metóda inštalácie riešia požiadavky na zabudovanú inštaláciu automatizovaného zariadenia a inteligentných domácich spotrebičov, bez nutnosti úpravy hlavnej konštrukcie zariadenia, čím sa znížia náklady na integráciu.

• Slabá prispôsobivosť viacerým prostrediam: Prostredníctvom vylepšenia materiálu a úrovne ochrany rieši problémy poškodenia senzorov a driftu signálu v scenároch, ako je vlhkosť (napr. váženie v akvakultúre), korózia (napr. váženie chemických činidiel) a prach (napr. spracovanie múky).

• Tlak na náklady u malých zariadení: Jeden snímač dokáže spĺňať požiadavky rovinnej váhy, čo eliminuje potrebu použitia viacerých snímačov v kombinácii. Zároveň materiál z hliníkovej zliatiny zníži hmotnosť a náklady produktu, čím sa vyrieši problém kontroly nákladov u malých vážiacich prístrojov a spotrebného elektronického zariadenia.

3. Používateľské zážitky

• Extrémne zjednodušená inštalácia: Štandardizované montážne otvory a referenčné plochy pre polohovanie eliminujú potrebu použitia odborných kalibračných nástrojov. Inštaláciu je možné dokončiť bežným skrutkovačom, s nízkymi požiadavkami na rovinnosť (≤0,1 mm/m), a jednotlivá kalibrácia môže byť dokončená do 10 minút jednou osobou.

• Nízka prevádzková náročnosť: Podporuje jednokľúčové vynulovanie a kalibráciu meracích prístrojov na jednom bode (vyžaduje iba štandardné závažie 100 % menovitej zaťažovacej kapacity). Digitálne modely je možné rýchlo skalibrovať pomocou softvéru na počítači, čo umožňuje jednoduché ovládanie aj pre neodborníkov.

•Veľmi nízke náklady na údržbu: Plne uzatvorená konštrukcia zníži prenikanie prachu a vlhkosti, priemerná ročná poruchovosť je ≤0,2 %. Model z hliníkovej zliatiny je ľahký (minimálne iba 5 g), ľahko vymeniteľný a počas údržby nie je potrebné demontovať veľké konštrukcie.

• Presná spätná väzba údajov: Kmitanie statických meraní údajov ≤±0,003 % FS, bez hystereze v kvázi-dynamických scenároch. Digitálne modely sú vybavené funkciou kompenzácie nulového posunu, čo eliminuje potrebu častých kalibrácií a zabezpečuje vysokú stabilitu údajov.

•Dobrá adaptačná schopnosť integrácie: Mikromodel je malých rozmerov (minimálne rozmery 20 mm × 10 mm × 5 mm), môže byť zabudovaný do inteligentných zariadení bez ovplyvnenia dizajnu vzhľadu zariadenia. Výstup signálu je kompatibilný s bežnými malými ovládačmi, zapoj a hraj.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Civily a komerčné meracie prístroje pre ľahké zaťaženie

• Supermarketové váhy na cenovky/elektronické plošinové váhy: Základná snímacia jednotka pre váhy s rozsahom 3-30 kg, s ľahkým dizajnom z hliníkového zliatiny. Vlastnosť odolnosti voči mimoosému zaťaženiu zabezpečuje konštantnú presnosť váženia pri rôznych polohách umiestnenia, s chybou ≤ ±1 g.

• Elektronické váhy pre expreso: vážiace zariadenie pre 1–50 kg, s nerezovou oceľovou konštrukciou na odolnosť voči znečisteniu a jednoduché čistenie. Stupeň ochrany IP67 je vhodný pre vlhké a prachom zatienené prostredie výdajní expresa, podporuje rýchle a nepretržité váženie.

• Kuchynské váhy/pekarske váhy: vysokopresné kuchynské váhy 0,01-5 kg s mikro paralelnými nosníkmi dosahujúce presnosť na úrovni miligramov. Digitálny výstup signálu je kompatibilný s displejmi vysokého rozlíšenia, čo spĺňa požiadavky na presné dávkovanie zložiek.

2) Priemyselné automatizačné zariadenia

• 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 montážnych linkách: detekcia nedostatku materiálu na linkách na montáž elektronických súčiastok, určuje, či nie sú chýbajúce materiály prostredníctvom váženia (napr. montáž batérií mobilných telefónov), s dobou odozvy ≤4 ms prispôsobené pre rýchle linky.

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

3) Potravinársky a farmaceutický priemysel

• Váženie liečivých zložiek: Váženie surovín s malou dávkou (0,1 – 10 kg) v farmaceutickom priemysle, zhotovené z nerezovej ocele 316L + certifikované podľa GMP, s lešteným povrchom bez mŕtvych uhlov pre jednoduchú dezinfekciu a sterilizáciu, presnosť ≤ ±0,01 % FS.

• Váženie vodných produktov/mäsa: Rezacie a vážiace zariadenia v poriach a na trhoch s vodnými produktmi, s vodotesným a protikoróznym dizajnom (IP68), možno priamo umývať, vhodné pre vlhké prostredie a pracovné podmienky s vysokým obsahom vody.

4) Vedecký výskum a skúsenostenské zariadenia

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

• Meranie sily v lekárskych zariadeniach: meranie sily/hmotnosti v zariadeniach na rehabilitáciu (napr. dynamometre pre stisk ruky) a lekárske váhy (detske váhy), s ľahkou konštrukciou z hliníkového zliatiny na zlepšenie prenosnosti zariadení, presnosť až ±0,005 %FS. 5. Inteligentné spotrebné elektroniky a zariadenia IoT

• Chytré domáce spotrebiče: Detekcia hmotnosti prádla v práčkach a váženie nádob na kávové zrno v kávovaroch, s mikro vstavanými snímačmi umožňujúcimi inteligentnú kontrolu zariadení a zvyšujúcimi užívateľskú skúsenosť.

• Koncové body IoT: Monitorovanie hmotnosti chytrých polic a chytrých košov na odpad, s nízkoenergetickými digitálnymi modelmi podporujúcimi bezdrôtový prenos NB-IoT, prispôsobené scénarom diaľkového riadenia IoT.

5. Spôsob použitia (praktický sprievodca)

1) Inštalačný proces

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

• Umiestnenie a upevnenie: Nainštalujte snímač vo vodorovnej polohe na nosný povrch, pričom zaistite, že zaťaženie pôsobí kolmo nad telo nosníka (vyhýbajte sa bočnému nárazu); utiahnite skrutky momentovým kľúčom (5 – 10 N·m pre modely z hliníkovej zliatiny, 10 – 20 N·m pre oceľové zliatiny), aby ste predišli poškodeniu tela nosníka preutiahnutím.

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

• Ochranná úprava: V prípade vlhkého prostredia utesnite káblové konektory vodotesnou páskou; v potravinárskom priemysle po použití okamžite vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii zo zvyšných materiálov.

2) Kalibrácia a nastavenie

• 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 štandardnú závažnú hmotnosť ekvivalentnú 100 % menovitého zaťaženia (pri aplikáciách s malým rozsahom použite kalibračné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu, opravte chybu cez meradlo alebo softvér a zabezpečte, aby chyba ≤ prípustnej hodnote zodpovedajúcej triede presnosti (trieda C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Skúška za mimoosového zaťaženia: Umiestnite rovnaké závažie na rôzne pozície nosnej plochy snímača, sledujte konzistenciu údajov a odchýlka by mala byť ≤ ±0,02 %FS, v opačnom prípade je potrebné upraviť vodorovnosť inštalácie.

3) Bežná údržba

• Pravidelná kontrola: Týždenne čistite povrch snímača, mesačne skontrolujte uvoľnené zapojenie, štvrťročne kalibrujte komerčné vážiace stupnice a mesačne laboratórne zariadenia.

• Riešenie chýb: Keď sa dáta posúvajú, najprv skontrolujte napätie napájania (stabilné na 5–24 V DC, zvyčajne 5 V u mikro modelov); ak je údaj neobvyklý, skontrolujte preťaženie (modely z hliníkovej zliatiny sú náchylné na trvalé deformácie pri preťažení) a v prípade potreby senzor vymeňte.

6. Spôsob výberu (presné prispôsobenie požiadavkám)

1) Určenie kľúčových parametrov

• Výber rozsahu: Vyberte model s rozsahom 1,2-1,4-násobku skutočnej maximálnej hmotnosti (napr. pri maximálnom vážení 10 kg možno vybrať snímač 12-14 kg) a vyhýbajte sa nadmernému rozsahu pri nízkych zaťaženiach, aby ste predišli nedostatočnej presnosti.

• Trieda presnosti: Pre laboratórne/lekárske aplikácie vyberte triedu C1 (chyba ≤ ±0,005% FS), pre priemyselnú metrológiu triedu C2 (chyba ≤ ±0,01% FS) a pre občianske váhy triedu C3 (chyba ≤ ±0,02% FS).

• Typ signálu: Pre občianske váhy vyberte analógový signál (0-5 V), pre chytré zariadenia digitálny signál (I2C/RS485) a modely s bezdrôtovými modulmi pre IoT scenáre.

2) Výber podľa prispôsobenia prostrediu

• Teplota: Vyberte bežné modely pre bežné podmienky (-10°C~60°C), modely odolné voči nízkym teplotám pre chladiace scenáre s nízkymi teplotami (-20°C~0°C) a modely s kompenzáciou vysokých teplôt pre scenáre s vysokými teplotami (60°C~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 interiérové prostredia, ≥IP67 pre vlhké/omyvacie prostredia a ≥IP68 pre podvodné alebo vysoce korozívne prostredia.

3) Inštalácia a kompatibilita systému

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

• Kompatibilita: Uistite sa, že napájací napätie a typ signálu snímača zodpovedajú riadiacej jednotke, a skontrolujte definície vývodov u mikro modelov, 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 rýchle triedenie, modely IoT s pohotovostným prúdom ≤10 μA pre nízkoenergetické aplikácie a integrované modely bez závitov a mŕtvych rohov pre hygienické podmienky.

Zhrnutie

Paralelný nosník snímača záťaž má kľúčové výhody „nízke záťažové zaťaženie, vysoká presnosť, rovinná odolnosť proti bočnému zaťaženiu a pohodlná integrácia“, ktoré hlavne riešia problémy ako presné váženie v malom rozsahu, bočné zaťaženie materiálu a zabudovaná inštalácia zariadenia. Skúsenosti používateľa sa zameriavajú na jednoduché ovládanie, údržbu bez starostí a kontrolovateľné náklady. Pri výbere modelu je potrebné najprv objasniť štyri základné požiadavky: rozsah, presnosť, inštalačný priestor a prostredie, a až potom rozhodnúť na základe kompatibility so systémom a dodatočných funkcií; počas používania je potrebné vyhnúť sa preťaženiu a bočným nárazom a dôsledne dodržiavať pravidlá pravidelného kalibrovanie, aby sa zabezpečil dlhodobý stabilný prevádzka. Je vhodný pre váhy s nízkym zaťažením, automatizačné zariadenia, potravinársky a farmaceutický priemysel atď. a predstavuje optimálne senzorické riešenie pre scenáre váženia s malým rozsahom a rovinným usporiadaním.

Zobrazenie podrobností

Parametre