S-typový snímač sily CZL301

Úvod do produktu

S-typ snímača záťaže je detekčný prvok citlivý na silu, ktorý je založený na princípe odporu voči deformácii, pričom jeho základnou štruktúrou je symetrický elastomer v tvare písmena S. Pri pôsobení sily sa elastomer deformuje ťahom alebo tlakom, čo spôsobí zmenu odporu tenzometra, ktorá sa následne premení na štandardizované elektrické signály. Kombinuje výhody, ako je dvojsektorové prenášanie sily, flexibilná inštalácia a stabilná presnosť, a je široko využívaný v meracích scenároch pre ťah, tlak a zložené sily pri stredných a nízkych zaťaženiach. Nasledujúce podrobnosti sú uvedené z kľúčových rozmerov, aby spĺňali požiadavky produkt výberu, technického hodnotenia a tvorby riešení:

1. Vlastnosti a funkcie produktu

Hlavné funkcie

• Konštrukčný dizajn: Používa integrovanú S-tvarovú elastomérovú štruktúru (hrúbka 5-30 mm, dĺžka 30-200 mm) s koncentrovaným a symetrickým rozložením napätia, podporuje obojsmernú silu (merateľná aj tahová, aj tlaková), má vysokú odolnosť proti krúteniu a priečnym silám (odolá priečnym silám ±10 % až ±15 % menovitej záťaže) a vysokú účinnosť prenosu sily.

• Presnosť a výkon: Triedy presnosti pokrývajú C2–C6, najbežnejšie modely dosahujú C3, nelineárna chyba ≤±0,02 % ZS, chyba opakovateľnosti ≤±0,01 % ZS, drift nuly ≤±0,003 % ZS/°C a malé útlmy presnosti v dynamických meracích scenároch pri malých a stredných zaťaženiach.

• Materiály a ochrana: Elastomer je bežne vyrobený z vysokopevnostnej legovanej ocele (mezná klzivosť ≥850 MPa) alebo z nehrdzavejúcej ocele 304/316L, povrch je upravený nikelovou pokovovanou alebo plastovým nástrekom (pasivácia pre odolné typy proti korózii); stupeň ochrany je zvyčajne IP65/IP67 a špecializované modely pre vlhké prostredia môžu dosiahnuť IP68, vhodné pre bežné priemyselné a niektoré špeciálne prostredia.

• Kompatibilita inštalácie: Oba konce sú navrhnuté s vnútornými závitmi, vonkajšími závitmi alebo s konštrukciou očka, podporujú rôzne spôsoby inštalácie, ako sú háky, očká a príruby, s flexibilným inštaláciou priestoru, prispôsobivé scénarom s viacsmernej silou, ako sú zvislé, vodorovné a šikmé, a používajú sa hlavne samostatne.

Základné funkcie

• Meranie sily v oboch smeroch: Podporuje statické/ dynamické meranie ťahových a tlakových síl (doba odozvy ≤6 ms), s meracím rozsahom od 0,01 t do 50 t, bežné aplikácie sa koncentrujú v rozsahu 0,1 t – 20 t, niektoré vysokopresné modely dokážu merať malé rozsahy až 0,001 t.

• Štandardizovaný výstupný signál: Poskytuje analógové signály (4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V) a digitálne signály (RS485/Modbus RTU), niektoré inteligentné modely podporujú protokol Profibus, čo umožňuje priame pripojenie k váhovým prístrojom, PLC, priemyselným dotykovým displejom a iným zariadeniam.

• Funkcie bezpečnosti a ochrany: Obsahuje kompenzáciu teplotnej kompenzácie v širokom rozsahu (-20 ℃ až 80 ℃), má ochranu proti preťaženiu (120 % - 200 % menovitej záťaže, zvyčajne 150 % v prípade ťahových zaťažení), niektoré modely obsahujú antikrutné pozicionovacie kolíky a kábelové spojky chránené proti vytrhnutiu.

• Dlhodobá stabilita: Životnosť pri únavovom zaťažení ≥10⁶ cyklov záťaže, ročný drift ≤±0,02 % FS pri menovitej záťaži, vhodné pre obmedzované alebo nepretržité scenáre monitorovania síl.

2. Základné vyriešené problémy

• Obtiažnené meranie sily v obojsmernej komunikácii: Riešením obmedzenia tradičných snímačov, ktoré dokážu merať silu len v jednom smere, umožňuje S-tvarová konštrukcia presne merať zároveň ťažné aj tlakové sily (napríklad zmeny hodnoty sily pri zdvíhaní a spúšťaní materiálu), čím spĺňa požiadavky na obojsmerné sledovanie sily v aplikáciách ako je zdvíhanie a ťah.

• Prispôsobivosť zložitým inštalačným scenárom: Vďaka flexibilným spôsobom pripojenia a kompakтnej štruktúre rieši problémy inštalácie v zariadeniach s obmedzeným priestorom a viacuhlovým namáhaním. aPLIKÁCIA (napríklad váženie naklonených zásobníkov a monitorovanie napätia zavesených dopravných pásov), čo eliminuje potrebu rozsiahlych úprav štruktúry zariadení.

• Nedostatočná presnosť pri nízkom zaťažení/malom rozsahu: V malom rozsahu 0,1 t - 5 t, optimalizáciou polohy spojenia a tenziometrické snímače a návrhom namáhania elastomeru sa chyba merania udržiava v rámci ±0,01 % FS, čo spĺňa požiadavky vysokého presnosti pre aplikácie s malým zaťažením v laboratóriách, spracovaní potravín atď.

• Monitorovanie kolísania dynamickej napätosti: S dobou odozvy ≤6 ms dokáže presne zachytiť kolísanie napätia počas nepretržitých výrobných procesov káblov, fólií atď., čím rieši problémy s kvalitou výrobkov spôsobené nestabilným napätím v odvetviach ako textilné priemysel, tlačiarenský priemysel atď.

• Problémy s kompatibilitou pri spolupráci viacerých zariadení: Štandardizovaný výstupný signál a podpora viacerých protokolov odstraňujú prekážky pri spájaní s riadiacimi systémami rôznych značiek (napr. Siemens S7 séria PLC a Delta DCS), čím sa znížia chyby a náklady spojené s prevodom signálov.

3. Používateľské zážitky

• Pohodlie inštalácie: Štandardizované závitové/diery prierezové rozhrania so štandardnými spojovacími dielmi (ako sú skrutky a oceľové závesy) nevyžadujú špeciálne inštalačné náradie. Jeden človek dokáže dokončiť inštaláciu a umiestnenie jedného snímača do 15 minút, pričom sú relatívne nízke požiadavky na rovinatosť inštalačnej plochy (stačí chyba rovinatosti ≤ 0,1 mm/m).

• Prevádzka a kalibrácia: Podporuje jednoduché vynulovanie na vážiacom prístroji, zjednodušuje dvojbodový kalibračný proces (vyžaduje iba štandardné závažia 10 % a 100 % menovitej záťaže) a digitálne modely je možné kalibrovať na diaľku prostredníctvom mobilnej aplikácie alebo nadradeného počítača, čo umožňuje rýchle ovládanie aj neprofesionálom.

• Riaditeľné náklady na údržbu: Tesnená štruktúra účinne izoluje prach a vlhkosť, priemerná ročná poruchovosť je ≤ 0,4 %; modulárny dizajn kľúčových komponentov (tenzometre, svorkovnice) umožňuje výmenu lokálnych porúch jednotlivo, čím sa znížia celkové náklady na výmenu.

• Intuitívna spätná väzba údajov: Fluktuácia statických meraných údajov ≤±0,005 % FS, bez výrazného oneskorenia v dynamických situáciách; digitálne modely sú vybavené vstavanými upozorneniami na poruchy pri preťažení, nízkom napätí atď., ktoré sú vizuálne zobrazené cez kontrolky alebo softvérové rozhrania pre jednoduchú a rýchlu diagnostiku.

• Prispôsobivosť rôznym scenárom: Ten istý snímač môže prepínať medzi režimami merania ťahovej a tlakovej sily bez výmeny hardvéru, čím spĺňa požiadavky zdieľaného vybavenia pre viaceré procesy a zvyšuje využitie zariadenia.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Scenáre merania ťahovej sily

• Riadenie napätia káblov/lán: Monitorovanie napätia prievlekových strojov v textilnom a káblovom priemysle. S-typové snímače sú zapojené do série ku trakčnému mechanizmu a poskytujú okamžitú spätnú väzbu o hodnotách napätia, čím umožňujú koordinovanú reguláciu rýchlosti taženia a zabezpečujú rovnomerný priemer kábla.

• Ťahové skúšanie materiálu: Meranie ťahových vlastností materiálov na skúšobných strojoch v laboratóriách. Presné modely C2 spĺňajú požiadavky na skúšanie pevnosti materiálov, ako sú kovové drôty a plastové fólie, s chybou opakovateľnosti údajov ≤±0,01 %.

• Monitorovanie zaťaženia zdvihacích zariadení: Riadenie obmedzenia zaťaženia pre malé žeriavy a elektrické kladkostroje. Inštaluje sa medzi hák a rameno, pri preťažení spustí alarm a odpojí napájanie, čím zabezpečí prevádzkovú bezpečnosť.

2) Scenáre váženia na zavesení

• Váženie zavesených dávkovačov/nádrží: Váženie zavesených miešacích nádob v chemickom a krmivárskom priemysle. Jeden alebo dva snímače sú symetricky zavesené a inštalované, čo rieši problém nedostatku priestoru na podlahe, s presnosťou až ±0,02 % NZD.

• Závesné váženie v potravinárskom priemysle: Závesné váženie a triedenie v odvetviach porábania a vodných produktov. Modely z nehrdznutej ocele (316L) spĺňajú hygienické normy pre potravinársky priemysel, sú ľahko čistiteľné a dezinfikovateľné a vhodné pre prevádzku na montážnych linkách.

3) Výroba malých a stredných vážiacich prístrojov

• Hákové váhy/prenosné váhy: Základné senzorické jednotky pre hákové váhy 0,5 t – 20 t. Ich kompaktná štruktúra je vhodná pre konštrukciu telesa váh a odolnosť voči nárazom zvláda okamžité preťaženie počas zdvíhacích operácií.

• Pásne váhy/dynamické váhy: Dynamické vážiace moduly pre dopravné pásy. Inštalujú sa na nosnú konštrukciu valcov pásu a nepriamo vypočítavajú hmotnosť materiálu meraním priežnej sily pásu, čo umožňuje adaptáciu na nepretržité dopravné scenáre.

4) Vedecký výskum a skúsenostenské zariadenia

• Biomechanické testovanie: Monitorovanie sily v zdravotníckych rehabilitačných zariadeniach (napr. testovanie sily protéz). Modely s malým rozsahom a vysokou presnosťou (0,01 t – 1 t) dokážu zachytiť jemné zmeny sily.

• Riadenie sily na konci robotov: Spätná väzba sily pre zachytávací mechanizmus priemyselných robotov. Meraním zadržiavacej sily sa upravuje prítlak, aby nedošlo k poškodeniu krehkých obrobkov (napríklad skla a keramiky).

5) Špeciálne priemyselné aplikácie

• Farmaceutický priemysel: Riadenie tlaku plniacich strojov pre liečivové kapsuly. Modely z hygienickej nerezovej ocele spĺňajú normy GMP, presne riadia plniaci tlak, aby zabezpečili rovnomernú dávku v kapsulách.

• Tlačiarenský a balíkový priemysel: Sledovanie pnutia na tlačiarňach fólií. Prevencia pred natiahnutím, deformáciou alebo pretrhnutím fólie prostredníctvom reálneho nastavovania rýchlosti odvinovania a zavinovania zlepšuje presnosť tlače.

5. Pokyny na použitie (Praktická príručka)

1) Inštalačný proces

• Príprava: Vyčistite miesta inštalácie (odstráňte hrboly a olejové škvrny), skontrolujte vonkajší stav snímača (žiadna deformácia elastoméru, žiadne poškodenie kábla) a vyberte správnu metódu pripojenia podľa smeru sily (pre ťah použite oko, pre tlak pevné uchytenie skrutkou).

• Umiestnenie a upevnenie: Zabezpečte, aby sa zaťaženie prenášalo pozdĺž osi snímača, a vyhýbajte sa bočným a krútiacim silám; pri utiahnutí skrutiek použite momentový kľúč (odporúča sa 10–30 N·m pre snímače z ocele, 8–25 N·m pre nehrdzavejúcu oceľ), aby nedošlo k poškodeniu závitov preťažením.

• Špecifikácia zapojenia: Pre analógové signály dodržiavajte pravidlo „červená – napájanie +, čierna – napájanie –, zelená – signál +, biela – signál –“; pre digitálne signály pripájajte podľa priradenia pinov podľa protokolu Modbus; kábel pevne upevnite, aby nebol namáhaný ťahom, a zapojenie udržiavajte mimo silných rušivých zdrojov, ako sú frekvenčné meniče (vzdialenosť ≥ 20 cm).

• Ochranné opatrenia: Pri inštalácii vonku pridajte ochranu pred dažďom; vo vlhkom alebo koróznom prostredí umiestnite káblové konektory do vodotesnej rozvodnej krabice a povrch snímača môže byť natriaký potravinárskym protikoróznym olejom (pre potravinársky priemysel).

2) Kalibrácia a ladenie

• Kalibrácia nuly: Zapnite napájanie a nechajte prístroj predohriať 15 minút, vykonajte príkaz „kalibrácia nuly“, uistite sa, že výstup na nule je v rámci ±0,002 % FS, a ak je odchýlka príliš veľká, skontrolujte, či nie je pri inštalácii pôsobená bočná sila.

• Kalibrácia zaťaženia: Postupne umiestnite štandardné závažia 10 %, 50 % a 100 % menovitého zaťaženia, zaznamenajte výstupné signály v každom bode, opravte lineárnu chybu pomocou kalibračného softvéru a uistite sa, že chyba ≤ povolenej hodnote príslušnej triedy presnosti (trieda C3 ≤ ±0,02 % FS).

• Dynamické ladenie: Pri dynamických scenároch, ako je monitorovanie napätia, upravte filter frekvencie prístroja (5–12 Hz) tak, aby ste dosiahli rovnováhu medzi rýchlosťou odozvy a stabilitou údajov, a vyhnete sa tak falošným poplachom spôsobeným vysokofrekvenčnými kolísaniami.

3) Bežná údržba

• Pravidelná kontrola: Mesiacne vyčistite povrch snímača, skontrolujte, či nie je závitové pripojenie uvoľnené; raz za štvrťrok vykonajte kalibráciu nuly, raz za rok dokončite kalibráciu plnej škály a zaznamenajte kalibračné údaje na budúce použitie.

• Riešenie porúch: Keď sa údaje posúvajú, najprv skontrolujte napätie napájania (stabilné na 12–24 V DC); ak nie je žiadny výstup signálu, skontrolujte, či nie je kábel prerušený alebo či nie je snímač preťažený (prekročenie 200 % menovitej záťaže môže spôsobiť poškodenie).

6. Spôsob výberu (presné prispôsobenie požiadavkám)

1) Určenie kľúčových parametrov

• Výber rozsahu: Vyberte model podľa 1,2 – 1,5-násobku skutočnej maximálnej sily (napr. ak je maximálna ťažná sila 8 t, možno vybrať snímač 10 – 12 t). Pre ťažné aplikácie by sa malo vyhradiť dodatočných 10 % rezervy na preťaženie, aby sa predišlo poškodeniu nárazovými zaťaženiami.

• Trieda presnosti: Vyberte triedu C2 (chyba ≤ ±0,01%FS) pre laboratórne testovanie, triedu C3 (chyba ≤ ±0,02%FS) pre priemyselnú metrológiu a triedu C6 (chyba ≤ ±0,03%FS) pre všeobecné monitorovanie. • Typ signálu: Vyberte analógové signály (4 – 20 mA) pre tradičné vážiace prístroje, digitálne signály (RS485) pre inteligentné systémy a inteligentné modely s bezdrôtovým prenosom (WiFi/4G) pre scenáre priemyselného IoT.

2) Výber na základe prispôsobenia prostrediu

• Teplota: Vyberte bežné modely pre bežné podmienky (-20 °C ~ 60 °C), modely s kompenzáciou vysokých teplôt pre vysokoteplotné podmienky (60 °C ~ 100 °C) a modely odolné voči nízkym teplotám pre nízkoteplotné podmienky (-40 °C ~ -20 °C).

• Prostredie: Vyberte zliatinovú oceľ (povrch s práškovým náterom) pre suché prostredia, nehrdzavejúcu oceľ 304 pre vlhké/potravinárske priemysly a nehrdzavejúcu oceľ 316L pre prostredia s chemickou koróziou.

• Trieda ochrany: ≥IP65 pre suché vnútorné prostredia, ≥IP67 pre vonkajšie/mokré prostredia a ≥IP68 pre podvodné alebo prachom zatienené prostredia.

3) Inštalácia a kompatibilita systému

• Spôsob inštalácie: Vyberte očkové spojenia pre prípady ťažných síl, upevnenie skrutkami pre prípady tlakových zaťažení a modely s lokalizačnými kolíkmi pre šikmé zaťaženia; pri obmedzenom priestore uprednostnite kompaktné modely s dĺžkou ≤50 mm.

• Kompatibilita: Potvrďte, že signál snímača zodpovedá komunikačnému protokolu existujúceho zariadenia/PLC. Ak pracujú viaceré snímače spoločne, vyberte digitálne modely s podporou nastavenia adresy, aby sa predišlo konfliktom signálov.

4) Potvrdenie dodatočných požiadaviek

• Požiadavky na certifikáciu: Pre výbušné prostredia sú potrebné certifikáty Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, pre potravinársky priemysel sú potrebné certifikáty FDA/GMP a pre meracie aplikácie je potrebný certifikát CMC.

• Špeciálne funkcie: Vyberte modely s dobou odozvy ≤5 ms pre dynamické monitorovanie napätia, modely s modulom NB-IoT pre diaľkové monitorovanie a modely v hygienickej triede s bezmravovým leštením (Ra ≤0,8 μm) pre hygienické aplikácie.

Zhrnutie

Snímače sily typu S majú ako hlavné výhody „dvojsmerné zaťaženie sily, flexibilnú inštaláciu a vysokú presnosť pri malých zaťaženiach“, čím primárne riešia problémy ako dvojsmerné monitorovanie sily, inštaláciu v zložitých scenároch a presnú kontrolu pri nízkych zaťaženiach. Užívateľská skúsenosť je zameraná na jednoduché ovládanie, bezproblémovú údržbu a vysokú prispôsobivosť rôznym podmienkam. Pri výbere snímača sily je potrebné najprv jasne určiť rozsah, presnosť, smer sily a požiadavky prostredia, a až potom rozhodnúť na základe kompatibility so systémom a ďalších funkcií. Počas používania je potrebné vyhnúť sa bočným silám a preťaženiu a prísne dodržiavať pravidelné kalibračné postupy, aby sa zabezpečil dlhodobo stabilný prevádzka. Je vhodný pre aplikácie ako meranie napätia, váženie na závesoch a vážiace prístroje pre malé zaťaženia a predstavuje preferované senzorické riešenie pre scenáre stredných a nízkych zaťažení a dvojsmerného monitorovania sily.

Zobrazenie podrobností

Parametre