Paralelný nosníkový snímač hmotnosti CZL650

Úvod do produktu

Paralelný nosník vahových bunkách sú silovo citlivé snímacie prvky založené na princípe odporu pri deformácii, pričom ako základná štruktúra slúži dvojitý alebo jednoduchý paralelný nosník z elastomeru. Keď je na ne pôsobená sila, ohybová deformácia nosníka spôsobí, že tenzometrický merací prístroj vyprodukuje zmenu odporu, ktorá sa následne premení na štandardizované elektrické signály. Kombinujú výhody ako vysoká presnosť pri malých zaťaženiach, rovinná odolnosť voči mimoosovým zaťaženiam a pohodlná inštalácia, a sú široko využívané v aplikáciách váženia na malé vzdialenosti, merania rovinnej sily a v embedded meracích systémoch. Nasledujúce podrobnosti sú uvedené z hľadiska kľúčových rozmerov, aby boli splnené požiadavky produkt výberu, technického hodnotenia a tvorby riešení:

1. Vlastnosti a funkcie produktu Základné vlastnosti

• Konštrukčný dizajn: Používa integrovanú paralelnú nosníkovú štruktúru (hrúbka nosníka 2 – 15 mm, dĺžka 20 – 150 mm) s rovnomerným rozložením zaťaženia sústredeným do strednej časti nosníka, ktorá podporuje silové zaťaženia z viacerých uhlov v rovine, vynikajúcu odolnosť proti mimostrednému zaťaženiu (odolná voči mimostrednému rovinnému zaťaženiu ±20 % až ±30 % menovitého zaťaženia) a neobsahuje žiadne výrazné miesta slepého zaťaženia.

• Presnosť a 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 bežne používajú zliatinu hliníka (pre ľahké aplikácie), oceľovú zliatinu (pre bežné priemyselné aplikácie) alebo nehrdzavejúcu oceľ 304/316L (pre korózne prostredia), s povrchovou úpravou vo forme anodizácie, niklovania alebo pasivácie; stupeň ochrany je zvyčajne IP65/IP67 a potravinársky štandard dosahuje až IP68, 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 možno inštalovať zabudovaným spôsobom, vhodné pre úzky inštalačný priestor na stolných váhach a automatizovanom vybavení, pričom jednotlivá jednotka dokáže spĺňať požiadavky rovinového váženia.

Základné funkcie

• Meranie malej sily: 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.

• Viacero typov 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 : Únavová životnosť ≥ 10⁷ cyklov zaťaženia, s ročným driftom ≤ ±0,01 % FS pri menovitej záťaži, 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 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 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 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 jednotlačidlkové vynulovanie a kalibráciu váhových prístrojov v jednom bode (vyžaduje iba štandardné závažie 100% menovitej záťaže). Digitálne modely možno rýchlo skalibrovať pomocou počítačového softvéru, čo umožňuje jednoduché ovládanie aj pre neodborníkov.

• Extrémne 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: Kmitanie statických meracích údajov ≤±0,003 % FS, žiadne oneskorenie v kvázi-dynamických scenároch. Digitálne modely sú vybavené funkciou kompenzácie driftu nuly, čo eliminuje potrebu častých kalibrácií a zabezpečuje 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 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 cenové váhy/elektronické platformové váhy: Základná senzorická jednotka cenových váh 3-30 kg s ľahkým dizajnom z hliníkovej zliatiny. Vlastnosť odolná voči bočnému zaťaženiu zabezpečuje konzistentnú presnosť váženia pri rôznych polohách umiestnenia, s chybou ≤±1 g.

• Elektronické váhy pre exprez: Vážiace zariadenie 1-50 kg pre exprez, so zváranou oceľovou konštrukciou pre odolnosť proti znečisteniu a jednoduché čistenie. Chránené stupňom IP67, vhodné pre vlhké a prachom zatienené prostredie exprezových pobočiek, podporuje rýchle a nepretržité váženie.

• Kuchynské váhy/pečivové váhy: 0,01-5 kg vysoce presné kuchynské váhy s mikro paralelnými nosníkmi dosahujúcimi presnosť na úrovni miligramov. Digitálny výstupný signál je kompatibilný s vysokorozlišovacími displejmi, spĺňa požiadavky na presné dávkovanie zložiek.

2) Zariadenia pre priemyselnú automatizáciu

• 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 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: Zariadenia na krájanie a váženie v poriach a na trhoch s vodnými produktmi, s vodotesným a protikoróznym dizajnom (IP68), možno priamo umývať, vhodné pre mokré a vlhké 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. meranie sily stisku ruky) a lekárske váhy (detske váhy), ľahký hliníkový zliatinový dizajn zvyšuje prenosnosť zariadenia, presnosť dosahuje až ±0,005 % FS.

5) Inteligentná spotrebná elektronika a zariadenia IoT

• Chytré domáce spotrebiče: Detekcia hmotnosti prádla v práčkach, váženie nádob na kávové zrno v kávových automatoch, mikro vstavané snímače umožňujú inteligentnú kontrolu zariadení a zvyšujú užívateľský komfort.

• IoT terminály: Monitorovanie hmotnosti chytrých polic a chytrých košov na odpad, nízkoenergetické digitálne modely podporujú bezdrôtový prenos NB-IoT, vhodné pre scenáre diaľkového riadenia prostredníctvom IoT.

5.Spôsob použitia (praktický sprievodca)

1)Instalačný 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 vlhkého prostredia utesnite konektor kábla vodotesnou páskou, v potravinárskom priemysle ihneď po použití vyčistite povrch snímača, aby ste predišli korózii zo zvyšných 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 štandardnú záťaž 100 % menovitej záťaže (v prípade malých rozsahov použite štandardné závažia), zaznamenajte hodnotu výstupného signálu, opravte chybu cez meriaci prístroj alebo softvér, zabezpečte, aby 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）Stanovenie kľúčových 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 environmentálnej prispôsobiteľnosti

• 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