Senzor za tehtanje vzporednih nosilcev CZL629

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 izven središča (zmore ravninske obremenitve izven središča ±20 % do ±30 % nazivne obremenitve) in nima 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: Elastomer običajno uporablja aluminijev zlitin (za lažje aplikacije), jekleni zlitin (za splošne industrijske aplikacije) ali nerjaveče jeklo 304/316L (za korozivne pogoje), površina pa je obdelana z anodiranjem, nikeliranjem ali pasivacijo; stopnja zaščite je ponavadi IP65/IP67, hrana-varni 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 šrafi ali lepljenje. Nekateri miniaturizirani modeli se lahko vgrajujejo vtično, kar je primerno za ozka namestitvena mesta na tehtnicah za mizo in avtomatizirani opremi, posamezna enota pa lahko izpolnjuje zahteve za tehtanje na ravnini.

JEDRNE FUNKCIJE

• Merjenje sile pri majhnih obremenitvah: Osredotočen na statično/kvazidinamično merjenje majhnih obremenitev (čas odziva ≤4 ms), z območjem merjenja od 0,1 kg do 500 kg, tipične aplikacije pa so osredotočene na območje od 1 kg do 200 kg. Miniaturizirani modeli omogočajo ultra majhna merilna območja 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 reševanja problema prevelike napake tradicionalnih senzorjev v primerih z manjšim obsegom pod 10 kg, je s pomočjo optimiziranega dizajna napetosti nosilca napaka merjenja omejena na ±0,005 % FS, s čimer se rešujejo problemi visoke natančnosti pri tehtanju hrane, štetju zdravil in podobno.

•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: S povečanjem kakovosti materiala in stopnje zaščite so rešeni problemi, kot so poškodbe senzorjev in drift signala v pogojih vlažnosti (npr. tehtanje v ribogojstvu), korozije (npr. tehtanje kemičnih reagentov) ter prahu (npr. mletje 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

• 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 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 zmanjšuje prodor prahu in vlage, letna povprečna stopnja okvar je ≤0,2 %; model iz aluminijaste zlitine je lahke teže (minimalno le 5 g), enostaven za zamenjavo in med vzdrževanjem ni potrebno razstavljati velikih konstrukcij.

•Natančna povratna informacija o podatkih: Statična nihanja merilnih podatkov ≤±0,003 % NS, brez histereze v kvazidinamičnih scenarijih; digitalni modeli imajo funkcijo kompenzacije ničelne drsne napake, kar odpravlja potrebo po pogostem kalibriranju ter zagotavlja visoko stabilnost podatkov.

• Dobra prilagodljivost integraciji: Mikromodel je majhnih dimenzij (minimalne dimenzije 20 mm × 10 mm × 5 mm), lahko se vgradi v pametne naprave, ne da bi vplival na dizajn videza naprave; izhod signala je združljiv z glavnimi manjšimi krmilniki, priključi in deluje.

4. Tipični primeri uporabe

1) Civilne in komercialne merilne naprave 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 dostavo: tehtna oprema za hitro dostavo 1-50 kg, izdelana iz nerjavnega jekla za enostavno čiščenje in odpornost proti umazaniji, z zaščitnim razredom IP67, primerna za vlažna in prahasta okolja oddelkov za hitro dostavo, omogoča hitro in neprekinjeno tehtanje.

• Kuhinjske tehtnice/pekarske tehtnice: visoko natančne kuhinjske tehtnice 0,01-5 kg, z mikro paralelnimi nosilci za dosego točnosti na ravni miligramov. Digitalni izhodni signal je združljiv z zasloni visoke ločljivosti, kar ustreza 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 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 farmacevtski industriji, iz jekla razreda 316L + certifikat GMP, površina je polirana brez slepih kotov, primerna za enostavno dezinfekcijo in sterilizacijo, točnost ≤ ±0,01 % n.v.

• 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 rehabilitacijski opremi (npr. dinamometri za ročni stisk) in medicinskih tehtnicah (dojenčkovske tehtnice), z lahkim aluminijastim zlitinim dizajnom za izboljšano prenosljivost opreme, natančnost do ±0,005 % NS.

5) Inteligentna potrošniška elektronika in naprave IoT

• Pametne gospodinjske naprave: Zaznavanje teže perila v pralnih strojih ter tehta kavovih zrn v kavnih avtomatih, pri čemer mikro-vdelani senzorji omogočajo inteligentno krmiljenje naprav in izboljšujejo uporabniško izkušnjo.

• Končne točke IoT: Nadzor teže pri pametnih policah in pametnih košeh za smeti, modeli z nizko porabo energije, ki podpirajo brezžični prenos podatkov NB-IoT, primerni za oddaljeno upravljanje v scenarijih IoT.

5. Navodila za uporabo (praktični vodnik)

1) Postopek namestitve

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

• Pozicioniranje in pritrjevanje: Senzor vodoravno namestite na nosilno površino, poskrbite, da obremenitev deluje navpično nad telesom nosilca (izogibajte se stranskim udarom); privijte vijake s škljancem (5–10 N·m za modele iz aluminijeve zlitine, 10–20 N·m za zlitine jekla), preprečite prekomerno privijanje, ki bi lahko poškodovalo telo nosilca.

• 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 kabelski priključek zatesnite s protivlago trakom in takoj po uporabi v živilski industriji očistite površino senzorja, da preprečite korozijo zaradi ostankov materialov.

2) Kalibracija in testiranje

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

• Kalibracija obremenitve: Postavite standardno utež, ki ustreza 100 % nazivne obremenitve (pri scenarijih z majhnim razponom 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 %NS).

• Test ekscentričnega obremenjevanja: Postavite isto težo na različne položaje nosilne površine senzorja, opazujte konsistentnost meritev, odstopanje naj bo ≤ ±0,02 % NS; v nasprotnem primeru je treba prilagoditi namestitev ravnine.

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) Izbor glede na prilagodljivost okolju

• 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 tehtnice izberite pritrditev s čepi; za pametne naprave izberite vdelano namestitev; za scenarije z omejenim prostorom dajte prednost mikro modelom 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

•Zahtevi za certifikacijo: za prehransko in farmacevtsko industrijo je potrebna certifikacija FDA/GMP, za merilne scenarije je potrebna certifikacija CMC, za izvozne izdelke pa je potrebna certifikacija OIML.

• Posebne funkcije: Za hitro razvrščanje izberite model z odzivnim časom ≤ 3 ms; za scenarije z nizko porabo izberite IoT model s spanjem tok ≤ 10 μA; za higienske scenarije izberite integrirani model brez navojev ali mrtvih 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