Senzor za tehtanje vzporednih nosilcev CZL638

Predstavitev produkta

Vzporedni nosilec merilnih celicah so elementi za zaznavanje sile, ki temeljijo na principu upora ob deformaciji, pri čemer je jedro sestavljeno iz elastičnega telesa z dvojnimi ali enojnimi vzporednimi nosilci. Ob obremenitvi ukrivljenje nosilca povzroči deformacijo tenzometra, kar vodi do spremembe električnega upora, ki se nato pretvori v standardizirane električne signale. Kombinirajo prednosti, kot so visoka natančnost pri majhnih obremenitvah, sposobnost prenašanja bokih obremenitev v ravnini in enostavna namestitev, zato se pogosto uporabljajo v aplikacijah merjenja majhnih uteži, ravninskih sil in vgrajenih sistemov za merjenje. Sledijo podrobnosti iz osnovnih dimenzij, da bi izpolnili zahteve izdelek izbire, tehnične ocene in pisanja rešitev:

1. Značilnosti in funkcije izdelka

Jedrske značilnosti

• Konstrukcijski dizajn: Uporablja integrirano paralelno nosilno konstrukcijo (debelina nosilca 2 - 15 mm, dolžina 20 - 150 mm), z enakomerno porazdeljenim napetostnim območjem, osredotočenim na srednji del nosilca, ki podpira večkotne sile v ravnini, izjemno sposobnost prenosa obremenitve zunaj središča (zmore planarne obremenitve zunaj središča ±20 % - ±30 % nazivne obremenitve) in nima opaznih slepih točk napetosti.

• Natančnostne lastnosti: Natančnostni razredi segajo od C1 do C3, pri čemer najpogostejši modeli dosegajo raven C2. Napaka nepolinearnosti ≤ ±0,01 %NS, napaka ponovljivosti ≤ ±0,005 %NS, ničelni drs ≤ ±0,002 %NS/°C ter boljše zmogljivosti natančnosti v primerjavi s podobnimi senzorji v majhnih območjih merjenja od 0,1 kg do 500 kg.

• Materiali in zaščita: Elastomeri pogosto uporabljajo aluminijeve zlitine (za lahke primere), jeklene zlitine (za običajne industrijske primere) ali nerjaveče jeklo 304/316L (za korozivne primere), s površinsko obdelavo anodiranja, nikeljanja ali pasivacije; stopnje zaščite so ponavadi IP65/IP67, modeli za hrano pa lahko dosegajo IP68, primerni za različna zapletena okolja.

• Kompatibilnost namestitve: Na dnu so standardizirane prirobnice (z navojnimi luknjami ali gladkimi luknjami), ki omogočajo vijakno pritrditev ali lepljenje. Nekateri mikromodeli se lahko vgradijo, kar je primerno za ozka namestitvena mesta nahtnih tehtnic in avtomatizirane opreme, ena enota pa zadostuje za tehtanje na ravnih ploskvah. Osnovne funkcije

• Merjenje majhnih sil: Osredotočen na statično/kvazidinamično tehtanje pri majhnih obremenitvah (čas odziva ≤ 4 ms), z obsegom od 0,1 kg do 500 kg, kjer se običajne aplikacije osredotočajo na obseg od 1 kg do 200 kg. Mikromodeli omogočajo ultra majhno merjenje 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 pri majhnih obremenitvah: Z namenom rešitve problema prevelike napake tradicionalnih senzorjev v primerih z majhnim obsegom merjenja pod 10 kg, se z optimiranim načrtovanjem napetosti nosilca napaka merjenja omeji na ±0,005 % FS, s čimer se rešijo problemi visokih zahtev za natančnost pri tehtanju hrane in doziranju zdravil itd.

• Neprecizno merjenje ekscentrične obremenitve na ravnini: 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 integrirani namestitvi 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 majhno opremo: 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

• Zelo poenostavljena namestitev: Standardizirane montažne luknje in ploskve za pozicioniranje odpravijo potrebo po profesionalnih kalibracijskih orodjih. Namestitev se lahko izvede s ponavadičnim šestilom, z nizkimi zahtevami po ravnosti (≤0,1 mm/m), ena oseba pa lahko dokonča umerjanje v manj kot 10 minutah. .

• Nizka zahtevnost za obratovanje: 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 podatkov: 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 integracija in prilagodljivost: 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) 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 pošiljanje: 1-50 kg oprema za tehtanje pošiljk, izdelana iz nerjavnega jekla za odpornost proti umazaniji in enostavno čiščenje. Zaščitni razred IP67 je primeren za vlažna in prahasta okolja oddelkov za pošiljanje, podpira 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: Kvantitativno tehtanje pri pakirnih strojih za majhne delce/prah, modeli natančnosti C2 zagotavljajo napako v teži na vrečko ≤ ±0,2 %, kar ustreza mernim standardom.

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 ribiških izdelkov/mesa: Tehtna oprema za rezanje in tehtanje v mesnicah in na tržnicah z ribami, vodotesna in protikorozijska konstrukcija (IP68), primerna za neposredno pranje, 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/teže za opremo za rehabilitacijo (kot so dinamometri za ročni stisk) in medicinske tehtnice (tehtnice za dojenčke), z lahkim aluminijastim zlitinim dizajnom za izboljšano prenosljivost opreme in natančnostjo do ±0,005 % NS.

5) Pametna 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: 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. Navodila za uporabo (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 tesno zatesnite kabelski priključek z vodoodpornim trakom; v prehranski industriji takoj po uporabi očistite površino senzorja, da preprečite korozijo zaradi ostankov materialov.

2) Kalibracija in testiranje

• Ničelna kalibracija: Vklopite napajanje in segrevajte 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 in popravite napako prek merilnika ali programske opreme, pri čemer mora biti napaka ≤ dovoljeni vrednosti ustrezne točnosti (raven 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

• Redni pregled: Površino senzorja čistite tedensko, mesečno preverite, ali so žice pritrjene; tehtnice v trgovinah kalibrirajte četrtletno, laboratorijsko opremo pa 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 1,2–1,4-krat večjim od dejanske največje teže (npr. za največjo težo 10 kg izberite senzor 12–14 kg) in se izogibajte prevelikemu obsegu pri lahkih obremenitvah, da se izognete nezadostni natančnosti.

• 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) 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 notranja suha okolja, ≥IP67 za vlažna/prana okolja in ≥IP68 za podvodna ali visoko korozivna okolja.

3) Namestitev in združljivost sistema

• Način namestitve: Izberite vijakno pritrditev za tehtnice na mizi, vgrajeno namestitev za pametne naprave; v primerih omejenega prostora prednostno izberite mikromodele z dolžino ≤30 mm.

• Združljivost: Preverite, ali sta napetost napajanja senzorja in tip signala združna z regulatorjem, 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: Prehrambna in farmacevtska industrija zahtevata certifikacijo FDA/GMP, merilni scenariji zahtevajo certifikacijo CMC, izvozni izdelki pa zahtevajo certifikacijo OIML.

• Posebne lastnosti: Izberite modele z odzivnim časom ≤3 ms za hitro razvrščanje, modele IoT z mirovalnim tokom ≤10 μA za nizko porabo in integrirane modele brez nitk in slepih kotov za higienske pogoje.

Povzetek

Paralelni nosilec senzorja obremenitve ima ključne prednosti »merjenje pri majhni obremenitvi z visoko natančnostjo, ravninska odpornost proti stranski obremenitvi in priročna integracija«, s čimer se predvsem rešujejo problemi, kot so natančno tehtanje v majhnem območju, odmik materiala od središča obremenitve in vgrajena namestitev opreme. Uporabniška izkušnja je osredotočena na preprosto uporabo, vzdrževanje brez skrbi in nadzorovane stroške. Pri izbiri modela je potrebno najprej pojasniti štiri temeljne zahteve: obseg, natančnost, namestitveni prostor in okolje, nato pa sprejeti odločitev na podlagi združljivosti sistema in dodatnih funkcij; med uporabo je treba izogibati preobremenitvi in stranskim udarcem ter strogo upoštevati redna umeritvena navodila, da se zagotovi dolgoročno stabilno delovanje. Primerno je za tehtnice z majhno obremenitvijo, avtomatizirano opremo, prehransko in farmacevtsko industrijo itd., ter predstavlja optimalno rešitev za zaznavanje v primerih tehtanja z majhnim obsegom in ravninskimi pogoji.

Podrobnostni prikaz

Parametri