Snímač váženia paralelného nosníka CZL632

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú silovo citlivé snímacie prvky založené na princípe odporu pri deformácii, ktorých jadrovou štruktúrou je pružný člen s dvojitým alebo jednoduchým paralelným nosníkom. Keď je na nosník pôsobená sila, ohybová deformácia nosníka spôsobí zmenu odporu tenzometra, ktorá sa následne prevodí na štandardizovaný elektrický signál. Kombinujú výhody ako vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, schopnosť odolávať bočnému zaťaženiu v rovine a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách merania hmotnosti na malom rozsahu, merania plošných síl 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

• Konštrukčný 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.

• Presnosť a 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 scenáre s nízkou hmotnosťou), oceľové zliatiny (pre bežné priemyselné aplikácie) alebo nehrdzavejúcu oceľ 304/316L (pre korózne prostredia), pričom povrch je upravený anodizáciou, nikelovaním alebo pasiváciou; stupne ochrany sú zvyčajne IP65/IP67 a potravinársky typ dosahuje až IP68, čo je vhodné pre rôzne komplexné prostredia.

• Kompatibilita inštalácie: 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 malej sily: Zameriava sa na statické/kvázi-dynamické váženie pri malom zaťažení (doba odozvy ≤4 ms), s rozsahom od 0,1 kg do 500 kg, pričom typické aplikácie sa pohybujú v rozsahu od 1 kg do 200 kg. Mikro modely dokážu dosiahnuť extrémne malý merací rozsah 0,01 kg.

• Viacero typov výstupných signálov: Poskytuje analógové signály (4–20 mA, 0–3 V, 0–5 V) a digitálne signály (RS485/Modbus RTU, I2C). Integrované inteligentné mikro modely obsahujú 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 pri vážení pri malom zaťažení smeruje sa na problém nadmerných chýb tradičných snímačov v scenároch s malým rozsahom pod 10 kg, prostredníctvom optimalizovaného návrhu namáhania nosníka sa podarilo obmedziť chybu merania na ±0,005 %FS, čím sa vyriešili problémy s vysokými požiadavkami na presnosť pri vážení potravín a počítaní liekov.

• Nepresné meranie excentrického zaťaženia v rovine: 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.

• Obmedzenia pri integrovanej inštalácii zariadení: 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.

• Zlá 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).

• Nákladový tlak na malé zariadenia: 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, nie je potrebné používať odborné kalibračné nástroje, inštalácia sa dá vykonať obyčajným skrutkovačom, nízke požiadavky na rovinatosť (≤0,1 mm/m) a jedna osoba dokáže dokončiť ladenie do 10 minút.

• Nízka prevádzková náročnosť: Podporuje jednotlačidlkové vynulovanie a kalibráciu váhovej prístrojovej stupnice (vyžaduje iba štandardné závažie 100 % menovitej záťaže), digitálne modely možno rýchlo kalibrovať pomocou softvéru na počítači, čo umožňuje jednoduchú obsluhu aj pre neodborníkov.

• Extrémne 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 len 5 g), ľahko vymeniteľný a počas údržby nie je potrebné demontovať veľké konštrukcie.

• Presná spätná väzba údajov: Kmitanie statických meraní údajov ≤±0,003 % FS, žiadna hystereza v kvázidynamických scenároch; digitálne modely sú vybavené funkciou kompenzácie driftu nuly, nie je potrebná častá kalibrácia a zaručujú vysokú stabilitu údajov.

• Dobrá prispôsobivost integrácii: mikromodel má malé rozmery (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 regulátormi, zapoj a hneď funguje.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Civily a komerčné meracie prístroje pre ľahké zaťaženie

• Supermarketové váhy na cenovky/elektronické platformové váhy: Jadrnový snímací prvok váh s rozsahom 3-30 kg, ľahká konštrukcia z hliníkovej zliatiny, vlastnosť odolná voči bočnému zaťaženiu zabezpečuje konzistentnú presnosť váženia v rôznych polohách umiestnenia, s chybou ≤±1 g.

• Elektronické váhy pre exprezy: Váživné zariadenie 1-50 kg pre exprezové služby, materiál z nehrdzavejúcej ocele je odolný voči znečisteniu a ľahko sa čistí, ochranná úroveň IP67 umožňuje prevádzku vo vlhkých a prachom znečistených prostrediach exprezných pobočiek a podporuje rýchle a nepretržité váženie.

• Kuchynské váhy/pekarske váhy: 0,01-5 kg vysokej presnosti pre kuchyňu, mikro paralelné nosníky dosahujú miligramovú presnosť, digitálny výstup signálu je kompatibilný s displejmi s vysokým rozlíšením, čo spĺňa požiadavky na presné dávkovanie ingrediencií.

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, určuje, či nie sú súčiastky chýbajúce, prostredníctvom váženia (napr. montáž batérií do mobilov), s dohou reakcie ≤4 ms, prispôsobené pre rýchle 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 metrológicke štandardy.

3) Potravinársky a farmaceutický priemysel

• Váženie liečivých zložiek: Váženie surovín v malých dávkach (0,1 – 10 kg) v farmaceutickom priemysle, vyrobené z nehrdzavejúcej ocele 316L + certifikované podľa GMP, s povrchom lešteným bez mŕtvych uhlov, čo umožňuje jednoduchú dezinfekciu a sterilizáciu, s presnosťou ≤ ±0,01 % FS.

• Váženie vodných produktov/mäsa: Vážiace zariadenia na krájanie a váženie v poriach a na trhoch s vodnými produktmi, s vodotesným a korózne odolným dizajnom (IP68), možno priamo umývať, vhodné pre vlhké a vodou nasýtené pracovné prostredia.

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 zariadeniach: Meranie sily/hmotnosti v rehabilitačných zariadeniach (napr. dynamometre pre stisk ruky) a lekárske váhy (váhy pre novorodencov), s ľahkým dizajnom z hliníkovej zliatiny na zlepšenie prenosnosti zariadení, s presnosťou až ±0,005%FS.

5) Inteligentná spotrebná elektronika 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.

• Prípojné údaje: 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 za kábel a odporúča sa nechať rezervu dĺžky 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 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 100 % menovitého zaťaženia (pri scénaroch s malým rozsahom použite štandardné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu a opravte chybu prostredníctvom meracieho prístroja alebo softvéru, pričom sa zabezpečí, že chyba ≤ prípustná hodnota zodpovedajúcej 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 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 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

paralelný nosník vážiaceho snímača má kľúčové výhody „vysoká presnosť pri malom zaťažení, rovná odolnosť voči bočnému zaťaženiu a pohodlná integrácia“. Kľúčové riešenie spočíva v odstránení problémov ako je presné váženie v malých rozsahoch, bočné zaťaženie materiálu a zabudovaná inštalácia zariadenia. Skúsenosti používateľa sa zameriavajú na jednoduché ovládanie, údržbu bez starostí a kontrolovateľné náklady. Pri výbere je potrebné najskôr uprednostniť štyri základné požiadavky: rozsah, presnosť, inštalačný priestor a prostredie, a až potom zohľadniť kompatibilitu systému a dodatočné funkcie. Počas používania je potrebné vyhýbať sa preťaženiu a bočným nárazom a prísne dodržiavať pravidlá pravidelného kalibrovania, aby sa zabezpečil dlhodobo stabilný prevádzkový chod. Je vhodný pre vážiace prístroje s malým zaťažením, automatizačné zariadenia, potravinársky a farmaceutický priemysel a ďalšie oblasti a predstavuje optimálne senzorické riešenie pre scenáre s malým rozsahom a rovným povrchom na váženie.

Zobrazenie podrobností

Parametre