S-tip obremenitvene celice CZL301

Predstavitev produkta

S-tip obremenitvene celice je element za zaznavanje sile, ki temelji na principu deformacijske upornosti, pri čemer je simetrični S-obliki elastomer njegova osnovna struktura. Ko deluje sila, raztezanje ali stiskanje elastomera povzroči spremembo upornosti tenzometra, ki se nato pretvori v standardizirane električne signale. Kombinira prednosti, kot so dvosmerna nosilnost sile, fleksibilna namestitev in stabilna točnost, ter se pogosto uporablja pri merjenju razteznih, tlačnih in sestavljenih sil pri srednjih in nizkih obremenitvah. Naslednje podrobnosti so predstavljene iz osnovnih dimenzij, da bi izpolnile potrebe izdelek izbire, tehnične ocene in pisanja rešitev:

1. Značilnosti in funkcije izdelka

Jedrske značilnosti

• Konstrukcijski dizajn: Uporablja integrirano S-obliko elastomerno strukturo (debelina 5–30 mm, dolžina 30–200 mm) s koncentriranim in simetričnim porazdeljenim napetostnim območjem, ki omogoča dvosmerni silovni vpliv (merljiva je tako vlečna kot tlačna sila), ima močne sposobnosti proti zavijanju in prečnim silam (lahko prenese prečne sile ±10 % do ±15 % nazivne obremenitve) ter visoko učinkovitost prenosa sile.

• Natančnostne lastnosti: Razredi natančnosti zajemajo C2–C6, najpogostejši modeli dosegajo C3, nelinarnost napake ≤±0,02 %NS, napaka ponovljivosti ≤±0,01 %NS, ničelni drift ≤±0,003 %NS/°C ter majhno zmanjševanje natančnosti v dinamičnih merilnih scenarijih pri manjših in srednjih obremenitvah.

• Materiali in zaščita: Elastomer je običajno izdelan iz jekla z visoko trdnostjo (meja tečenja ≥850 MPa) ali nerjavnega jekla 304/316L, površina pa je prevlečena s kromiranjem ali plastiko (pasivacijska obdelava za odpornost proti koroziji); zaščitna raven je ponavadi IP65/IP67, prilagojeni modeli za vlažne okolja pa lahko dosegajo IP68, primerni za splošno industrijsko uporabo in nekatera posebna okolja.

• Kompatibilnost namestitve: Oba konca sta zasnovana z notranjimi nitmi, zunanjimi nitmi ali zankami za dvigovanje, kar omogoča različne načine namestitve, kot so kavlji, dvigovalne zanke in flanci, z možnostjo fleksibilne namestitve ter prilagodljivosti pri večsmernih obremenitvah, kot so navpične, vodoravne in poševne, in se predvsem uporabljajo samostojno.

JEDRNE FUNKCIJE

• Dvostransko merjenje sile: Podpira statično/ dinamično merjenje napetosti in tlačne sile (čas odziva ≤6 ms), z merilnim območjem od 0,01 t do 50 t, pri čemer so običajne aplikacije osredotočene na območje 0,1 t do 20 t, nekateri visoko natančni modeli pa so sposobni meriti tudi majhna območja do 0,001 t.

• Standardizirani izhodni signal: Omogoča analogni signal (4–20 mA, 0–5 V, 0–10 V) in digitalne signale (RS485/Modbus RTU), inteligentni modeli podpirajo tudi protokol Profibus, kar omogoča neposredno povezavo s tehtnimi instrumenti, PLC-ji, industrijskimi dotikalnimi zasloni in drugimi napravami.

• Funkcije varnosti in zaščite: Vgrajena kompenzacija temperature v širokem območju (-20 °C do 80 °C), zaščita proti preobremenitvi (120 %–200 % nazivne obremenitve, običajno 150 % pri napetosti), nekateri modeli vključujejo tudi položajne pine proti zasuku in kabelske spojke, zaščitene pred izvlečenjem.

• Dolgoročna stabilnost: Življenjska doba pri utrujanju ≥10⁶ ciklov obremenitve, letni drif ≤±0,02 % NS pri nazivni obremenitvi, primerno za scenarije s prekinjanim ali zveznim spremljanjem sile.

2. Osnovni rešeni problemi

• Težave pri dvosmerni merjenju sile: Z naslovitvijo omejitve tradicionalnih senzorjev, ki lahko merijo silo le v eno smer, S-oblika struktura natančno meri tako vlečne kot tlačne sile hkrati (na primer spremembe vrednosti sile med dvigom in spuščanjem materiala), s čimer izpolnjuje zahteve po dvosmernem nadzoru sile v scenarijih, kot so dviganje in vleka.

• Prilagodljivost kompleksnim montažnim scenarijem: Z različnimi metodami povezovanja in kompaktno strukturo rešuje težave pri vgradnji v opremo z omejenim prostorom in večkotnimi obremenitvami uporaba (kot je tehtanje naklonskih zbiralnikov in spremljanje napetosti obešenih transportnih trakov), pri čemer ni potrebna obsežna predelava konstrukcije opreme.

• Nezadostna natančnost pri majhnih obremenitvah/majhnih območjih: V majhnem obsegu 0,1 t - 5 t z optimizacijo položaja spojke tenziometri in konstrukcijo napetosti elastomera se merilna napaka nadzoruje znotraj ±0,01 % NS, kar izpolnjuje zahteve po visoki natančnosti pri uporabi pri lahkih obremenitvah v laboratorijih, predelavi hrane ipd.

• Nadzor dinamičnih nihanj napetosti: Z odzivnim časom ≤6 ms natančno zajame nihanja napetosti med neprekinjenimi proizvodnimi procesi kablov, folij itd., s čimer rešuje težave s kakovostjo izdelkov, ki jih v tekstilni, tiskarski in podobnih panogah povzroča nestabilna napetost.

• Težave z združljivostjo pri sodelovanju več opreme: Standardizirani izhodni signal in podpora več protokolom odpravljajo ovire pri povezovanju s kontrolnimi sistemi različnih proizvajalcev (kot so Siemens S7 serija PLC in Delta DCS), s čimer se zmanjšajo napake in stroški pretvorbe signalov.

3. Uporabniško izkušnjo

• Priročnost namestitve: Standardizirani navojni/vtični vmesniki s standardnimi povezovalnimi deli (kot so vijaki in zatiči) ne zahtevajo posebnih orodij za namestitev. Ena oseba lahko zaključi namestitev in pozicioniranje posameznega senzorja v 15 minutah, pri čemer so zahtevi za ravnost površine namestitve relativno nizki (dovoljena je napaka ravnosti ≤0,1 mm/m).

• Uporaba in umerjanje: Podpira enostavno ničlanje na tehtnici, poenostavi postopek dvotočkovne kalibracije (zahtevani sta le standardni uteži 10 % in 100 % nazivne obremenitve), digitalne modele pa je mogoče oddaljeno kalibrirati prek mobilne aplikacije ali glavnega računalnika, kar omogoča tudi neprofesionalcem hitro delovanje.

• Nadzorovani stroški vzdrževanja: Zaprtja struktura učinkovito ločuje prah in vlago, letna povprečna stopnja okvar je ≤0,4 %; modularen dizajn osnovnih komponent (tenzometri, priključne sponke) omogoča posamezno zamenjavo lokalnih okvar, kar zmanjša skupne stroške zamenjave.

• Intuitivna povratna informacija podatkov: Nihanje statičnih merilnih podatkov ≤±0,005 % FS, brez opaznega zamuhanja v dinamičnih scenarijih; digitalni modeli imajo vgrajene alarme za napake, kot so preobremenitev, podnapetost itd., ki so vidno prikazani prek indikatorskih lučk ali programskega vmesnika za enostavno in hitro odpravljanje težav.

• Prilagodljivost različnim scenarijem: Isti senzor lahko preklaplja med načini merjenja napetosti/tlačne sile, ne da bi zamenjal strojno opremo, s čimer izpolnjuje potrebe večprocesne skupne opreme in izboljša izkoriščenost opreme.

4. Tipični primeri uporabe

1) Scenariji merjenja natezne napetosti/sile

• Nadzor napetosti kabla/vrvi: Nadzor napetosti vlečnih strojev v tekstilni in kabelski industriji. S-krivuljni senzorji so vključeni v vlečni mehanizem v vrsto, zagotavljajojo neposredno povratno informacijo o vrednostih napetosti ter usklajeno prilagajanje vlečne hitrosti, da se zagotovi enakomeren premer kabla.

• Preizkušanje natezne trdnosti materialov: Natezna merjenja na preizkuševalnih strojih v laboratorijih. Natančni modeli C2 izpolnjujejo zahteve za preizkušanje natezne trdnosti materialov, kot so kovinske žice in plastični foliji, z napako pri ponavljanju podatkov ≤±0,01 %.

• Nadzor napetosti dvigovne opreme: Nadzor omejitve obremenitve za majhne jeřabe in električne talne vitle. Nameščen med kavelj in rokav, sproži alarm in prekine napajanje ob preobremenitvi, kar zagotavlja varnost pri delovanju.

2) Primeri tehtanja na visečem sistemu

• Tehtanje visečih dozirnih posod/rezervoarjev: Tehtanje visečih dozirnih rezervoarjev v kemični in krmski industriji. Eden ali dva senzorja se simetrično namestita na viseč način, da se reši problem nezadostnega prostora na tleh, natančnost pa znaša do ±0,02 % NS.

• Viseče tehtanje pri obdelavi živil: Viseče tehtanje in razvrščanje v industriji klavnih in ribjih izdelkov. Modeli iz nerjavnega jekla (316L) ustrezajo standardom za higieno hrane, enostavni so za čiščenje in dezinfekcijo ter primerni za delovne postaje.

3) Proizvodnja manjših in srednjih tehtnic

• Kaveljske tehtnice/prenosne tehtnice: Osnovne senzorske enote za kaveljske tehtnice 0,5 t–20 t. Njihova kompaktna zasnova je primerna za konstrukcijo tehtnice, odpornost proti udarom pa omogoča ravnanje s trenutnimi preobremenitvami med dviganjem.

• Trakne tehtnice/dinamične tehtnice: Moduli za dinamično tehtanje za trakne prenosnike. Nameščeni na nosilcu valjov traku, posredno izračunajo težo materiala z merjenjem napetosti traku, prilagojeni neprekinjenim scenarijem prevoza.

4) Znanstvenoraziskovalna in eksperimentalna oprema

• Biomehansko testiranje: Nadzor vrednosti sile pri opremi za medicinsko rehabilitacijo (na primer testiranje sile proteze). Modeli za majhne obsege in visoko natančnost (0,01 t–1 t) lahko zaznajo subtilne spremembe vrednosti sile.

• Krmiljenje sile na koncu robotov: Sile povratne informacije za prijemalni mehanizem industrijskih robotov. Z merjenjem prijemalne sile se prilagodi privitna sila, da se izognemo poškodbam krhkih delov (na primer stekla in keramike).

5) Posebne industrijske uporabe

• Farmacevtska industrija: Nadzor tlaka pri napravah za polnjenje kapsul. Higienski modeli iz nerjavnega jekla izpolnjujejo standarde GMP in natančno nadzorujejo tlak polnjenja, da zagotovijo enakomerno doziranje v kapsulah.

• Tiskarska in embalažna industrija: Nadzor napetosti pri tiskalnih strojih za folije. Takojšnja prilagoditev hitrosti odvijanja in navijanja preprečuje raztezanje, deformacijo ali pretrganje folije ter izboljša natančnost tiska.

5. Navodila za uporabo (praktični vodnik)

1) Postopek namestitve

• Priprava: Očistite točke priključitve (odstranite ostruške in madeži olja), preverite videz senzorja (brez deformacije elastičnega elementa, brez poškodb kabla) ter izberite pravo metodo priključitve glede na smer obremenitve (za vlečno obremenitev uporabite dvigovalni kolobar, za tlak pa pritrditev z vijaki).

• Pozicioniranje in pritrjevanje: Zagotovite, da se obremenitev prenaša vzdolž osi senzorja, da se izognete stranskim in zavrtim silam; uporabite ključ za navor pri privijanju vijakov (priporočen navor je 10–30 N·m za senzorje iz jeklenih zlitin, 8–25 N·m za nerjaveče jeklo), da se izognete prevelikemu zategovanju in poškodbam navojev.

• Določila za ožičenje: Za analognih signale upoštevajte pravilo »rdeča – napajanje +, črna – napajanje –, zelena – signal +, bela – signal –«; za digitalne signale priključite glede na ujemanje pinov Modbus; kabel naj bo trdno pritrjen, da se izogne močnemu vlečenju, in ožičenje naj bo oddaljeno od močnih virov motenj, kot so frekvenčni pretvorniki (razdalja ≥ 20 cm).

• Zaščitna obravnava: Pri namestitvi na prostem dodajte pokrov proti dežju; v vlažnem/strupenem okolju postavite kabelski spoj v vodotesno razdelilno škatlo, površino senzorja pa lahko prevlečete s korozijo odporne olje za hrano (za prehransko industrijo).

2) Kalibracija in testiranje

• Kalibracija ničle: Vklopite napajanje in segrejte 15 minut, izvedite ukaz »kalibracija ničle«, zagotovite, da je izhod na ničli znotraj ±0,002 %FS, in če je odstopanje preveliko, preverite, ali obstaja stranska sila pri namestitvi.

• Kalibracija obremenitve: Postavite standardne uteži 10 %, 50 % in 100 % nazivne obremenitve zaporedno, zapišite izhodne signale v vsaki točki, popravite linearno napako prek kalibracijske programske opreme in zagotovite, da napaka ≤ dovoljena vrednost ustreznega razreda natančnosti (razred C3 ≤ ±0,02 %FS).

• Dinamično razhroščevanje: V dinamičnih scenarijih, kot je nadzor napetosti, prilagodite frekvenco filtriranja instrumenta (5–12 Hz), da uravnotežite hitrost odziva in stabilnost podatkov ter se izognete lažnim alarmom, povzročenim s hitrimi nihanji.

3) Redna vzdrževanja

• Redni pregled: Mesečno očistite površino senzorja, preverite, ali je navojna povezava ohlapna; enkrat na četrtletje izvedite ničelno kalibracijo, enkrat letno pa celotno kalibracijo v polnem obsegu in zabeležite kalibracijske podatke za prihodnjo uporabo.

• Odpravljanje napak: Ko pride do odmika podatkov, najprej preverite napetost napajanja (stabilna pri 12–24 V enosmernega toka); kadar ni izhodnega signala, preverite, ali je kabel prekinjen ali ali je senzor preobremenjen (preobremenitev nad 200 % nazivne obremenitve lahko povzroči poškodbo).

6. Metoda izbire (natančno usklajevanje z zahtevi)

1) Določitev osnovnih parametrov

• Izbira obsega: Izbirajte model glede na 1,2–1,5-kratno dejansko največjo vrednost sile (npr. če je največja vlečna sila 8 t, izberite senzor 10–12 t). Za primere vlečnih sil dodatno rezervirajte 10 % meje za preobremenitev, da se izognete poškodbam zaradi udarnih obremenitev.

• Razred natančnosti: Za laboratorijsko testiranje izberite razred C2 (napaka ≤ ±0,01 %NS), za industrijsko merilništvo razred C3 (napaka ≤ ±0,02 %NS) in za splošno nadzorovanje razred C6 (napaka ≤ ±0,03 %NS). • Vrsta signala: Za tradicionalne tehtne instrumente izberite analogni signal (4–20 mA), za inteligentne sisteme digitalni signal (RS485) ter za industrijske IoT scenarije inteligentne modele z brezžičnim prenosom (WiFi/4G).

2) Izbira glede na prilagodljivost okolju

• Temperatura: Izberite običajne modele za normalne pogoje (-20 °C ~ 60 °C), modele z visokotemperaturno kompenzacijo za visokotemperaturne pogoje (60 °C ~ 100 °C) in modele, odporne proti nizkim temperaturam, za nizkotemperaturne pogoje (-40 °C ~ -20 °C).

• Sredstvo: Izberite jekleno zlitino (površina prekrita s prašnim premazom) za suhe okolja, nerjaveče jeklo 304 za vlažna/živilska industrijska okolja ter nerjaveče jeklo 316L za okolja z kemično korozijo.

• Zaščitni razred: ≥IP65 za notranja suha okolja, ≥IP67 za zunanja/vlažna okolja ter ≥IP68 za podvodna ali prašna intenzivna okolja.

3) Namestitev in združljivost sistema

• Način vgradnje: Izberite zankaste prikljuke za primere vlečne sile, vijakasto pritrditev za primere tlaka ter modele z vodilnimi čepi za primere poševnih sil; pri omejenem prostoru dajte prednost kompaktnim modelom z dolžino ≤50 mm.

• Kompatibilnost: Preverite, ali signal senzorja ustreza komunikacijskemu protokolu obstoječega instrumenta/PLC-ja. Ko več senzorjev deluje skupaj, izberite digitalne modele, ki podpirajo nastavitev naslova, da se izognete konfliktom signalov.

4) Potrditev dodatnih zahtev

• Zahtevi za certifikacijo: V scenarijih s protibljuščnim varovanjem so potrebni certifikati Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, v prehranski industriji so potrebni certifikati FDA/GMP, v merilnih scenarijih pa certifikat CMC.

• Posebne funkcije: Za spremljanje dinamičnega napetosti izberite modele z odzivnim časom ≤5 ms, za oddaljeno spremljanje modele z modulom NB-IoT ter higienske modele brez mrtvih kotov in polirane površine (Ra ≤0,8 μm) za higienske pogoje.

Povzetek

Obremenitvene celice tipa S imajo »dvosmerno nosilnost sile, fleksibilno namestitev in visoko natančnost pri majhnih obremenitvah« kot ključne prednosti, predvsem pa rešujejo težave, kot so dvosmerno spremljanje sile, vgradnja v zapletenih pogojih in natančna regulacija pri majhnih obremenitvah. Uporabniška izkušnja je osredotočena na enostavno uporabo, vzdrževanje brez skrbi ter odlično prilagodljivost različnim scenarijem. Pri izbiri obremenitvene celice je najprej potrebno pojasniti merilni razpon, točnost, smer sile in zahteve glede okolja, nato pa se odločiti na podlagi združljivosti s sistemom in dodatnih funkcij. Med uporabo je treba izogibati stranskim silam in preobremenitvam ter redno kalibracijo strogo upoštevati, da zagotovimo dolgotrajno stabilno delovanje. Primerna je za aplikacije, kot so merjenje napetosti, tehtanje na obešalih in tehtne naprave za majhne obremenitve ter predstavlja najprimernejšo rešitev za senzorje v primerih srednjih do nizkih obremenitev in dvosmernega spremljanja sile.

Podrobnostni prikaz

Parametri