Paralelný nosníkový snímač hmotnosti CZL649D

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú prvkami citlivými na silu, ktoré vychádzajú z princípu odporu pri deformácii, pričom ich jadrovou štruktúrou je elastomer 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. Spájajú výhody ako vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, odolnosť voči bočnému zaťaženiu v rovine a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách merania hmotnosti na malé vzdialenosti, rovinových síl a zabudovaného merania. 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

• Štrukturálne riešenie : 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, vynikajúca odolnosť proti mimostrednému zaťaženiu (schopná odolať mimostrednému zaťaženiu v rovine vo výške ±20 % až ±30 % menovitého zaťaženia) a nevznikajú žiadne výrazné 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 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 rovnomerne rozloženého namáhania paralelného nosníka efektívne odstraňuje vplyv excentrického zaťaženia spôsobeného posunutím váženého objektu, čím rieši problém s presnosťou pri nepevnej polohe materiálu na stolných váhach a triediacich zariadeniach.

• Obmedzenia pri integrovanej inštalácii zariadení: 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.

• 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 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 pre polohovanie eliminujú potrebu použitia odborných kalibračných nástrojov. Inštaláciu je možné dokončiť bežným skrutkovačom, s nízkymi požiadavkami na rovinnosť (≤0,1 mm/m), a jednotlivá kalibrácia môže byť dokončená do 10 minút jednou osobou.

• 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.

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

• Presná spätná väzba údajov: V prípade, že sa použije metóda ISOFIX, sa použije metóda ISOFIX. Digitálne modely prichádzajú s nulovým driftom v prípade, že sa použije systém kalibrácie, musí sa použiť systém kalibrácie, ktorý umožňuje presadzovanie údajov.

• Dobrá prispôsobivá integračná schopnosť: 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) 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 expreso: vážiace zariadenie pre 1–50 kg, s nerezovou oceľovou konštrukciou na odolnosť voči znečisteniu a jednoduché čistenie. Stupeň ochrany IP67 je vhodný pre vlhké a prachom zatienené prostredie výdajní expresa, 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 automatizačné zariadenia

• Automatizované triediace zariadenia: Váhy na závažie v potravinárskom a stavebnom priemysle, inštalované pod triediacim dopravníkom, detekujú hmotnosť výrobku v reálnom čase a sú prepojené s triediacim mechanizmom, s presnosťou triedenia až ±0,1 g.

• Detekcia materiálu na montážnej linke: Detekcia nedostatku materiálu na linkách pre montáž elektronických komponentov, určenie chýbajúceho materiálu pomocou váženia (napr. montáž batérií do 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 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 prístrojoch: Meranie sily/hmotnosti pre zariadenia na rehabilitáciu (napr. dynamometre pre rukoväzbu) a lekárske váhy (detské váhy), s ľahkou konštrukciou z hliníkovej zliatiny na zlepšenie prenosnosti prístrojov a s presnosťou až ±0,005%FS. 5. Inteligentné spotrebné elektroniky 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 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: Pre analógové signály dodržiavajte „červený – napájanie +, čierny – napájanie –, zelený – signál +, biely – signál –“; pre digitálne signály pripájajte podľa definície pinov; pri zapájaní mikromodelov vyhnete sa ťahaniu kábla a odporúča sa nechať rezervu dĺžky kábla 5 cm.

• Ochranné opatrenia: Vo vlhké prostredí utesnite konektor kábla vodotesnou páskou; v potravinárskom priemysle ihneď po použití vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii spôsobenej zvyšnými materiálmi.

2) Kalibrácia a ladenie

• 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 scenároch s malým rozsahom použite štandardné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu, opravte chybu prostredníctvom meracieho prístroja alebo softvéru a zabezpečte, aby chyba ≤ povolenej 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 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 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