Paralelný nosník Vážiaci snímač CZL642F

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú snímacie prvky citlivé na silu, ktoré vychádzajú zo principu odporovej deformácie, pričom jadrovou štruktúrou je elastomer s dvojitým alebo jednoduchým paralelným nosníkom. Keď je na nosník 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, rovinová odolnosť voči bočnému zaťaženiu a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách merania malých rozsahov hmotnosti, rovinových síl a v embedded meracích systémoch. Nasledujúce podrobnosti sú uvedené z hľadiska kľúčových 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.

• Materiál 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 agresívne prostredie), s povrchovou úpravou vo forme anodizácie, nikelovania alebo pasivácie; stupne ochrany sú zvyčajne IP65/IP67 a potravinársky štandard dosahuje až IP68, čo je vhodné pre rôzne náročné 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 vloženej polohy, čo je vhodné pre úzky inštalačný priestor prístrojov na váženie na stole a automatizovaného zariadenia, pričom jednotlivá jednotka dokáže spĺňať požiadavky rovinového váženia.

Základné funkcie

• Meranie malej sily: 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. Mikro modely dokážu dosiahnuť ultra-nízky rozsah merania 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 nízkych zaťaženiach: 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.

• 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 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).

• 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 prispôsobivá integračná schopnosť: 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) Civily a komerčné meracie prístroje pre ľahké zaťaženie

• Supermarketové váhy na cenovky/elektronické platformové váhy: Jadro snímača pre váhy s rozsahom 3-30 kg, ľahká konštrukcia z hliníkového zliatiny a vlastnosti odolné voči mimoosému zaťaženiu zabezpečujú konzistentnú presnosť váženia pri rôznych polohách umiestnenia, s chybou ≤±1 g.

• Expresné elektronické váhy: Výbava na váženie 1-50 kg, materiál z nehrdzavejúcej ocele je odolný voči znečisteniu a ľahko sa čistí, ochranná úroveň IP67 je vhodná pre vlhké a prašné prostredie výdajní expreznej pošty a podporuje rýchle nepretržité váženie.

• Kuchynské váhy/pekárske váhy: 0,01-5 kg kuchynské váhy vysoké presnosti, mikro paralelné nosníky dosahujú presnosť na úrovni miligramov, 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 chýbajúci materiál pomocou váženia (napr. montáž batérií mobilných telefónov), 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 rehabilitačných zariadeniach (napr. silymeria pre stisk ruky) a lekárske váhy (detske váhy), s ľahkou konštrukciou z hliníkového zliatiny na zlepšenie prenosnosti zariadenia, presnosť až ±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.

• IoT terminály: Sledovanie hmotnosti na inteligentných policách a inteligentných košoch na odpad, s nízkou spotrebou digitálnych modelov podporujúcich bezdrôtový prenos NB-IoT, vhodné pre scenáre diaľkového riadenia prostredníctvom IoT.

5. Pokyny na použitie (Praktická príručka)

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.

• Špecifikácia zapojenia: Pre analógové signály dodržiavajte „červený – napájanie +, čierny – napájanie –, zelený – signál +, biely – signál –“, pre digitálne signály pripájajte podľa definície pinov; pri zapájaní mikro modelov nerajtujte káblom, odporúča sa nechať rezervu 5 cm nadbytočnej dĺžky.

• 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 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 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