Senzor za tehtanje vzporedne žarke CZL619EA

Predstavitev produkta

Vzporedni nosilec merilnih celicah so elementi za zaznavanje sile, ki temeljijo na principu upornosti pri obremenitvi, z dvojnim ali enojnim vzporednim nosilcem iz elastomera kot osnovno strukturo. Ob obremenitvi ukrivljenje nosilca premakne tenzometer, kar povzroči spremembo upornosti, nato pa se ta sprememba pretvori v standardizirani električni signal. Kombinirajo prednosti, kot so visoka natančnost pri majhnih obremenitvah, sposobnost prenosa ravenskega bremena zunaj središča 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 iz osnovnih dimenzij, da bi izpolnili potrebe 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, omogoča večkotne sile v ravnini ter izstopa z izjemno sposobnostjo prenosa obremenitve zunaj središča (zmore ravninske obremenitve zunaj središča ±20 % do ±30 % nazivne obremenitve) in nima opaznih slepih točk napetosti.

• Natančna zmogljivost: Natančnostni razredi segajo od C1 do C3, pri čemer najpogostejši modeli dosegajo raven C2. Napaka nelinearnosti ≤ ±0,01 %NS, napaka ponovljivosti ≤ ±0,005 %NS, ničelni drs ≤ ±0,002 %NS/°C, pri čemer je zmogljivost natančnosti višja od podobnih senzorjev v majhnih območjih merjenja od 0,1 kg do 500 kg.

•Materiali in zaščita: Elastomeri se pogosto izdelujejo iz aluminijeve zlitine (za lahke aplikacije), jeklene zlitine (za splošne industrijske aplikacije) ali nerjavnega jekla 304/316L (za korozivne pogoje), površine pa so obdelane z anodiranjem, nikeliranjem ali pasivacijo; stopnje zaščite so tipično IP65/IP67, medtem ko lahko modeli za uporabo v živilski industriji dosegajo IP68, kar jih naredi primernimi za različna kompleksna okolja.

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

JEDRNE FUNKCIJE

• Merjenje sile pri majhnih obremenitvah: Osredotočen na statično/kvazidinamično tehtanje pri majhnih obremenitvah (čas odziva ≤ 4 ms), z obsegom od 0,1 kg do 500 kg, pri čemer so tipične uporabe osredotočene na obseg od 1 kg do 200 kg. Mikromodeli omogočajo izredno majhno merjenje obsega do 0,01 kg.

• Več vrst izhodnih signalov: Ponuja analognih signala (4 - 20 mA, 0 - 3 V, 0 - 5 V) in digitalna signala (RS485/Modbus RTU, I2C). Mikro inteligentni modeli vključujejo module za kondicioniranje signalov in se lahko neposredno povežejo s samostojnimi mikrokrmilniki ter IoT moduli.

• Funkcija varnostne zaščite: Vgrajena kompenzacija temperature v širokem temperaturnem obsegu (-10 ℃ ~ 70 ℃), zaščita pred preobremenitvijo (150 % - 200 % nazivne obremenitve, ponavadi 150 % za modele iz aluminijeve zlitine), nekateri modeli imajo tudi strukture proti tresljajem.

• 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 v primerih majhne obremenitve: Reševanje problema prevelike napake pri tradicionalnih senzorjih v primerih z majhnim obsegom merjenja pod 10 kg, prek optimiziranega načrtovanja napetosti nosilca, pri kateri se merilna napaka nadzoruje znotraj ±0,005 % NS, s čimer se rešijo težave pri tehtanju hrane, štetju v farmacevtiki in drugih aplikacijah z visokimi zahtevami po natančnosti.

• 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 namestitve rešita zahteve po vgradnji v avtomatizirano opremo in pametne gospodinjske aparate, pri čemer ni potrebno spreminjati 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 zadosti zahteve za ravninsko tehtanje, zaradi česar ni potrebe po večkratnih kombinacijah. Hkrati aluminijeva zlitina zmanjša težo in stroške izdelka ter tako reši težavo nadzora stroškov pri majhnih tehtnicah in potrošniški elektroniki.

3. Uporabniško izkušnjo

• Izredno poenostavljena namestitev: Standardizirane montažne luknje in ploskve za pozicioniranje odpravijo potrebo po profesionalnih kalibracijskih orodjih. Namestitev se lahko izvede z navadnim izvijačem, pri čemer so zahteve po ravni nizke (≤0,1 mm/m), testiranje pa lahko ena oseba zaključi v manj kot 10 minutah.

• Nizka stopnja zahtev za upravljanje: Podpira enojavno ničlenje in enotočkovno umerjanje tehtnih instrumentov (zahteva le standardno utež 100 % nazivne obremenitve). Digitalni modeli se lahko hitro umerijo prek računalniške programske opreme, kar omogoča enostavno uporabo tudi neprofesionalcem.

• Zelo nizki stroški vzdrževanja: Popolnoma tesna konstrukcija zmanjša prodor prahu in vlage, s povprečno letno stopnjo okvar ≤0,2 %. Model iz aluminijeve zlitine je lahkega telesa (minimalno le 5 g), enostaven za zamenjavo in med vzdrževanjem ni potrebno razstavljati velikih struktur.

• Natančna povratna informacija o podatkih: Nihanje statičnih merjenih podatkov ≤±0,003 %NS, brez histerze v kvazidinamičnih pogojih. Digitalni modeli imajo funkcijo kompenzacije ničelne drife, 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 pošiljke: oprema za tehtanje pošiljk 1–50 kg, izdelana iz nerjavnega jekla za lažjo čistljivost in odpornost proti umazaniji. Zaščitna raven IP67 je primerna za vlažna in prahasta okolja pošiljateljskih točk, 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

• Oprema za avtomatizirano razvrščanje: stroji za razvrščanje po teži v prehranski in tržni industriji, nameščeni pod trakom za razvrščanje, v realnem času zaznajo težo izdelka in se povežejo s mehanizmom za razvrščanje, natančnost razvrščanja pa znaša do ±0,1 g.

• Zaznavanje materiala na montažnih sistemih: Zaznavanje manjkajočega materiala na montažnih sistemih elektronskih komponent, določitev odsotnosti materiala s tehtanjem (npr. sestava baterij za mobilne telefone), s časom reakcije ≤4 ms, primerno za hitre proizvodne linije.

• Kvantitativna kontrola pakirnih strojev: Kvantitativno tehtanje za pakirne stroje majhnih delcev/praškastih snovi, pri čemer modeli s točnostjo 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 farmacevtskem industrijskem sektorju, izdelano iz nerjavnega jekla 316L + certificirano po GMP, z polirano površino brez mrtvih 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 gojenju mikroorganizmov in doziranju kemičnih reagentov.

• Merjenje sile v medicinski opremi: Merjenje sile/teže pri opremi za rehabilitacijo (npr. dinamometri za ročni stisk) in medicinskih tehtnicah (dojenčkovske tehtnice), z lahkim aluminijevim zlitinim dizajnom za izboljšano prenosljivost opreme, natančnost do ±0,005 %NS.

5) Inteligentna potrošniška elektronika 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.

• IoT končne točke: Nadzor teže pametnih polic in pametnih košev za smeti, z modeli nizke porabe energije, ki 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 obremenitev deluje navpično nad telesom nosilca (izogibajte se stranskim udarcem); pri privijanju vijakov uporabite momentni ključ (5–10 N·m za modele iz aluminijeve zlitine, 10–20 N·m za zlitine jekla), da preprečite prevelik moment, ki bi poškodoval telo nosilca.

• Določila za ožičenje: Pri analognih signalih sledite zaporedju »rdeča – napajanje +, črna – napajanje –, zelena – signal +, bela – signal –«; pri digitalnih signalih priključite v skladu s pripadajočo pinovsko določitvijo; pri mikro modelih se izogibajte vlečenju kabla med ožičenjem in priporočljivo je pustiti 5 cm rezervne dolžine.

• Zaščitna obravnava: V vlažnem okolju tesno zatesnite kabelski priključek z vodoodpornim trakom; v prehrambeni industriji po uporabi takoj 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 majhnih obsegih uporabite standardne uteži), zabeležite vrednost izhodnega signala, popravite napako prek merilnika ali programske opreme ter zagotovite, da je napaka ≤ dovoljeni vrednosti ustreznega razreda natančnosti (razred C2 ≤ ±0,01 %FS).

• Preizkus ekscentrične obremenitve: Postavite enako utež na različna mesta nosilne površine senzorja, opazujte konsistentnost odčitkov, odstopanje pa mora biti ≤ ±0,02 % FS, sicer je treba prilagoditi namestitev na vodoravno ravnino.

3) Dnevno vzdrževanje

• Redni pregled: Površino senzorja čistite vsak teden, preverjajte napetost priključitve vsak mesec; uravnavajte trgovsko tehtnico vsak četrtletje in laboratorijsko opremo vsak mesec.

• Odpravljanje motenj: Ko pride do driftanja podatkov, najprej preverite napetost napajanja (stabilna pri 5–24 V enosmernega toka, ponavadi 5 V pri mikromodelih); pri nenavadnih branjih preverite preobremenitev (modeli iz aluminijeve zlitine so nagnjeni k trajni deformaciji zaradi preobremenitve) in po potrebi zamenjajte senzor.

6. Način izbire (natančno usklajevanje zahtev)

1) Določitev osnovnih parametrov

• Izbira obsega: Izbirajte glede na 1,2–1-kratno dejansko največjo težo (na primer največja teža 10 kg, senzor na voljo 12–14 kg), da se izognete nezadostni natančnosti zaradi prevelikega obsega v primerih majhnih obremenitev.

• Raven natančnosti: Za laboratorijske/medicinske namene izberite raven C1 (napaka ≤ ± 0,005 % NS), za industrijsko metrologijo raven C2 (napaka ≤ ± 0,01 % NS), za civilne tehtnice pa raven 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 okoljsko primernost

• Temperatura: Za običajne pogoje (-10 ℃ ~ 60 ℃) izberite običajni model; za nizkotemperaturne hladilne pogoje (-20 ℃ ~ 0 ℃) izberite model, odporen na nizke temperature; za visokotemperaturne pogoje (60 ℃ ~ 80 ℃) pa model z visokotemperaturno kompenzacijo.

• Sredstvo: Za suhe okolja izberite aluminijev zlitin; za vlažna/živilska industrijska okolja izberite nerjaveče jeklo 304; za kemično korozivna okolja izberite nerjaveče jeklo 316L.

• Stopnja zaščite: Za notranja suha okolja, ≥ IP65; za vlažna/oprskovalna okolja, ≥ IP67; za podvodna ali zelo korozivna okolja, ≥ IP68.

3) Namestitev in združljivost sistema

•Način namestitve: Za namizne teže izberite vijak, za pametne naprave vdelano namestitev; za scenarije z omejenim prostorom dajte prednost mikromodelom z dolžino ≤ 30 mm.

• Združljivost: Preverite, ali sta napetost napajanja in tip signala senzorja združna z regulatorjem. Pri mikro modelih preverite definicijo pine, da se izognete napakam pri ožičenju in poškodbi modula.

4) Potrditev dodatnih zahtev

• Zahteve po certifikaciji: za prehrano in farmacevtsko industrijo je potrebna certifikacija FDA/GMP, za merilne aplikacije CMC certifikacija, za izvozne izdelke pa OIML certifikacija.

• Posebne funkcije: Za hitro razvrščanje izberite model z odzivnim časom ≤ 3 ms; za scenarije z nizko porabo energije izberite IoT model s tokom v stanju mirovanja ≤ 10 μA; za higienske pogoje izberite integrirani model brez nitk ali slepih kotov.

Povzetek

Senzor za tehtanje z vzporednimi nosilci ima ključne prednosti »merjenje majhnih obremenitev z visoko natančnostjo, ravna odpornost proti neenakomernemu obremenjevanju in priročna integracija«. Jedrno rešitev predstavlja odprava težav, kot so natančno tehtanje pri majhnih območjih obremenitve, neenakomerno porazdeljena obremenitev materiala in vgradnja opreme v napravo. Uporabniška izkušnja je osredotočena na preprosto uporabo, vzdrževanje brez skrbi in nadzorovane stroške. Pri izbiri je treba prednostno obravnavati štiri ključne zahteve: merilni razpon, natančnost, prostor za vgradnjo in okolje ter jih dopolniti z ustreznostjo sistema in odločitvami o dodatnih funkcijah. Med uporabo je treba izogibati preobremenitvi in stranskim udarcem ter strogo upoštevati redna umeritvena navodila, da se zagotovi dolgotrajno stabilno delovanje. Primerno je za tehtalnike z majhno obremenitvijo, avtomatizacijsko opremo, prehrano, zdravila in podobna področja ter predstavlja optimalno senzorsko rešitev za scenarije tehtanja z majhnim razponom in ravnimi pogoji.

Podrobnostni prikaz

Parametri