Senzor za tehtanje z konzolnim nosilcem CZL803KB

Nosilec z enojno stransko nosilno silo je siloobčutljiv element za zaznavanje, ki temelji na principu upornosti napetosti, pri čemer je jedro njegove strukture elastično telo oblike nosilca z enojno stransko nosilno, ki je na enem koncu pritrjeno in na drugem prosto. Ko deluje sila, upogibna deformacija nosilca povzroči spremembo upornosti tenzometra, ki se nato pretvori v standardizirane električne signale. Kombinira prednosti, kot so srednje območje nosilnosti, fleksibilni namestitveni prostor in visoka odpornost proti udarom, ter se pogosto uporablja v primerih koncentriranih sil srednjih in nizkih obremenitev, kot so industrijski posodi za surovine, platformske tehtnice in trakne tehtnice. Spodaj sledijo podrobnosti iz osnovnih dimenzij, da bi izpolnile potrebe izdelek izbire, tehnične ocene in pisanja rešitev:

1. Značilnosti izdelka in osnovne funkcije

Jedrske značilnosti

1)Konstrukcijski načrt: Uporablja integrirano konzolno nosilno konstrukcijo (debelina nosilca 8–50 mm, dolžina 50–300 mm) z več skupinami pritrdilnih lukenj na strani pritrditve za povečanje stabilnosti. Napetost na obremenjenem koncu je koncentrirana v srednjem delu nosilca, kar omogoča merjenje navpične osredotočene obremenitve navzdol ter izjemno odpornost proti udarom (zmožna prenesti trenutni udarni obremenitvi 200 %–300 % nazivne obremenitve) in visoko učinkovitost prenosa napetosti.

2) Natančnostne lastnosti: Razred natančnosti zajema razred C3–C6, pri čemer dosegajo najpogostejši modeli razred C3. Napaka nelinearnosti ≤ ±0,02 %NS, napaka ponovljivosti ≤ ±0,01 %NS, drift ničle ≤ ±0,003 %NS/°C, stabilnost natančnosti pa je nadpovprečna v primerjavi s podobnimi senzorji v srednjem obsegu obremenitve 50 kg–5 t.

3) Materiali in zaščita: Elastično telo se pogosto izdeluje iz jekla z dodatki (Q235, 40CrNiMoA) ali nerjavnega jekla 304/316L, površina pa se obdela s pikljanjem in odstranjevanjem rje ter nanašanjem niklja (za jeklo z dodatki) oziroma pasivacijo (za nerjavno jeklo); zaščitni razred je običajno IP66/IP67, industrijski težki modeli pa lahko dosegajo IP68, kar jih naredi primerne za kompleksna industrijska okolja z vsebnostjo prahu in vlage.

4) Kompatibilnost namestitve: Nepomični konec podpira pritrditev z vijaki ali zvarjenje, obremenjeni konec pa se lahko priključi prek navojev, flančev ali tlaknih glav, primerni so za namestitev na dnu, strani in drugih položajih opreme. Lahko se uporabljajo enojne ali večkratne enote v vzporedni vezavi, kar omogoča visoko stopnjo kombinacijske fleksibilnosti.

JEDRNE FUNKCIJE

1) Merjenje sile srednjega obsega: Osredotočenost na statično/kvazidinamično tehtanje srednjih in nizkih obremenitev (čas odziva ≤7 ms), z območjem merjenja od 50 kg do 20 t. Običajne aplikacije so osredotočene na območje 1 t–10 t, nekateri težki modeli pa se lahko razširijo do 50 t, s čimer se izpolnjujejo zahteve večine industrijskih scenarijev srednjih obremenitev.

2) Standardizirani izhodni signal: Omogoča analogni signal (4–20 mA, 0–5 V, 0–10 V) in digitalni signal (RS485/Modbus RTU), nekateri industrijski modeli podpirajo tudi protokol HART, kar omogoča neposredno povezavo s PLC, DCS in sistemi za upravljanje tehtanj, brez dodatnih modulov za obdelavo signalov.

3) Funkcija zaščite varnosti: Vgrajena kompenzacija temperature v širokem temperaturnem območju (-20 ℃ ~ 80 ℃), ima zaščito pred preobremenitvijo (150 % - 250 % nazivne obremenitve, do 300 % pri modelih iz jeklenih zlitin), eksplozijsko varni modeli so certificirani z Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, nekateri modeli vključujejo tudi protiizvlečne priključke za kable.

4) Dolgoročna zanesljivost: Življenjska doba pri utrujanju ≥10⁶ ciklov obremenitve, s letnim odmikom ≤±0,015 % NS pod nazivno obremenitvijo, primerno za dolgoročne nenehne obratovalne scenarije, kot so industrijske proizvodne linije in nadzor posod za materiale.

2. Osnovni reševani problemi

1) Težave pri namestitvi opreme na rob: Reševanje omejitve tradicionalnih senzorjev, ki zahtevajo simetrično namestitev; struktura "en konec pritrjen" pri nosilnem žarku se lahko neposredno namesti na spodnji rob opreme ali na stran nosilca, s čimer se reši težava s premajhnim prostorom za namestitev v sredini opreme, kot so silosi in platformske tehtnice.

2) Merjenje srednjedaljne koncentrirane obremenitve: V srednjem območju od 1t - 10t, prek optimiziranega načrtovanja napetosti nosilca, je merilna napaka koncentrirane obremenitve omejena na ±0,02 %NS, kar izpolnjuje zahteve po natančnosti za scenarije srednje obremenitve, kot so industrijsko doziranje in tehtanje končnih izdelkov.

3) Poškodbe zaradi dinamične udarne obremenitve: Lastnosti deformacije dušilnika na konzolnem nosilcu lahko učinkovito absorbirajo trenutni udarec, ki ga povzroči padec materiala in vibracije opreme, ter tako rešujejo težave s hitrim poškodovanjem in odmikom natančnosti tradicionalnih senzorjev v dinamičnih pogojih.

4) Tehtanje z več senzorji: Senzorji imajo dobro usklajenost (napaka ≤ ±0,01 %NS za isto serijo), podpirajo kombinacijo 2 - 4 vzporednih tehtanj in rešujejo težave s superpozicijo uteži in enotnostjo natančnosti v scenarijih z razpršenimi silami, kot so velike platforme in silosi.

5) Prilagodljivost za zahtevna industrijska okolja: S povečanjem trdnosti materiala iz legirane jeklene zlitine in z načrtovanjem zaščitne razine IP67 in višje so rešene težave s korozijo senzorjev in signalnimi okvarami v okoljih z prahom (npr. v rudnikih), vlažnostjo (npr. v kemični industriji) in zmerno korozijo (npr. pri galvanskih postopkih).

3. Uporabniško izkušnjo

1) Visoka fleksibilnost namestitve: Standardizirane montažne luknje na nepomičnem koncu so združljive z različnimi strukturami opreme, zaradi česar ni potrebno uporabljati strokovnih orodij za pozicioniranje. Namestitev in umerjanje se lahko izvedeta s pomočjo nivoja, ena oseba pa lahko zaključi pritrditev in ožičenje posameznega senzorja v 20 minutah.

2) Enostavna uporaba in umerjanje: Podpira enojno ničlenje tehtnega instrumenta, postopek kalibracije v treh točkah (25 %, 50 %, 100 % nazivne obremenitve) pa je primeren za srednje razdalje; digitalni model omogoča oddaljeno nastavitev parametrov in kalibracijo prek programske opreme na glavnem računalniku.

3) Nadzorovani stroški vzdrževanja: Popolnoma tesna konstrukcija zmanjša prodor prahu, s povprečno letno stopnjo okvar ≤ 0,5 %; osnovni sestavni deli ( tenziometri , terminali) so neodvisno pakirani in lokalne napake je mogoče popraviti ločeno, brez potrebe po zamenjavi celotnega sistema.

4) Stabilna povratna informacija podatkov: Nihanje statičnih merjenih podatkov ≤ ±0,005 % FS, hitra odzivnost brez zakasnitve v kvazidinamičnih pogojih (npr. trakni transporter); digitalni model ima vgrajeno funkcijo diagnostike napak, ki omogoča takojšnja opozorila pri nepravilnostih, kot so preobremenitev in podnapetost.

5) Možnost močne kombinacije: Ko so več senzorjev priključenih vzporedno, podpira avtomatsko porazdelitev obremenitve, kar odpravlja potrebo po dodatnem izravnavalniku, prilagodi se konstrukcijskim zahtevam platformskih tehtnic in silosov različnih velikosti ter zmanjša težave pri integraciji sistema.

4. Tipični primeri uporabe

1 Tehtanje industrijskih silosov/zbiralnikov
• Posode za kemične surovine: Tehtanje posod za shranjevanje kemičnih surovin 1 - 10 t, 2 - 4 senzorja z konzolnimi nosilci simetrično nameščeni na nosilcu dna posode, material iz legirane jeklene pločevine odporen proti koroziji, zaščita IP67 primerna za vlažen okolje delavnice, natančnost ±0,02 % FS zagotavlja natančno merjenje zalih.
• Zasipni/mlinški zbiralniki: Tehtanje dozirnih zbiralnikov v prehrambeni industriji, senzorji so nameščeni na nosilnih nogah na dnu zbiralnika, protiudarno zasnovo omogoča zdrževanje udarcev padajočega materiala in sodeluje s krmilnim sistemom za doseganje natančnega doziranja.

2) Tehtanje trakovnih tehtnic / transporterjev
• Industrijske trakove tehtnice: Tehtanje trakov za prevoz razsutega materiala v rudnikih in elektrarnah, senzorji so nameščeni na ležajnem nosilcu valjic, zdržijo kombinirano obremenitev traku in materiala, čas odziva ≤ 7 ms je primeren za neprekinjene scenarije prevoza, točnost merjenja pa je ±0,1 %.

• Transporter: Uporablja se za tehtanje v vrsti in razvrščanje v elektronski in živilski industriji. Senzorji so vdelani na dno transportnega traku, kar omogoča pravočasno zaznavanje teže izdelkov in sodelovanje z mehanizmom za razvrščanje. Srednja točnost zadostuje potrebam serijske proizvodnje.

3) Tehtnice za manjše in srednje tovornjake / ploščatice

• Delovna tehtnica za delavnico: tehtnica za delavnico s kapaciteto 1–5 t. Štirje senzorji z strižnimi žarki so nameščeni v štirih kotih telesa tehtnice. Pritrjeni konec je pritrdjen na tla, nosilni konec pa prenaša obremenitev telesa tehtnice. Odpornost proti ekscentrični obremenitvi zagotavlja dosledno natančnost tehtanja na različnih položajih.

• Tehtnica za vilinski tovornjak: prenosna tehtnica za vilinski tovornjak. Senzorji so nameščeni na vilinskih vilah, ki prenašajo navpično obremenitev blaga. Izdelana iz jeklenega zlitine, odporna na udarce in primerna za dinamične zahteve tehtanja med delovanjem vilinskega tovornjaka.

4) Nadzor sile pri avtomatizaciji

• Nadzor tlaka pri stiskalni opremi: nadzor tlaka pri majhnih stiskalnih strojih. Senzorji so nameščeni med stiskalno glavo in telesom stroja, kar omogoča takojšnjo povratno informacijo o vrednosti stiskalne sile in preprečuje poškodbe orodij zaradi preobremenitve. Natančnost ±0,01 %NS zagotavlja kakovost stiskanja.

• Nadzor sile pri sestavi robotov: Nadzor tlaka med postopkom sestave industrijskih robotov. Senzorji strižnega nosilca so integrirani na koncu robotske roke, ki zaznajo sestavni pritisk in prilagodijo silo gibanja; primerni za sestavo avtomobilskih delov in elektronskih komponent.

5) Posebne industrijske uporabe

• Eksplozijsko varni scenariji: Eksplozijsko varna tehtna oprema za premogovne mine in industrijo nafte ter plina. Uporabljajo se eksplozijsko varni senzorji strižnih nosilcev Ex d IIB T4, nameščeni v eksplozijsko varne tehtne ohišja, da izpolnijo varnostne zahteve v eksplozivnih okoljih.

• Korozivna okolja: Tehtna oprema za galvansko in kemično industrijo. Senzorji iz nerjavnega jekla 316L so površinsko pasivirani, odporni na korozijo z alkali in kislinami ter primerni za scenarije, kot so detekcija koncentracije galvanske raztopine in tehtanje kemičnih reagentov.

5. Navodila za uporabo (praktični vodnik)

1) Postopek namestitve

• Priprava: Očistite površino za namestitev (prepričajte se, da je ravna, brez olja in da napaka ravnosti ne presega 0,1 mm/m), preverite videz senzorja (nobena deformacija nosilca in poškodba kabla) ter izberite montažne vijake v specifikaciji M12-M24 glede na obseg.

• Pozicioniranje in pritrjevanje: Privežite nepremični konec senzorja na opremni nosilec s pomočjo vijakov, da zagotovite trdno pritrditev brez ohlapnosti; nosilni konec mora tesno prilegati nosilni konstrukciji, da se obremenitev navpično prenaša na nosilec, pri čemer je treba izogniti stranskim in torzijskim silam.

• Določila za ožičenje: Pri analognih signalih sledite načelu ožičenja »rdeče - napajanje +, črno - napajanje -, zeleno - signal +, belo - signal -«; pri digitalnih signalih priključite v skladu s pripadajočimi kontakti protokola Modbus; ožičenje naj bo oddaljeno od močnih virov motenj, kot so frekvenčni pretvorniki, razdalja ≥15 cm.

• Zaščitna obdelava: Pri namestitvi v prostem zraku je treba dodati prekrivalo proti dežju; v vlažnem okolju je treba kabelska priključka tesno zapreti z vodotesnim razdelilnim omarico; v korozivnem okolju je treba na neposiljene površine senzorja nanašiti posebno protikorozijsko prevleko.

2) Kalibracija in odpravljanje napak

• Kalibracija ničle: Vklopite napajanje in segrejte 30 minut, nato izvedite ukaz »kalibracija ničle«, da zagotovite, da je ničelni izhod v območju ±0,002 %NS. Če je odstopanje preveliko, preverite, ali je namestitev trdna in ali obstaja stranska sila.

• Kalibracija obremenitve: Postavite standardne uteži 25 %, 50 % in 100 % nazivne obremenitve zaporedoma, zapišite vrednosti izhodnega signala v vsaki točki, popravite linearno napako s pomočjo kalibracijske programske opreme in zagotovite, da je napaka v vsaki točki obremenitve ≤ dovoljeni vrednosti razreda C3 (±0,02 %NS).

• Preizkus linearnosti: Izberite 5 enakomerno porazdeljenih preskusnih točk znotraj obsega, preverite linearnost izhodnega signala, linearna napaka pa naj ne presega ±0,015 % NS, da se zagotovi stabilnost natančnosti v celotnem obsegu v srednjem območju.

3) Redna vzdrževanja

• Redni pregled: Mesečno očistite prah in olje s površine senzorja, preverite tesnost pritrdilnih vijakov; enkrat na četrtletje izvedite kalibracijo ničelne točke ter enkrat letno celotno kalibracijo in preskus zmogljivosti.

• Ravnanje z napakami: Ko pride do odstopanja podatkov, najprej preverite napetost napajanja (stabilna pri 12–24 V enosmernega toka); kadar je branje nenavadno, preverite preobremenitev (presežek 300 % nazivne obremenitve lahko povzroči poškodbo) ali deformacijo nosilca in po potrebi zamenjajte senzor.

6. Metoda izbire (natančno usklajevanje z zahtevi)

1) Določitev osnovnih parametrov

• Izbira obsega: Izberite model z obsegom 1,3–1,6-krat večjim od dejanske največje obremenitve (npr. za največjo obremenitev 5 t izberite senzor 6,5–8 t), da pustite prostor za udarno obremenitev in varnostni faktor.

• Razred natančnosti: Izberite razred C3 (napaka ≤ ±0,02 %NS) za industrijsko merilno tehniko, razred C6 (napaka ≤ ±0,03 %NS) za splošno nadzorovanje in model razreda C3 z odzivnim časom ≤ 7 ms za dinamično tehtanje.

• Vrsta signala: Izberite analogni signal (4–20 mA) za tradicionalne nadzorne sisteme, digitalni signal (RS485) za inteligentne sisteme in modele z brezžičnim modulom za scenarije industrijskega interneta stvari (IIoT).

2) Izbira glede na prilagodljivost okolju

• Temperatura: Za običajne pogoje izberite navadne modele (-20 °C~60 °C), za visoke temperature kompenzacijske modele za visoke temperature (60 °C~120 °C) in za nizke temperature odporne modele (-40 °C~-20 °C).

• Sredstvo: Izberite zlitino jekla (niklirano) za suhe pogoje, nerjavno jeklo 304 za vlažne / nekoliko korozivne pogoje in nerjavno jeklo 316L za zelo korozivne pogoje (kislinsko-bazne raztopine).

• Zaščitni razred: ≥IP66 za suhe notranje prostore, ≥IP67 za zunanje/vlažne prostore in ≥IP68 za podvodne ali prašne prostore.

3) Namestitev in združljivost sistema

• Način vgradnje: Za namestitev na dno izberite vijak, za stransko namestitev pa priključek s flenco; kadar se več senzorjev uporablja v tehtnem sistemu, izberite digitalne modele, ki podpirajo naslovno kodiranje, da se izognete konfliktom signalov.

• Kompatibilnost: Preverite, ali signal senzorja ustreza protokolu komunikacije obstoječega števca/PLC-ja; na primer za Siemens PLC izberite prednostno modele, ki podpirajo protokol Profibus, da zmanjšate težave pri integraciji.

4) Potrditev dodatnih zahtev

• Zahteve za certifikacijo: Za okolja z eksplozijsko nevarnostjo so potrebne ustrezne certifikacije proti eksploziji (Ex d I za premogovnike, Ex ia IIC T6 za kemično industrijo), za merilne aplikacije je potrebna CMC certifikacija, izvozni izdelki pa morajo imeti OIML certifikacijo.

• Posebne značilnosti: Za dinamično tehtanje izberite izboljšano odporno izvedbo (udarno obremenitev ≥300 %FS); za oddaljeno nadzorstvo izberite model z modulom NB-IoT/LoRa; za visokotemperaturne pogoje pa specializiran model s temperaturnim kompenzacijskim čipom.

Povzetek

Konzolni nosilec merilnih celicah imajo ključne prednosti »natančnost na srednjem območju, fleksibilna namestitev in močna odpornost proti udarom« ter se osredotočajo na reševanje vprašanj, kot so namestitev opreme na robove, merjenje koncentrirane obremenitve in zaščita pred dinamičnimi udari v industrijskih scenarijih srednje obremenitve. Uporabniška izkušnja zajema priročno namestitev, brezskrbno vzdrževanje in dobro združljivost s sistemom. Pri izbiri modela je potrebno najprej pojasniti štiri temeljne zahteve glede obsega, natančnosti, mesta namestitve in okolja, nato pa odločitev sprejeti na podlagi združljivosti s sistemom in dodatnih funkcij; med uporabo je treba izogibati stranskim silam in preobremenitvi ter strogo slediti rednim kalibracijskim specifikacijam, da se zagotovi dolgotrajno stabilno delovanje. Primerno je za industrijske rezervoarje za materiale, trakove za tehtanje, majhne in srednje tehtnice ter druge panoge in predstavlja glavno rešitev za senzorje v industrijskih tehtnih scenarijih z nizko in srednjo obremenitvijo.