Paralelný nosník Vážiaci snímač CZL619EA

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú prvkami detekcie citlivými na silu, ktoré vychádzajú zo principu odporu pri deformácii, pričom ako základná štruktúra slúži dvojitý alebo jednoduchý paralelný nosník z elastoméru. Keď je na nosník pôsobená sila, ohybová deformácia nosníka spôsobí zmenu odporu tenzometra, ktorá sa následne premení na štandardizovaný elektrický signál. Kombinujú výhody, ako je vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, schopnosť odolávať bočnému zaťaženiu v rovine a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách merania malých rozsahov, rovinnej sily a v embedded meracích systémoch. Nasleduje podrobné vysvetlenie základných rozmerov, 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 do strednej časti nosníka, ktorá odoláva silám pôsobiacim z viacerých uhlov v rovine a vyniká vynikajúcou odolnosťou proti zaťaženiu mimo stredu (je schopná odolať rovinovému zaťaženiu mimo stredu v rozsahu ±20 % - ±30 % menovitého zaťaženia) bez výrazných miest s koncentráciou napätia.

• 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/℃ a výkon presnosti je lepší v porovnaní s podobnými snímačmi v malých rozsahoch od 0,1 kg do 500 kg.

•Materiály a ochrana: Elastoméry bežne využívajú hliníkové zliatiny (pre ľahké aplikácie), oceľové zliatiny (pre bežné priemyselné aplikácie) alebo nehrdzavejúcu oceľ 304/316L (pre korózne 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 mikro modely je možné inštalovať do výrezu, čo je vhodné pre úzke inštalačné priestory stolných vážiacich prístrojov 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 pri nízkych zaťaženiach (doba odozvy ≤ 4 ms), s rozsahom od 0,1 kg do 500 kg, pričom typické aplikácie sa nachádzajú v rozsahu 1 kg – 200 kg. Mikromodely dokážu dosiahnuť ultra-nízky rozsah merania 0,01 kg.

• Rôzne typy výstupného signálu: Poskytuje analógové signály (4 – 20 mA, 0 – 3 V, 0 – 5 V) a digitálne signály (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikrointeligentné modely integrujú moduly úpravy signálu a môžu byť priamo pripojené k jednočipovým mikropočítačom a IoT modulom.

• Funkcia ochrany a bezpečnosti: Integruje kompenzáciu teploty v širokom rozsahu (-10 ℃ až 70 ℃), má ochranu proti preťaženiu (150 % – 200 % menovitého zaťaženia, zvyčajne 150 % u modelov z hliníkovej zliatiny) a niektoré modely obsahujú šokové tlmiace konštrukcie.

• Dlhodobá stabilita: Životnosť pri opakovanom zaťažení ≥ 10⁷ cyklov, ročná drifta ≤ ±0,01 % FS pri menovitom zaťažení, vhodné pre scenáre dlhodobého nepretržitého prevádzkovania, ako sú supermarkety a laboratóriá.

2. Základné vyriešené problémy

• Nedostatočná presnosť v podmienkach nízkeho zaťaženia: Riešenie problému nadmerných chýb tradičných snímačov v aplikáciách s malým rozsahom pod 10 kg, prostredníctvom optimalizovaného návrhu napätia nosníka sa podarilo obmedziť meraciu chybu na ±0,005 %FS, čím sa vyriešili problémy s vysokou presnosťou pri vážení potravín a počítaní 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 automatizovaných zariadení a inteligentných domácich spotrebičov, čo eliminuje potrebu úpravy hlavnej konštrukcie zariadenia a zníži 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 senzor dokáže spĺňať požiadavky rovinového váženia, čím eliminuje potrebu viacerých kombinácií. Zároveň materiál z hliníkovej zliatiny zníži hmotnosť a náklady výrobku, čím vyrieši problém kontroly nákladov u malých vážiacich prístrojov a spotrebného elektronického zariadenia.

3. Používateľské zážitky

• Extrémne 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 jednotlačidlkové vynulovanie a kalibráciu váhových prístrojov v jednom bode (vyžaduje iba štandardné závažie 100% menovitej záťaže). Digitálne modely možno rýchlo skalibrovať pomocou počítačového softvéru, čo umožňuje jednoduché ovládanie aj pre neodborníkov.

• Veľmi nízke náklady na údržbu: Plne uzatvorená konštrukcia znižuje prenikanie prachu a vlhkosti, priemerná ročná poruchovosť ≤0,2 %. Model z hliníkovej zliatiny je ľahký (minimálne len 5 g), ľahko vymeniteľný a počas údržby nevyžaduje demontáž veľkých konštrukcií.

• Presná spätná väzba údajov: Kmitanie statických meracích údajov ≤±0,003 % FS, žiadne oneskorenie v kvázi-dynamických scenároch. Digitálne modely sú vybavené funkciou kompenzácie driftu nuly, 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 expresnú dopravu: Vážiace zariadenia pre hmotnosť 1–50 kg, vyrobené z nehrdzavejúcej ocele pre jednoduché čistenie a odolnosť voči znečisteniu. Stupeň ochrany IP67 je vhodný pre vlhké a prašné prostredie výdajní expe­resnej pošty, 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 pre automatické triedenie: Stroje na triedenie podľa hmotnosti v potravinárskom a kovospracujúcom priemysle, inštalované pod triediacim pásom, detekujú hmotnosť výrobkov v reálnom čase a spájajú sa s mechanizmom na triedenie, s presnosťou až ±0,1 g.

• Detekcia materiálu na montážnych linkách: Detekcia nedostatku materiálu na linkách na montáž elektronických súčiastok, určenie chýbajúcich materiálov pomocou váženia (napr. montáž batérií do mobilov), s dobou odozvy ≤4 ms, vhodné pre vysokorýchlostné linky.

• Kvantitatívna kontrola balicích strojov: Kvantitatívne váženie pre stroje na balenie malých častíc/práškov, modely s presnosťou C2 zabezpečujú chybu hmotnosti na vrecko ≤ ±0,2 %, čo spĺňa metrologické normy.

3) Potravinársky a farmaceutický priemysel

• Váženie liečivých zložiek: Váženie surovín v malých dávkach (0,1 – 10 kg) v farmaceutickom priemysle, vyrobené 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 pokusoch: Váženie činidiel a vzoriek v laboratóriách, modely s veľmi malým rozsahom (0,01 – 1 kg) spĺňajú požiadavky na vysokú presnosť pri kultivácii mikroorganizmov a dávkovaní chemických činidiel.

• Meranie sily v lekárskych prístrojoch: Meranie sily/hmotnosti v rehabilitačnom vybavení (napr. dynamometre pre stisk ruky) a lekárske váhy (detské váhy), s ľahkou konštrukciou z hliníkového zliatiny na zlepšenie prenosnosti zariadení, presnosť až ±0,005 % FS.

5) Inteligentné spotrebné elektronické zariadenia 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, vhodné pre scenáre diaľkového riadenia prostredníctvom 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).

• Poloha a upevnenie: Snímač nainštalujte horizontálne na nosný povrch, pričom zaistite, že zaťaženie pôsobí zvisle nad telom nosníka (vyhýbajte sa bočným nárazom); na utiahnutie skrutiek použite momentový kľúč (5 – 10 N·m pre modely z hliníkovej zliatiny, 10 – 20 N·m pre oceľové zliatiny), aby nedošlo k poškodeniu telesa nosníka preutiahnutím.

• Špecifikácie zapojenia: Pri analógových signáloch dodržiavajte „červená – napájanie +, čierna – napájanie –, zelená – signál +, biela – signál –“; pri digitálnych signáloch pripájajte podľa definície vývodov; pri zapájaní mikromodelov vyhýbajte sa ťahaniu kábla, odporúča sa nechať rezervu dĺžky 5 cm.

• Ochranná úprava: V priestore s vlhkým prostredím utesnite káblové konektory vodotesnou páskou; v potravinárskom priemysle ihneď po použití vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii spôsobenej zvyšnými materiálmi.

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 štandardné závažie ekvivalentné 100 % menovitého zaťaženia (pri malých rozsahoch použite kalibračné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu, chybu opravte cez meradlo alebo softvér a uistite sa, že chyba ≤ prípustnej hodnote príslušnej triedy presnosti (trieda C2 ≤ ±0,01 % FS).

• Test bočného zaťaženia: Umiestnite rovnaké závažie na rôzne pozície na nosnú plochu snímača, sledujte konzistenciu údajov a odchýlka by mala byť ≤ ±0,02 % FS, inak je potrebné upraviť nastavenie horizontality.

3) Denná údržba

• Pravidelná kontrola: Každý týždeň vyčistite povrch snímača, každý mesiac skontrolujte upevnenie vedenia; kalibrujte váhu v supermarkete každý štvrťrok a laboratórne zariadenie kalibrujte každý mesiac.

• Riešenie porúch: Pri posune údajov najskôr skontrolujte napätie napájania (stabilné pri 5–24 V DC, zvyčajne 5 V pre mikro modely); pri neobvyčajnom zobrazení skontrolujte preťaženie (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 základných parametrov

• Výber rozsahu: Vyberte podľa 1,2–1-násobku skutočnej maximálnej hmotnosti (napr. pri maximálnej hmotnosti 10 kg zvoľte senzor 12–14 kg), vyhýbajte sa nedostatočnej presnosti spôsobenej príliš veľkým rozsahom pri nízkych zaťaženiach.

• Úroveň presnosti: Laboratórne/lekárske aplikácie vyberajú úroveň C1 (chyba ≤ ± 0,005 % FS), priemyselná metrológia vyberá úroveň C2 (chyba ≤ ± 0,01 % FS), občianske vážiace prístroje vyberajú úroveň C3 (chyba ≤ ± 0,02 % FS).

• Typ signálu: Občianske vážiace prístroje vyberajú analógový signál (0-5 V), inteligentné zariadenia vyberajú digitálny signál (I2C/RS485) a IoT scenáre vyberajú modely s bezdrôtovými modulmi.

2) Výber podľa prispôsobenia prostrediu

• Teplota: Pre bežné podmienky (-10 ℃ až 60 ℃) vyberte bežný model; pre nízke teploty chladenia (-20 ℃ až 0 ℃) vyberte model odolný voči nízkym teplôtam; pre vysoké teploty (60 ℃ až 80 ℃) vyberte typ s kompenzáciou vysokých teplôt.

• Prostredie: Pre suché prostredie vyberte hliníkové zliatiny; pre vlhké prostredie/potravinársky priemysel vyberte nehrdzavejúcu oceľ 304; pre chemicky agresívne prostredie vyberte nehrdzavejúcu oceľ 316L.

• Úroveň ochrany: Pre suché priestory určené na použitie v interiéri, ≥ IP65; pre vlhké alebo myté prostredia, ≥ IP67; pre podvodné alebo vysoce korozívne prostredia, ≥ IP68.

3) Inštalácia a kompatibilita systému

•Spôsob inštalácie: Pre stolné váhy zvoľte upevnenie skrutkami; pre inteligentné zariadenia zvoľte zapustenú inštaláciu; pre scenáre s obmedzeným priestorom uprednostnite mikro modely s dĺžkou ≤ 30 mm.

• Kompatibilita: Potvrďte, že napätie napájania a typ signálu snímača zodpovedajú riadiacej jednotke. U mikromodelov skontrolujte definíciu pinov, aby sa predišlo chybnému zapojeniu a poškodeniu modulu.

4) Potvrdenie dodatočných požiadaviek

• Požiadavky na certifikáciu: Pre potravinársky a farmaceutický priemysel je vyžadovaná certifikácia FDA/GMP, pre meracie scenáre CMC certifikácia a pre vývozné výrobky OIML certifikácia.

• Špeciálne funkcie: Pre rýchle triedenie vyberte model s dobou odozvy ≤ 3 ms; pre scenáre s nízkou spotrebou energie vyberte IoT model so spánkovým prúdom ≤ 10 μA; pre hygienické podmienky vyberte integrovaný model bez závitov alebo mŕtvych priestorov.

Zhrnutie

Snímač váhy s paralelným nosníkom má kľúčové výhody „vysoká presnosť pri malom zaťažení, rovný tvar odolný proti bočnému zaťaženiu a pohodlná integrácia“. Kľúčové riešenie zabezpečuje vyriešenie problémov ako je presné váženie v malých rozsahoch, bočné zaťaženie materiálu a zabudovaná inštalácia zariadenia. Užívateľská skúsenosť sa zameriava na jednoduché ovládanie, údržbu bez starostí a kontrolovateľné náklady. Pri výbere by mali mať prednosť štyri kľúčové požiadavky: rozsah, presnosť, inštalačný priestor a prostredie, ku ktorým sa pridružujú rozhodnutia o kompatibilite systému a dodatočných funkciách. Počas používania je potrebné vyhnúť sa preťaženiu a bočnému nárazu a dôsledne dodržiavať pravidlá pravidelného kalibrovania, aby sa zabezpečil dlhodobý stabilný prevádzkový chod. Je vhodný pre meracie prístroje s malým zaťažením, automatizačné zariadenia, potravinársky a farmaceutický priemysel a iné oblasti a predstavuje optimálne senzorické riešenie pre scénare váženia s malým rozsahom a rovným povrchom.

Zobrazenie podrobností

Parametre