Paralelný nosníkový vážiaci senzor CZL629

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 skoncentrovaným do strednej časti nosníka, ktorá vydrží viacúhlové sily v rovine a vynikajúcu odolnosť proti mimostrednému zaťaženiu (je schopná odolať mimostrednému zaťaženiu v rovine ±20 % až ±30 % menovitého zaťaženia) bez výrazných miest 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: Elastomer bežne využíva hliníkové zliatiny (pre ľahké scenáre), oceľové zliatiny (pre bežné priemyselné scenáre) alebo nehrdzavejúcu oceľ 304/316L (pre korózne scenáre), pričom povrch je upravený anodizáciou, nikelovaním alebo pasiváciou; stupeň ochrany je zvyčajne IP65/IP67 a potravinársky štandardné modely dosahujú až IP68, čo je vhodné pre rôzne zložité 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 zapusteným spôsobom, 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 meranie malých zaťažení (doba odozvy ≤4 ms), s rozsahom od 0,1 kg do 500 kg, pričom typické aplikácie sa koncentrujú v rozsahu 1 kg – 200 kg. Miniaturizované 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). 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: 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.

• 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 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 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 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 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 znížiava 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, bez hystereze v kvázi-dynamických scenároch; digitálne modely sú vybavené funkciou kompenzácie nulovej driftu, čo eliminuje potrebu častého kalibrovania 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 vplyvu na dizajn vzhľadu zariadenia; výstup signálu je kompatibilný s bežnými malými regulátormi, zapoj a hneď funguje.

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 expreznú prevádzku: Expresné vážiace zariadenie 1-50 kg, vyrobené z nehrdzavejúcej ocele pre jednoduché čistenie a odolnosť voči znečisteniu, so stupňom ochrany IP67 vhodným pre vlhké a prašné prostredie expreznej prevádzky, 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

• 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, 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) Inteligentná spotrebná elektronika a zariadenia IoT

• Chytré domáce spotrebiče: Detekcia hmotnosti bielizne v práčkach a váženie nádob na kávové zrno v kávovaroch, s mikro-vstavanými snímačmi umožňujúcimi inteligentnú kontrolu zariadení a zlepšujúcimi 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. Pokyny na použitie (Praktický sprievodca)

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 rozsahu (vyhýbajte sa použitiu vysokopevnostných skrutiek u modelov 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 vlhké prostredie utesnite káblové konektory vodotesnou páskou a po použití v potravinárskom priemysle okamžite vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii spôsobenej zvyšnými materiálmi.

2) Kalibrácia a ladenie

• 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 ekvivalentné 100 % menovitého zaťaženia (pri malých rozsahoch použite štandardné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu, opravte chybu cez meradlo alebo softvér, uistite sa, že chyba ≤ prípustnej hodnote 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 aplikácie je vyžadovaná certifikácia CMC a pre vývozné výrobky je vyžadovaná certifikácia OIML.

• Špeciálne funkcie: Pre rýchle triedenie vyberte model s dobou odozvy ≤ 3 ms; pre scenáre s nízkou spotrebou vyberte IoT model so spánkovým prúdom ≤ 10 μA; pre hygienické scenáre 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