Snímač váženia paralelného nosníka CZL628

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú prvkami detekcie citlivými na silu, ktoré vychádzajú z princípu odporu pri deformácii, pričom ich jadrovou štruktúrou je pružný člen s dvojitým alebo jednoduchým paralelným nosníkom. Keď je na ne pôsobená sila, ohybová deformácia nosníka spôsobí zmenu odporu tenzometra, ktorá sa následne premení na štandardizované elektrické signály. Kombinujú výhody, ako vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, schopnosť odolávať bočnému zaťaženiu v rovine a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách merania malých hmotností, rovinového merania sily a v embedded meracích systémoch. Nasledujúce podrobnosti 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 konštrukciu (hrúbka nosníka 2 – 15 mm, dĺžka 20 – 150 mm) s rovnomerným rozložením zaťaženia sústredeným v strednej časti nosníka, ktorá podporuje sily pôsobiace pod rôznymi uhlami v rovine, vynikajúcu odolnosť proti mimoosovému zaťaženiu (odolnosť voči rovinovému mimoosovému zaťaženiu ±20 % – ±30 % menovitej záťaže) a neobsahuje výrazné miesta slepej zóny namáhania.

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

•Materiály a ochrana: Elastoméry sa bežne vyrábajú z hliníkovej zliatiny (pre ľahké aplikácie), ocelej zliatiny (pre bežné priemyselné aplikácie) alebo nerezovej ocele 304/316L (pre korózne prostredia), s povrchovou úpravou anodizáciou, nikelovaním alebo pasiváciou; stupne ochrany sú zvyčajne IP65/IP67 a potravinársky štandard dosahuje až IP68, vhodné pre rôzne náročné prostredia.

•Inštalačná kompatibilita: Na spodnej strane sú 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 na stolných váhach a automatizovanom zariadení, pričom jednotlivá jednotka dokáže spĺňať požiadavky rovinového váženia.

Základné funkcie

• Meranie sily pri malom zaťažení: Zameriava sa na statické/kvázi-dynamické meranie malých zaťažení (doba odozvy ≤ 4 ms), s rozsahom od 0,1 kg do 500 kg, pričom bežné aplikácie sa koncentrujú v rozsahu 1 kg – 200 kg. Mikro modely dokážu dosiahnuť extrémne malé rozsahy merania až 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). Mikrointeligentné modely integrujú moduly úpravy signálu a môžu byť priamo pripojené k jednočipovým mikropočítačom a IoT modulom.

• Funkcia ochrany a bezpečnosti: Obsahuje kompenzáciu teploty v širokom rozsahu (-10 °C ~ 70 °C), má ochranu proti preťaženiu (150 % – 200 % menovitej záťaže, bežne 150 % u modelov z hliníkovej zliatiny) a niektoré modely obsahujú štruktúry tlmiace rázy.

• 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: S cieľom vyriešiť problém nadmerných chýb tradičných snímačov v aplikáciách s malým rozsahom pod 10 kg, bol optimalizovaným návrhom namáhania nosníka dosiahnutý merací omyl do ±0,005 % FS, čím sa riešia problémy spojené s vysokými požiadavkami na presnosť pri vážení potravín, počítaní liekov a podobne.

•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.

• Obtiažnene inštalácia do integrovaného zariadenia : Kompaktná štruktúra a flexibilná inštalačná metóda riešia požiadavky na zabudovanú inštaláciu automatizovaného zariadenia a inteligentných domácich spotrebičov, čo eliminuje potrebu úpravy hlavnej konštrukcie zariadenia a zníži náklady na integráciu.

• Slabá prispôsobivosť viacerým prostrediam: Prostredníctvom vylepšení materiálu a stupňa ochrany sú vyriešené problémy ako poškodenie snímača a drift signálu v podmienkach vlhkosti (napr. váženie v akvakultúre), korózie (napr. váženie chemických reagencií) a prachu (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 polohy eliminujú potrebu použitia odborných kalibračných nástrojov, inštalácia sa dá dokončiť obyčajným skrutkovačom. Požiadavka na rovnosť je nízka (≤0,1 mm/m) a jedna osoba dokáže dokončiť ladenie do 10 minút.

• 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 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: Stabilné meranie údajov ≤±0,003 %FS, bez hystereze v kvázidynamických scenároch. Digitálne modely majú zabudovanú funkciu kompenzácie nulovej driftu, čo eliminuje potrebu častého kalibrovania a zabezpečuje vysokú stabilitu údajov.

• Dobrá adaptačná schopnosť integrácie: Mikromodel je malých rozmerov (minimálna veľkosť 20 mm × 10 mm × 5 mm), môže byť zabudovaný do inteligentných zariadení bez vplyvu na dizajn vzhľadu zariadenia. Výstup signálu je kompatibilný s bežnými malými regulátormi, zapojte a hneď používajte.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Civilné a komerčné meracie prístroje pre nízke 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 exprešné odosielanie: vybavenie pre váženie zásielok 1–50 kg, vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, ktorá zabraňuje znečisteniu a umožňuje jednoduché čistenie. Stupeň ochrany IP67 je vhodný pre vlhké a prašné prostredie výdajní exprešných služieb, podporuje rýchle a nepretržité váženie.

• Kuchynské váhy/pekarske váhy: 0,01-5 kg vysokej presnosti, s mikro paralelnými snímačmi dosahujúcimi presnosť na úrovni miligramov. Digitálny výstup signálu je kompatibilný s displejmi s vysokým rozlíšením, čo spĺňa požiadavky na presné dávkovanie zložiek.

2) Priemyselné zariadenia na automatizáciu

• Automatické triediace zariadenia: Váhy na triedenie v potravinárskom a stavebnom priemysle, inštalované pod triediacim dopravníkom, detekujú hmotnosť výrobku v reálnom čase a sú prepojené 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 liekárskom priemysle, materiál z nehrdzavejúcej ocele 316L + certifikácia GMP, povrch je leštený 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 zariadeniach na rehabilitáciu (napr. dynamometre pre ruky) a lekárske váhy (detskej váhy), s ľahkou konštrukciou z hliníkovej zliatiny pre zlepšenie prenosnosti zariadenia, presnosť až do ±0,005 % FS.

5) Chytré spotrebiče a zariadenia IoT

• Inteligentné domáce spotrebiče: Detekcia hmotnosti prádla v umývačkách, váženie zásobníkov na kávové zrná v kávovaroch, pričom mikrosenzory umožňujú inteligentnú kontrolu zariadení a vylepšujú používateľskú skúsenosť.

• Koncové body IoT: Monitorovanie hmotnosti chytrých polic a chytrých košov na odpad, digitálne modely s nízkou spotrebou energie podporujúce 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, poškodenie kábla), vyberte vhodné upevňovacie skrutky podľa rozsahu (nepoužívajte vysokopevnostné skrutky pre modely z hliníkovej zliatiny).

• Umiestnenie a upevnenie: Snímač nainštalujte horizontálne na nosnú plochu, uistite sa, že zaťaženie pôsobí kolmo nad telesom nosníka (vyhýbajte sa bočnému nárazu); na utiahnutie skrutiek použite momentový kľúč (5 – 10 N·m pre modely zliatiny hliníka, 10 – 20 N·m pre oceľové zliatiny), vyhýbajte sa nadmernému utiahnutiu, ktoré môže poškodiť teleso nosníka.

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

• Ochranné opatrenia: Vo vlhkom prostredí utesnite konektor kábla vodotesnou páskou a v potravinárskom priemysle po použití včas vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii zo zvyškových materiálov.

2) Kalibrácia a nastavenie

• Kalibrácia nuly: Zapnite napájanie a nechajte prístroj predohriať 10 minút, vykonajte príkaz „kalibrácia nuly“, uistite sa, že výstup nuly je v rozmedzí ±0,001 %FS, ak je odchýlka príliš veľká, skontrolujte, či je inštalačná plocha rovná.

• Kalibrácia zaťaženia: Umiestnite štandardné závažie 100 % menovitého zaťaženia (pri scenároch s malým rozsahom použite štandardné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu, chybu opravte cez meradlo alebo softvér, zabezpečte, aby chyba ≤ povolená hodnota príslušnej triedy presnosti (trieda C2 ≤ ±0,01 %FS).

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

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 zabudovanú 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 je vyžadovaná certifikácia CMC a

Pre vývozné produkty je vyžadovaná certifikácia OIML.

• 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