Vzporedni nosilni senzor CZL602A

Predstavitev produkta

Vzporedni nosilec merilnih celicah so elementi za zaznavanje sile, ki temeljijo na principu deformacijske upornosti, z dvojnim vzporednim nosilcem ali enojnim vzporednim nosilcem elastomera kot osnovno strukturo. Ko so izpostavljeni sili, ukrivljenje nosilca povzroči deformacijo, ki poganja tenziometri da ustvarijo spremembe upornosti, ki se nato pretvorijo v standardizirane električne signale. Kombinirajo prednosti, kot so visoka natančnost pri majhnih obremenitvah, sposobnost prenašanja ekscentričnih obremenitev v ravnini in enostavna namestitev, ter se pogosto uporabljajo pri tehtanju na majhnih razponih, merjenju ravninskih sil in vgrajenih merilnih aplikacijah. V nadaljevanju je podan podroben opis od osnovnih dimenzij do izpolnjevanja potreb izdelek izbire, tehnične ocene in pisanja rešitev:

1. Značilnosti in funkcije izdelka

Jedrske značilnosti

• Konstrukcijski načrt: Uporablja integrirano paralelno nosilno konstrukcijo (debelina nosilca 2-15 mm, dolžina 20-150 mm), pri kateri je porazdelitev napetosti enakomerna in osredotočena na srednji del nosilca, z možnostjo prenosa sil pod različnimi koti v ravnini, izjemno sposobnost prenosa obremenitve zunaj središča (zmožen prenesti ravinske obremenitve zunaj središča ±20 % do ±30 % nazivne obremenitve) ter brez opaznih slepih točk napetosti.

• Natančna zmogljivost: Natančnostni razredi segajo od C1 do C3, pri čemer dosegajo najpogostejši modeli raven C2. Napaka nelinearnosti ≤±0,01 %NS, napaka ponovljivosti ≤±0,005 %NS, ničelni drs ≤±0,002 %NS/°C ter boljši natančnostni zmogljivosti v primerjavi s podobnimi senzorji v območjih majhnih obremenitev 0,1 kg–500 kg.

• Materiali in zaščita : Elastomeri pogosto uporabljajo aluminijev zlitin (za lahke primere uporabe), jekleni zlitin (za splošne industrijske primere uporabe) ali nerjaveče jeklo 304/316L (za korozivne pogoje), površine pa so obdelane z anodiranjem, nikljanjem ali pasivacijo; stopnje zaščite so ponavadi IP65/IP67, hranljivi modeli pa lahko dosegajo IP68, kar jih naredi primerne za različna kompleksna okolja.

• Kompatibilnost namestitve: Na dnu so predvidene standardizirane montažne luknje (z navojem ali gladke luknje), ki omogočajo pritrditev z vijaki ali lepljenje. Nekateri miniaturizirani modeli se lahko vgrajujejo vtično, kar je primerno za ozka montažna mesta na tehtnicah za mizo in avtomatizirani opremi, pri čemer ena enota zadostuje zahtevam za tehtanje v ravnini.

JEDRNE FUNKCIJE

• Merjenje sile pri majhnih obremenitvah: Osredotočeno na statično/kvazidinamično tehtanje pri majhnih obremenitvah (čas odziva ≤4 ms), z območjem merjenja od 0,1 kg do 500 kg, pri čemer so pogoste uporabe zbrano v območju od 1 kg do 200 kg. Miniaturizirani modeli omogočajo zelo majhno merjenje obsega do 0,01 kg.

• Več vrst izhodnih signalov: Ponuja analognih signalov (4-20 mA, 0-3 V, 0-5 V) in digitalne signale (RS485/Modbus RTU, I2C). Miniaturelne inteligentne modele vključujejo modul za kondicioniranje signalov ter se lahko neposredno priključijo na enočipne računalnike in IoT module.

•Funkcija varnostne zaščite: Vgrajena kompenzacija temperature v širokem temperaturnem območju (-10 ℃ ~ 70 ℃), ima zaščito pred preobremenitvijo (150 % -200 % nazivne obremenitve, običajno 150 % za modele iz aluminijeve zlitine), nekateri modeli pa imajo tudi strukture proti tresenju.

• Dolgoročna stabilnost: Življenjska doba pri utrujanju ≥10⁷ ciklov obremenitve, s letnim odmikom ≤±0,01 % FS pri nazivni obremenitvi, primerna za scenarije dolgotrajnega neprekinjenega delovanja, kot so supermarketi in laboratoriji.

2. Osnovni rešeni problemi

• Nezadostna natančnost v primerih majhne obremenitve: Z namenom odpraviti problem prevelike napake tradicionalnih senzorjev v primerih majhnih obsegov pod 10 kg, se s pomočjo optimiziranega načrtovanja napetosti nosilca napaka merjenja omeji na ±0,005 % NS, s čimer se rešijo problemi visoke natančnosti pri tehtanju hrane in doziranju zdravil itd.

• Natančno merjenje ravninsko ekscentrične obremenitve: Značilnost enakomerne porazdelitve napetosti pri paralelni nosilni konstrukciji učinkovito izniči vpliv ekscentrične obremenitve, ki jo povzroči odmik tehtanega predmeta, ter reši težave z natančnostjo pri nestalnih položajih postavitve materiala na namiznih tehtnicah in sortirnih napravah.

•Težave pri integriranem vgradnji opreme: Kompaktna konstrukcija in fleksibilna metoda vgradnje omogočata izpolnjevanje zahtev za vdelano namestitev avtomatizirane opreme in pametnih gospodinjskih aparatov, brez potrebe po spreminjanju glavne konstrukcije opreme, kar zmanjša stroške integracije.

• Slaba prilagodljivost različnim okoljem: Z izboljšavami materiala in stopnje zaščite rešuje težave s poškodbami senzorjev in odmikom signalov v primerih vlažnosti (npr. tehtanje v akvakulturi), korozije (npr. tehtanje kemičnih reagentov) ter prahu (npr. obdelava moke).

• Stroškovni pritisk na majhnih napravah: En sam senzor lahko izpolni zahteve po ravninskem tehtanju, kar odpravi potrebo po uporabi več senzorjev v kombinaciji. Hkrati zmanjša uporaba aluminijaste zlitine težo in stroške izdelka ter reši težavo nadzora stroškov pri majhnih tehtnicah in potrošniški elektroniki.

3. Uporabniško izkušnjo

• Zelo poenostavljena namestitev: Standardizirane montažne luknje in ploskve za pozicioniranje odpravljajo potrebo po profesionalnih kalibracijskih orodjih. Namestitev je mogoče izvesti s ponavadičnim izvijačem, z nizkimi zahtevami po ravnosti (≤0,1 mm/m), samodejno urjenje pa je mogoče zaključiti v manj kot 10 minutah.

• Nizka stopnja zahtev za upravljanje: Podpira enojno tipko za ničlanje in enotno kalibracijo merača tehtnice (zahteva le standardno utež 100 % nazivne obremenitve). Digitalni modeli se lahko hitro kalibrirajo prek računalniške programske opreme, kar omogoča enostavno uporabo tudi neprofesionalcem.

•Zelo nizki stroški vzdrževanja: Popolnoma tesna konstrukcija zmanjša prodor prahu in vlage, letna povprečna stopnja okvar je ≤0,2 %. Model iz aluminijaste zlitine je lahkega telesa (minimalno le 5 g), enostaven za zamenjavo in med vzdrževanjem ne zahteva demontaže večjih struktur.

• Natančna povratna informacija o podatkih: Nihanje statičnih merilnih podatkov ≤±0,003 %NS, brez histerze v kvazidinamičnih scenarijih. Digitalni modeli so opremljeni s funkcijo kompenzacije ničelne drsne napake, kar odpravlja potrebo po pogostem umerjanju in zagotavlja visoko stabilnost podatkov.

•Dobra prilagodljivost integraciji: Mikromodel je majhen (minimalna velikost 20 mm × 10 mm × 5 mm), lahko se vgradi v pametne naprave, ne da bi vplival na oblikovanje videza naprave. Izhodni signal je združljiv s priljubljenimi majhnimi krmilniki, vstavi in uporabi.

4. Tipični primeri uporabe

1) Civilni in komercialni merilniki za lahek tovor

• Supermarket tehtnice za cenovanje/elektronske platforme: Jedrski senzorski del 3-30 kg tehtnic za cenovanje, z lahkim aluminijastim zlitinim materialom. Zasnova proti ekscentričnemu bremenu zagotavlja dosledno natančnost tehtanja pri različnih položajih postavitve, napaka ≤ ±1 g.

• Elektronske tehtnice za hitro pošto: tehtne naprave za težo 1–50 kg za hitro pošto, izdelane iz nerjavnega jekla za zaščito pred onesnaževanjem in enostavno čiščenje. Zaščitna raven IP67 je primerna za vlažna in prahasta okolja oddelkov za hitro pošto, omogoča hitro in neprekinjeno tehtanje.

• Kuhinjske tehtnice/pekarske tehtnice: visoko natančne kuhinjske tehtnice 0,01–5 kg, z mikro paralelnimi nosilci za senzorje, ki omogočajo točnost na ravni miligramov. Digitalni izhodni signal je združljiv z zasloni visoke ločljivosti in zadostuje zahtevam za natančno doziranje sestavin.

2) Industrijska avtomatizacijska oprema

• Avtomatizirana oprema za razvrščanje: Urejeni uteži v prehranski in tržni industriji, nameščeni pod trakom za razvrščanje, v resničnem času zaznajo težo izdelka in se povežejo s mehanizmom za razvrščanje, natančnost razvrščanja do ±0,1 g.

• Zaznavanje materiala na trakih: Zaznavanje manjkajočega materiala na sestavnih trakih elektronskih komponent, določanje prisotnosti materiala prek tehtanja (npr. sestava baterij za mobilne telefone), z odzivnim časom ≤4 ms, primerno za hitre proizvodne linije.

• Količinski nadzor pakirnih strojev: količinsko tehtanje za pakirne stroje majhnih zrn ali praškastih snovi, s modeli natančnosti C2, ki zagotavljajo napako mase na vrečko ≤ ±0,2 %, skladno z metrološkimi standardi.

3) Prehrambna in farmacevtska industrija

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

• Tehtanje vodnih proizvodov/mesa: Oprema za rezanje in tehtanje na mesnicah in tržnicah z vodnimi proizvodi, z vodotesnim in protikorozijskim dizajnom (IP68), se lahko neposredno umiva, primerna za vlažna in vodo bogata delovna okolja.

4) Znanstvenoraziskovalna in eksperimentalna oprema

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

• Merjenje sile v medicinski opremi: merjenje sile/mase v opremi za rehabilitacijo (npr. dinamometer za ročni stisk) in medicinske tehtnice (tehtnice za dojenčke), z lahkim aluminij-evim zlitinim dizajnom za izboljšano prenosljivost opreme, natančnost do ±0,005 %FS. 5. Pametni potrošniški elektronski napravi in IoT naprave

• Pametne gospodinjske aparate: Zaznavanje teže perila v perilicah in tehtanje posode za kavne zrni v kavnikih, z mikro vgrajenimi senzorji za omogočanje inteligentnega nadzora opreme in izboljšanja uporabniške izkušnje.

• Končne točke IoT: Nadzorovanje teže na pametnih policah in pametnih košarikih za smeti, pri čemer poročevalni modeli z nizko porabo energije podpirajo brezžični prenos NB-IoT, primerni za scenarije oddaljenega upravljanja IoT

5. Način uporabe (praktični vodnik)

1) Postopek namestitve

• Priprava: Očistite površino za namestitev (odstranite madeži olja in ostružine), preverite videz senzorja (ni deformacije nosilca in poškodb kabla) ter izberite primerna montažna vijaka glede na razpon (za modele iz aluminijeve zlitine se izogibajte uporabi visokotrdnih vijakov).

• Pozicioniranje in pritrditev: Senzor namestite vodoravno na nosilno površino, tako da bremeno deluje navpično nad telesom nosilca (izogibajte se stranskim udarcem); privijte vijake s škljancem (5–10 N·m za modele iz aluminijeve zlitine, 10–20 N·m za zlitino jekla), da preprečite prevelik navor, ki bi poškodoval telo nosilca.

• Določila za ožičenje: Za analognih signale upoštevajte »rdeča – napajanje +, črna – napajanje –, zelena – signal +, bela – signal –«; pri digitalnih signalih se priključite glede na definicijo pine; pri mikro modelih med ožičenjem izogibajte vlečenju kabla, priporočljivo je pustiti rezervo 5 cm dodatne dolžine.

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

2) Kalibracija in nastavitev

• Ničelna kalibracija: Vklopite napajanje in segrejte 10 minut, izvedite ukaz »ničelna kalibracija«, zagotovite, da je ničelni izhod znotraj ±0,001 %FS, in če je odstopanje preveliko, preverite, ali je montažna površina ravna.

• Kalibracija obremenitve: Postavite standardno utež, ki ustreza 100 % nazivne obremenitve (pri merjenjih na majhnem območju uporabite kalibrirane uteži), zapišite vrednost izhodnega signala, popravite napako prek merilnika ali programske opreme ter zagotovite, da je napaka ≤ dovoljeni vrednosti ustrezne točnosti (stopnja C2 ≤ ±0,01 %NS).

• Preskus ekscentrične obremenitve: Postavite enako utež na različne položaje nosilne površine senzorja, opazujte konsistentnost odčitkov, odstopanje pa mora biti ≤ ±0,02 %NS, sicer je potrebno prilagoditi vodoravnost namestitve.

3) Redna vzdrževanja

• Redna preverjanja: Površino senzorja čistite tedensko, enkrat mesečno preverite, ali ni ohlapnih priključkov; komercialne tehtnice umerite vsak četrtletje, laboratorijsko opremo pa enkrat mesečno.

• Odklanjanje napak: Ko pride do odmika podatkov, najprej preverite napetost napajanja (stabilna pri 5-24 V enosmernega toka, običajno 5 V za mikromodele); kadar je odčitek nenavaden, preverite preobremenitev (modeli iz aluminijeve zlitine so nagnjeni k trajni deformaciji ob preobremenitvi) in po potrebi zamenjajte senzor.

6. Metoda izbire (natančno usklajevanje z zahtevi)

1) Določitev osnovnih parametrov

• Izbira obsega: Izberite model z obsegom 1,2- do 1,4-krat večjim od dejanske največje teže (npr. pri največji teži 10 kg izberite senzor 12–14 kg) in se izogibajte prevelikemu obsegu pri majhnih obremenitvah, da preprečite nedostatečno natančnost.

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

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

2) Izbira glede na prilagodljivost okolju

• Temperatura: Izberite običajne modele za normalne pogoje (-10°C~60°C), modele, odporne proti nizkim temperaturam, za hladilne scenarije z nizko temperaturo (-20°C~0°C), in modele z kompenzacijo visoke temperature za scenarije 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 suhe notranje prostore, ≥IP67 za vlažne/prostori, kjer se izvaja čiščenje z vodo, in ≥IP68 za podvodne ali zelo korozivne okolja.

3) Namestitev in združljivost sistema

• Način namestitve: Izberite vijak za pritrditev pri tehtnicah za mizo, vgrajeno namestitev za pametne naprave; v primerih omejenega prostora dajte prednost mikromodelom z dolžino ≤30 mm.

• Kompatibilnost: Preverite, ali napetost napajanja in tip signala senzorja ustrezata krmilniku, in preverite definicije pine pri mikromodelih, da se izognete napakam pri ožičenju, ki bi lahko povzročile pregorevanje 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 nosilec obremenitvene celice ima ključne prednosti »merjenje nizke obremenitve z visoko natančnostjo, ravna proti sunkoviti obremenitvi in priročna integracija«, ki predvsem rešujejo težave, kot so natančno tehtanje v majhnem območju, sunkovita obremenitev materiala in 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 glede obsega, natančnosti, namestitvenega prostora in okolja, nato pa se odločiti na podlagi združljivosti sistema in dodatnih funkcij; med uporabo je treba izogibati preobremenjevanju in stranskim udarcem ter strogo upoštevati redna umeritvena navodila, da se zagotovi dolgotrajno stabilno delovanje. Primerno je za tehtnice z nizko obremenitvijo, avtomatizacijsko opremo, prehransko in farmacevtsko industrijo ipd. in predstavlja optimalno rešitev za senzorje v primerih tehtanja z majhnim obsegom in na ravni površini.

Podrobnostni prikaz

Parametri