Mechanizmus senzora tenzometra PT306

Úvod do produktu

Jadro tenzometrického snímača je základnou funkčnou súčasťou tenzometrických snímačov. Jeho základný princíp využíva „tenzometrický efekt“ kovových alebo polovodičových materiálov – teda systematickú zmenu odporu pri deformácii materiálu pôsobením sily. Táto zmena odporu sa premení na merateľné elektrické signály, čo umožňuje presné meranie mechanických veličín, ako je sila, tlak, hmotnosť a krútiaci moment. Keďže toto jadro predstavuje „srdce“ snímača, priamo určuje jeho merací výkon a nachádza široké uplatnenie v priemyselných meracích a regulačných systémoch, vážiacich systémoch, doprave a logistike, lekárskych prístrojoch a iných oblastiach.

1. Základné vlastnosti a funkcie

1) Kľúčové výhody výkonu

• Vysoká presnosť a citlivosť: Využitie presných kovov tenziometrické snímače (napr. Kevlar, zliatina Kama) alebo polovodičových tenzometrov, tieto komponenty majú stabilné koeficienty deformácie s presnosťou merania od ±0,01 % z rozsahu do ±0,1 % z rozsahu. Dokážu presne detekovať malé mechanické deformácie (na úrovni mikrodeformácií) a sú ideálne pre presné meracie aplikácie.

• Široká prispôsobivosť: Optimalizáciou techník lepenia tenzometrov a výberom rôznych pružných snímacích elementov (napr. nosníkového, stĺpového alebo krúžkového typu) dosahuje systém meracie rozsahy od gramov až po stovky ton. Táto schopnosť spĺňa požiadavky malých aplikácií ako elektronické váhy, ako aj veľkoplošného monitorovania priemyselných lisov.

• Dobrá stabilita a opakovateľnosť: Elastický senzor je tepelne spracovaný za účelom zníženia driftu spôsobeného relaxáciou napätia; tenzometrický merací prístroj prešiel procesom vysokoteplotného starnutia a tesnenia na ochranu, čím sa zabezpečuje stabilná hodnota odporu pri dlhodobom používaní, chyba opakovateľnosti je menšia ako ±0,05 % FS a zaručuje sa konzistencia dát.

2) Základné funkčné vlastnosti

• Prevod mechanického signálu na elektrický: Tento proces premieňa fyzikálne veličiny, ako sú vonkajšie sily a tlaky, na presné signály odporu s vynikajúcou linearity. V spojení s následnými upravovacími obvodmi generuje štandardné priemyselné výstupy, ako sú 4-20 mA a 0-10 V, čo umožňuje priame zapojenie do meracích a riadiacich systémov pre digitálny dohľad nad mechanickými parametrami.

• Vlastnosť kompenzácie teploty: Systém obsahuje integrované tenzometry s kompenzáciou teploty alebo využíva špeciálne kompenzačné obvody na odstránenie vplyvu kolísania okolitej teploty (-20 ℃ až 80 ℃, štandardný prevádzkový rozsah). Tento mechanizmus zabraňuje chybám merania spôsobeným teplotným driftom a zabezpečuje stabilný výkon po celom teplotnom rozsahu.

• Odolnosť proti rušeniu a ochranné vlastnosti: Tenzometer je izolovaný a zapuzdrený, povrch pružného telesa je upravený protikoróznymi metódami (napr. zinkovaním alebo práškovým náterom), aby odolával vlhkosti a prachu v bežných priemyselných prostrediach. Niektoré vyššie modely majú integrované vrstvy elektromagnetickej clony na minimalizáciu rušenia zo sietí a elektromagnetických zariadení.

3) Štruktúra a integračné vlastnosti

• Kompaktný a ľahký dizajn: Pružný senzitívny prvok má kompaktnú štruktúru, celý mechanizmus má objem len niekoľko kubických centimetrov a je ľahký. To ho robí ideálnym pre integráciu do rôznych malých senzorových produktov, ako sú inteligentné nositeľné zariadenia a miniaturizované snímače tlaku .

• Modulárny dizajn: Niektoré komponenty majú štandardizované rozhrania (napr. závitové upevnenie a kolíkové spoje), čo umožňuje rýchlu montáž s rôznymi skrinkami a upravovacími obvodmi a tým pádom zníženie vývojových a montážnych nákladov pre výrobcov snímačov.

• Návrh ochrany proti preťaženiu: Elastický citlivý prvok je vyrobený z materiálu odolného voči únave s kapacitou preťaženia 120 % až 200 % FS. Je odolný voči trvalému deformovaniu pri okamžitom nárazovom zaťažení, čo predlžuje životnosť pohybu.

2. Kľúčové odvetvové problémy, ktoré je potrebné vyriešiť

V mechanických meracích scenároch sa tradičné senzorové mechanizmy často stretávajú s výzvami, ako sú nepresnosti merania, zlá prispôsobivosť, krátka životnosť a problémy s integráciou. Senzorový mechanizmus tenzometra špecificky rieši tieto kľúčové problémy:

• Riešenie pre presné meranie: Aby sa odstránila nízka presnosť a vysoká chyba čítania tradičných mechanických snímacích komponentov (napr. na báze pružín alebo pákov), táto technológia spĺňa prísne požiadavky na presnosť údajov v priemyselných aplikáciách, ako je dávkovanie materiálu a metrologické overovanie, čím zabezpečuje spoľahlivé výsledky merania.

• Obmedzenie prispôsobenia rozsahu: Toto rieši problém, keď jeden mechanizmus nedokáže spĺňať požiadavky viacerých rozsahov. Prostredníctvom štrukturálnych návrhov rôznych elastomerov umožňuje meracie prispôsobenie od minimálnej sily (napr. tlak pri infúzii v medicíne) až po extrémnu silu (napr. váženie mostov) v rámci rovnakej technickej platformy, čím sa znížia náklady spojené so striedaním scenárov.

• Problémy s vonkajšími vplyvmi: Systém eliminuje posun merania spôsobený teplotou, vlhkosťou a vibráciami použitím kompenzácie teploty a tesniacich technológií, čím zabezpečuje stabilný prevádzkový chod v náročných podmienkach vrátane dielní s vysokou/nízkou teplotou, vlhkých skladov a vibrujúcich strojov (napr. obrábacích strojov).

• Výzvy týkajúce sa efektivity výskumu a vývoja pre výrobcov snímačov: Na riešenie dlhých vývojových cyklov a vysokých nákladov na kľúčové komponenty umožňujú modularizované mechanizmy priamu integráciu, čím sa znížia náklady na výber materiálov a aplikovanie tenzometrov a zrýchli sa produkt komercializácia.

• Dlhodobá stabilita: Rieši krátku životnosť tradičných snímačov spôsobenú únavou a starnutím materiálu. Materiály odolné proti únave a presná výroba zaisťujú strednú dobu medzi poruchami (MTBF) ≥50 000 hodín, čo zníži prevádzkové náklady spojené s častou výmenou snímačov.

3. Výhody používateľskej skúsenosti

• Jednoduchá integrácia: Vďaka štandardizovanému konštrukčnému dizajnu a rozhraniam sa dá montovať s puzdrami snímačov a obvodovými modulmi bez zložitých úprav, je kompatibilný s automatickými výrobnými linkami. Čas montáže sa skracuje na menej ako 10 minút, čo výrazne zvyšuje výrobnú efektívnosť.

• Pohodlné ladenie: Odporový výstup vykazuje vynikajúcu lineárnosť, čo eliminuje potrebu zložitých úprav algoritmov počas ladenia. Jednoduchá kalibrácia nulového bodu a rozsahu postačuje na splnenie prevádzkových požiadaviek, čím výrazne klesá prevádzková záťaž pre technický personál.

• Trvanlivosť: Pri dlhodobej prevádzke sa posun údajov udržiava na úrovni ≤±0,1 % FS/rok, čo eliminuje potrebu častého prekalibrovania a zníženie údržbovej záťaže. To ho robí ideálnym riešením pre diaľkové monitorovanie bez prítomnosti obsluhy, napríklad pri monitorovaní tlaku v potrubí.

• Kontrola nákladov: Základné materiály (tenzometry, elastoméry) sú vyspelé a ľahko dostupné, s štandardizovanými výrobnými procesmi. V porovnaní s piezoelektrickými alebo kapacitnými mechanizmami to znižuje náklady o 30 % až 50 %, pričom predĺžená životnosť ďalej zníži celkové náklady počas životného cyklu.
• Kompatibilita scénara: Výstupný signál možno jednoduchým kondicionačným obvodom previesť na priemyselné štandardné formáty, ako napríklad 4-20 mA alebo RS485, čo umožňuje bezproblémovú integráciu s bežnými systémami PLC a DCS bez potreby dodatočných signálových prevodníkov.

4. Typické prípady použitia

1) Priemyselné váženie a meranie

• Elektronické vážiace zariadenia: Ako kľúčová súčasť elektronických podlahových váh, dielenských váh a suťažných váh poskytuje presné meranie hmotnosti tovaru. Bežne sa používa na skladoch, v logistických parkoch a prístavoch, pričom jeho presnosť spĺňa štandardy obchodných výpočtov.

• Systém dávkovania sleduje hmotnosť materiálu v zásobníku alebo množstvo materiálu privedeného do automatického dávkovacieho zariadenia v chemickom priemysle a potravinárstve a spolupracuje s riadiacim systémom na dosiahnutie presného miešania zložiek, čím sa zabráni plytvaniu surovinami alebo chybám v pomere.

2) Oblasť monitorovania a riadenia mechanických veličín

• Monitorovanie štrukturálneho namáhania: Táto technológia sa používa u veľkoplošných konštrukcií vrátane mostov, budov a lopatiek veterných turbín. Zaznamenáva reálne mechanické signály deformácie konštrukcie a poskytuje kľúčové údaje pre hodnotenie bezpečnosti konštrukcie.

• Monitorovanie zaťaženia: Inštalované na vretenách strojov, kĺboch robotov, hákoch žeriavov atď., aby sledovalo zmeny zaťaženia počas prevádzky a predišlo poškodeniu zariadenia spôsobenému preťažením.

3) Snímanie tlaku a sily

• Priemyselné snímače tlaku: Ako kľúčové komponenty v hydraulických a pneumatických systémoch monitorujú tlak v potrubí a valcoch, aby zabezpečili stabilnú prevádzku systému, napríklad v hydraulických systémoch lisov na vstrekovanie.

• Zariadenia na meranie sily v medicíne: Tieto systémy monitorujú sily pri chirurgických zákrokoch a rehabilitácii s robotickou asistenciou, aby zabezpečili presnosť a bezpečnosť, napríklad ovládanie spätnej väzby sily pri ortopedických operáciách.

4) Odvetvie dopravy a logistiky

• Váženie vozidiel: Používa sa v dynamických vážiacich systémoch (napr. stanice na kontrolu preťaženia na diaľniciach) a nákladných váhach na monitorovanie celkovej hmotnosti vozidla a zaťaženia náprav, čím sa predchádza poškodeniu ciest spôsobenému preťažovaním.

• Zariadenia na triedenie zásielok: V automatických linkách na triedenie triedia zásielky podľa hmotnosti prostredníctvom kontinuálneho monitorovania, čo zvyšuje efektivitu triedenia.

5) Spotrebná elektronika a inteligentné zariadenia

• Inteligentné nositeľné zariadenia: Tieto zariadenia, ako sú fitness trackery a zdravotné váhy, monitorujú hmotnosť tela a sily pri cvičení, čím podporujú analýzu zdravotných údajov.

• Zariadenia chytrého domu: Napríklad snímače sily stisku v chytrých zámkoch dverí a detekcia kolízií v robotických vysávačoch, tieto technológie zvyšujú inteligentnú interakčnú skúsenosť zariadení.

Zhrnutie

Jadrá snímačov s tenzometrami, ktoré sa vyznačujú „vysokou presnosťou, širokým meracím rozsahom a nízkymi nákladmi“, sa stali základom senzorových produktov tým, že riešia výzvy týkajúce sa presnosti, stability a integrácie mechanických meraní. Vďaka vyspelej technickej architektúre, jednoduchému ovládaniu a širokej využiteľnosti majú nezastupiteľné postavenie v odvetviach ako výroba, zdravotníctvo, doprava a spotrebná elektronika a poskytujú spoľahlivú senzorickú podporu pre systémy automatického merania a riadenia.

Zobrazenie podrobností

Parametre