Vzporedni nosilni tehtni senzor CZL601AA

Predstavitev produkta

Senzor za tehtanje z vzporednimi nosilci je detekcijski element, občutljiv na silo, ki temelji na principu upornosti deformacije, pri čemer sta dvojna ali enojna vzporedna nosilca elastično telo kot osrednja struktura. Ko deluje sila, ukrivljenje nosilca povzroči spremembo upornosti tenziometra, ki se nato pretvori v standardizirane električne signale. Ima prednosti, kot so majhna obremenitev, visoka natančnost, ravna odpornost proti neenakomerni obremenitvi in enostavna namestitev, ter se pogosto uporablja v primerih tehtanja majhnih količin, ravnega merjenja sile in vdelanih merilnih aplikacijah. Spodaj sledi podrobnejši opis iz osnovne dimenzije, da bi izpolnil potrebe izdelek izbire, tehnične ocene in pisanja rešitev.

1. Značilnosti in funkcije izdelka

Jedrske značilnosti

• Konstrukcijski načrt: Uporablja integrirano paralelno nosilno konstrukcijo (debelina telesa nosilca 2–15 mm, dolžina 20–150 mm), pri kateri je enakomerna porazdelitev napetosti osredotočena na srednji del telesa nosilca, podpira večkotne sile v ravnini, z odlično zmogljivostjo proti ekscentričnim obremenitvam (lahko prenese ekscentrične obremenitve v ravnini ±20 % do ±30 % nazivne obremenitve) in nima očitnih slepih točk napetosti.
• Natančna zmogljivost: Točnostni razredi segajo od C1 do C3, pri čemer glavni modeli dosegajo raven C2. Napaka nelinearnosti ≤ ±0,01 %NS, napaka ponovljivosti ≤ ±0,005 %NS, ničelni drift ≤ ±0,002 %NS/°C ter kaže boljše preciznostne lastnosti kot podobni senzorji v območjih majhnih obsegov od 0,1 kg do 500 kg.
• Materiali in zaščita: Elastično telo pogosto uporablja aluminijev zlitin (za lažje scenarije), jekleni zlitin (za običajne industrijske scenarije) ali nerjaveče jeklo 304/316L (za korozivne scenarije), površina pa je obdelana z anodiranjem, nikeliranjem ali pasivacijo; stopnja zaščite je ponavadi IP65/IP67, hranski modeli pa lahko dosegajo IP68, primerni za različna zapletena okolja.
• Kompatibilnost namestitve: Na dnu so standardizirane montažne luknje (z navojem ali gladke luknje), ki omogočajo pritrditev s pomočjo vijakov ali lepila. Nekateri mikromodeli se lahko namestijo vgradno, kar je primerno za ozka namestitvena mesta na tehtnicah za mizo in avtomatizirano opremo, posamezna enota pa lahko izpolnjuje zahteve za tehtanje v ravnini.

JEDRNE FUNKCIJE

• Merjenje sile pri majhnih obremenitvah: Osredotočen na tehtanje statičnih/kvazidinamičnih lahkih obremenitev (čas odziva ≤ 4 ms), z merilnim obsegom od 0,1 kg do 500 kg, tipične aplikacije pa so osredotočene na obseg 1 kg do 200 kg. Mikromodel omogoča ultra majhno merjenje obsega 0,01 kg.
• Več vrst izhodnih signalov: Omogoča analogni signale (4 - 20 mA, 0 - 3 V, 0 - 5 V) in digitalne signale (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikro inteligentni model integrira modul za kondicioniranje signalov in se lahko neposredno poveže s samostojnimi mikrokrmilniki in IoT moduli.
• Funkcija varnostne zaščite: Vgrajena kompenzacija temperature v širokem temperaturnem območju (-10 °C - 70 °C), ima zaščito pred preobremenitvijo (150 % - 200 % nazivne obremenitve, ponavadi 150 % pri modelih iz aluminijeve zlitine) in nekateri modeli vključujejo tudi strukturo za dušenje udarov.
• Dolgoročna stabilnost: Življenjska doba zaradi utrujanja ≥ 10⁷ ciklov obremenitve, letni drift ≤ ±0,01 % NS pri nazivni obremenitvi, primerno za dolgotrajne neprekinjene obratovalne scenarije, kot so trgovine in laboratoriji.

2. Osnovni rešeni problemi

• Nezadostna natančnost pri manjših obremenitvah: Za odpravo problema prevelike napake tradicionalnih senzorjev v primerih z majhnim merilnim obsegom pod 10 kg je s pomočjo optimiziranega načrtovanja napetosti nosilca napaka merjenja zmanjšana na ±0,005 % NS, kar izpolnjuje visoke natančnostne zahteve, kot so tehtanje hrane in doziranje farmacevtskih snovi.

•Natančno merjenje ravninsko ekscentrične obremenitve: Značilnost enakomerne porazdelitve napetosti pri paralelnem nosilcu učinkovito izniči vpliv ekscentrične obremenitve, ki jo povzroči odmik tehtanega predmeta, ter reši problem natančnosti pri nestalnih položajih postavitve materiala na namiznih tehtnicah in sortirnih napravah.

• Težave pri integraciji in namestitvi opreme: Kompaktna struktura in fleksibilna metoda namestitve izpolnjuje zahteve za vgradnjo v avtomatizirano opremo in pametne gospodinjske aparate, pri čemer ni potrebno spreminjati glavne strukture opreme in se zmanjšajo stroški integracije.

• Slaba prilagodljivost različnim okoljem: Z izboljšavami materiala in stopnje zaščite so rešeni problemi, kot so poškodbe senzorjev in odmik signala v scenarijih z vlažnostjo (npr. tehtanje ribizdelkov), korozijo (npr. tehtanje kemičnih reagentov) ter prahom (npr. mletje moke).

• Stisk s stroški pri majhnih napravah: En sam senzor lahko zadostuje zahtevam ravninskega tehtanja, zaradi česar ni potrebno uporabljati več senzorjev v kombinaciji. Hkrati zmanjšanje teže in stroškov z uporabo aluminijeve zlitine rešuje težave pri nadzoru stroškov pri majhnih tehtnicah in potrošniški elektroniki.

3. Uporabniško izkušnjo

• Ultraenostavna namestitev: Standardizirane montažne luknje in referenčne površine za pozicioniranje odpravljajo potrebo po profesionalnih kalibracijskih orodjih. Namestitev se lahko zaključi z navadnim izvijačem, z nizkimi zahtevami po ravnosti (≤0,1 mm/m), enojno vključitev pa lahko opravi ena oseba v manj kot 10 minutah.
• Nizka stopnja zahtev za upravljanje: Podpira enostavno ničlanje in enotočkovno kalibracijo tehtnice (zahteva le standardno utež 100 % nazivne obremenitve). Digitalni modeli se lahko hitro kalibrirajo prek programske opreme na računalniku, kar omogoča enostavno uporabo tudi neprofesionalcem.
• Zelo nizki stroški vzdrževanja: Popolnoma tesna konstrukcija zmanjšuje prodor prahu in vlage, s povprečno letno stopnjo okvar ≤0,2 %. Modeli iz aluminijeve zlitine so lahki (minimalna teža le 5 g), enostavni za zamenjavo in med vzdrževanjem ne zahtevajo razstavljanja večjih konstrukcij.
• Natančno posredovanje podatkov: Nihanje statičnih merilnih podatkov ≤ ±0,003 % n.v., brez zamujevanja v kvazidinamičnih pogojih. Digitalni modeli imajo vgrajeno kompenzacijo ničelne drsne napake, kar odpravlja potrebo po pogostem kalibriranju in zagotavlja visoko stabilnost podatkov.
• Dobra integracija in prilagodljivost: Mikromodeli so majhne velikosti (minimalne mere 20 mm × 10 mm × 5 mm), jih je mogoče vgraditi v pametne naprave, ne da bi vplivali na oblikovanje naprave. Izhodni signal je združljiv s pogostimi majhnimi regulatorji, vključi in deluje.

4. Tipični primeri uporabe

1) Civilni in komercialni merilniki za lahek tovor

• Supertržne tehtnice / Elektronske platforme za tehtanje z natančnostjo na različnih položajih postavitve, z napako ≤ ±1 g.

• Elektronske tehtnice za hitro dostavo: tehtna oprema za hitro dostavo 1-50 kg, izdelana iz nerjavnega jekla za zaščito pred onesnaženjem in enostavno čiščenje, z zaščitnim razredom IP67, primerna za vlažna in prahasta okolja oddelkov za hitro dostavo, podpira hitro tehtanje v nizkih.

• Kuhinjske tehtnice/pekarske tehtnice: visoko natančne kuhinjske tehtnice 0,01-5 kg, z mikro paralelnim nosilcem za doseganje natančnosti na ravni miligramov, digitalni izhodni signal, združljiv z zasloni visoke ločljivosti, izpolnjuje potrebo po natančnem doziranju sestavin.

2) Oprema za industrijsko avtomatizacijo

• Avtomatizirana razvrščevalna oprema: utežni razvrščevalniki za prehrambeno in tržno industrijo, nameščeni pod trakom za razvrščanje, v realnem času zaznajo težo izdelka in se povežejo z mehanizmom za razvrščanje, z natančnostjo razvrščanja do ±0,1 g.

• Zaznavanje materiala na sestavnih linijah: Zaznavanje pomanjkanja materiala na sestavnih linijah za elektronske komponente, ugotavljanje manjkajočega materiala preko tehtanja (npr. sestava baterij za mobilne telefone), z odzivnim časom ≤ 4 ms, primerno za hitre proizvodne linije.

• Količinska kontrola pakirnih strojev: Količinsko tehtanje za stroje za pakiranje majhnih delcev/praškastih snovi, modeli točnosti razreda C2 zagotavljajo napako v teži na vrečko ≤ ±0,2 %, kar ustreza metrološkim standardom.

3) Prehrambna in farmacevtska industrija

• Tehtanje farmacevtskih sestavin: Tehtanje surovin z majhnimi odmerki (0,1–10 kg) v farmacevtski industriji, izdelano iz nerjavnega jekla 316L + certifikat GMP, z polirano površino brez slepih kotov za enostavno dezinfekcijo in sterilizacijo, točnost ≤ ±0,01 % n.v.

• Tehtanje vodnih živali/mesa: Oprema za rezanje in tehtanje za mesnice in trge z vodnimi živalmi, z vodotesnim in protikorozijskim dizajnom (IP68), se lahko neposredno umiva, primerna za vlažno in vodo bogato delovno okolje.

4) Znanstvenoraziskovalna in preizkusna oprema

• Tehtanje bioloških poskusov: Tehtanje reagentov in vzorcev v laboratorijih, modeli z zelo majhnim obsegom (0,01–1 kg) izpolnjujejo zahteve po visoki natančnosti pri kultiviranju mikroorganizmov in doziranju kemičnih reagentov.

• Merjenje sile medicinske opreme: Merjenje sile/teže za rehabilitacijsko opremo (npr. merilnike moči pesti) in medicinske tehtnice (tehtnice za otroke), lahko aluminijasto konstrukcijo izboljša prenosljivost opreme, natančnost pa znaša do ±0,005 % NS.

5) Pametna potrošniška elektronika in naprave za internet stvari (IoT)

• Pametne gospodinjske aparate: Zaznavanje teže perila za pralne stroje in tehtanje posode za zrnca v kavnih avtomatih, mikro vdelani senzorji omogočajo inteligentno krmiljenje naprav in izboljšajo uporabniško izkušnjo.

• IoT končne točke: Nadzor teže za pametne police in pametne košare za smeti, digitalni modeli z nizko porabo podpirajo brezžični prenos NB-IoT, primerni za scenarije oddaljenega upravljanja IoT.

5. Navodila za uporabo (praktični vodnik)

1) Postopek namestitve

• Priprava: Očistite površino za namestitev (odstranite madeže in ostrine), preverite videz senzorja (nobena deformacija nosilca, nobena poškodba kabla), izberite ustrezne montažne vijake glede na razpon (izogibajte se uporabi visoko trdnih vijakov pri modelih iz aluminijeve zlitine).

• Pozicioniranje in pritrjevanje: Vodoravna namestitev senzorja na nosilno površino, zagotovite, da obremenitev deluje navpično nad nosilcem (izogibajte se stranskim udarcem); uporabite ključ za privijanje s kontroliranim navorom (5–10 N·m za modele iz aluminijeve zlitine, 10–20 N·m za zlitino jekla), preprečite prekomerno privijanje, ki bi lahko poškodovalo nosilec.

• Določila za ožičenje: Pri analognih signalih sledite »rdeči – napajanje +, črni – napajanje –, zeleni – signal +, beli – signal –«; pri digitalnih signalih priključite glede na definicijo kontaktov; pri mikromodelih se izogibajte vlečenju kabla med ožičenjem, priporočljivo je pustiti rezervo 5 cm dodatne dolžine.

• Zaščitna obravnava: V vlažnem okolju tesno zatesnite kabelski priključek z vodoodpornim trakom, po uporabi v prehrambeni industriji takoj očistite površino senzorja, da preprečite korozijo zaradi ostankov materialov.

2) Kalibracija in testiranje

• Ničelna kalibracija: Vklopite napajanje in segrejte napravo 10 minut, izvedite ukaz »ničelna kalibracija«, zagotovite, da je ničelni izhod v območju ±0,001 %NS. Če je odstopanje preveliko, preverite, ali je površina za montažo ravna.

• Kalibracija obremenitve: Postavite standardne uteži, ki ustrezajo 100 % nazivne obremenitve (pri scenarijih z majhnim obsegom uporabite standardne uteži), zabeležite vrednost izhodnega signala, popravite napako prek merilnika ali programske opreme in zagotovite, da je napaka ≤ dovoljeni vrednosti ustreznega razreda natančnosti (razred C2 ≤ ±0,01 %NS).

• Test ekscentrične obremenitve: postavite enake uteži na različne položaje nosilne površine senzorja, opazujte konsistentnost meritev, odstopanje pa naj bo ≤ ±0,02 % NS; v nasprotnem primeru prilagodite vodoravnost namestitve.

3) Redna vzdrževalna dela

• Redni pregledi: Površino senzorja čistite tedensko, mesečno preverjajte, ali so kablovi pritrjeni; komercialne tehtnice kalibrirajte četrtletno, laboratorijsko opremo pa mesečno.

• Odpravljanje okvar: Ko pride do drsenja podatkov, najprej preverite napetost napajanja (stabilna pri 5–24 V enosmernega toka, ponavadi 5 V pri mikromodelih); kadar so meritve nenavadne, preverite, ali obstaja preobremenitev (modeli iz aluminijeve zlitine so nagnjeni k trajni deformaciji pri preobremenitvi), in po potrebi zamenjajte senzor.

6. Metoda izbire (natančno usklajevanje z zahtevi)

1) Določitev osnovnih parametrov

• Izbira obsega: Izberite model glede na 1,2–1,4-kratno dejansko največjo težo (npr. za največjo težo 10 kg izberite senzor 12–14 kg) in se izogibajte izbiri prevelikega obsega pri lahkih obremenitvah, da preprečite nezadostno natančnost.

• Razred natančnosti: Za laboratorijske/medicinske aplikacije izberite razred C1 (napaka ≤ ±0,005 %NS), za industrijsko metrolgojo razred C2 (napaka ≤ ±0,01 %NS) in za civilne tehtnice razred C3 (napaka ≤ ±0,02 %NS).

• Vrsta signala: Za civilne tehtnice izberite analogni signal (0–5 V), za pametne naprave digitalni signal (I2C/RS485), za IoT scenarije pa modele z brezžičnimi moduli.

2) Izbira glede na prilagodljivost okolju

• Temperatura: Izberite običajne modele za normalne pogoje (-10°C~60°C), modele, odporne proti nizkim temperaturam, za hlajenje pri nizkih temperaturah (-20°C~0°C) in modele z kompenzacijo visoke temperature za pogoje z visoko temperaturo (60°C~80°C).

• Sredstvo: Izberite aluminijev zlitin za suhe okolja, nerjaveče jeklo 304 za vlažne/živilske industrije in nerjaveče jeklo 316L za kemično korozivna okolja.

• Zaščitni razred: ≥IP65 za notranja suha okolja, ≥IP67 za vlažna/prana okolja in ≥IP68 za podvodna ali visoko korozivna okolja.

3) Vgradnja in združnost sistema

• Način vgradnje: Za utežne naprave na mizi izberite vijakno pritrditev, za pametne naprave pa vgrajeno vgradnjo; v primerih z omejenim prostorom dajte prednost mikromodelom z dolžino ≤30 mm.

• Kompatibilnost: Preverite, ali napetost napajanja in tip signala senzorja ujemata s krmilnikom, pri mikromodelih pa preverite definicije kontaktov, da se izognete napakam pri ožičenju, ki bi lahko povzročile okvaro modula.

4) Potrditev dodatnih zahtev

• Zahteve po certifikaciji: Živilska in farmacevtska industrija zahteva certifikacijo FDA/GMP, merilne aplikacije zahtevajo certifikacijo CMC, izvozni izdelki pa zahtevajo certifikacijo OIML.

• Posebne funkcije: Za hitro razvrščanje izberite modele z odzivnim časom ≤3 ms, za nizko porabo pa modele IoT z mirovalnim tokom ≤10 μA, za higienske pogoje pa integrirane modele brez navojev in mrtvih kotov.

Povzetek

Paralelni nosilni člen ima bistvene prednosti »majhna obremenitev z visoko natančnostjo, ravninska odpornost proti ekscentrični obremenitvi in priročna integracija«, s čimer predvsem rešuje težave, kot so natančno tehtanje v majhnih območjih, ekscentrična obremenitev materiala ter vgrajena namestitev opreme. Uporabniška izkušnja je osredotočena na preprosto uporabo, brezskrbno vzdrževanje in nadzorovane stroške. Pri izbiri modela je najprej potrebno pojasniti štiri osnovne zahteve: merilno območje, natančnost, namestitveni prostor in okolje, nato pa se odločiti glede na združljivost sistema in dodatne funkcije; med uporabo je treba izogibati preobremenitvi in stranskim udarcem ter strogo upoštevati predpise za redno umerjanje, da se zagotovi dolgoročno stabilno delovanje. Primerno je za tehtnice z majhno obremenitvijo, avtomatizacijsko opremo, prehransko in farmacevtsko industrijo ipd. in predstavlja optimalno rešitev za senzorje v primerih tehtanja z majhnim območjem in ravninskimi pogoji.

Podrobnostni prikaz

Parametri