Elastomer senzorja CZL201

Predstavitev produkta

Nosilni člen oblike žice je silovno občutljiv detekcijski element, ki temelji na principu upornosti pri obremenitvi, pri čemer je elastomer oblike žice njegova osrednja struktura. Ko nanj deluje sila, deformacija elastomera povzroči spremembo upornosti tenzometra, ki se nato pretvori v merljiv električni signal. Kombinira prednosti, kot so kompaktna konstrukcija in izjemna odpornost proti ekscentričnim obremenitvam, zato se pogosto uporablja v tehtnih scenarijih s srednjimi do nizkimi obremenitvami in omejenim prostorom. V nadaljevanju podajamo podrobno razlago od osnovnih dimenzij naprej, da bi izpolnila potrebe izdelek izbire, tehnične ocene in pisanja rešitev:

1. Značilnosti in funkcije izdelka

Jedrske značilnosti

• Konstrukcijski dizajn: Uporablja strukturo integriranih žic (obroč in glavni del sta povezana s žicami, višina pa se običajno giblje med 20 in 80 mm), ki jo karakterizira enakomerna porazdelitev togosti, odlična odpornost proti ekscentričnim obremenitvam/stranskim silam (zmožna prenesti ekscentrično obremenitev ±15 % do ±20 % nazivne obremenitve), učinkovito razprševanje udarcev nestenih obremenitev ter odlična stabilnost pri prenašanju sil.

• Natančnostne lastnosti: Natančnostni razredi segajo od C2 do C6, pri čemer glavni modeli dosegajo raven C3. Napaka nelinearnosti ≤ ±0,02 %NS, napaka ponovljivosti ≤ ±0,01 %NS, drift ničle je omejen na ≤ ±0,003 %NS/°C ter ohranjanje dobre natančnosti v primeru dinamičnih prekinjenih obremenitev.

• Materiali in zaščita: Elastomer se pogosto izdeluje iz jeklenih zlitin (trdnost pri raztezanju ≥ 900 MPa) ali nerjavnega jekla 304/316L, površina pa je pasivirana ali prekrita s plastjo niklja za izboljšano odpornost proti koroziji; stopnja zaščite je običajno IP66/IP67, posebni prilagojeni modeli pa lahko dosegajo IP68, primerni za vlažna in prahasta industrijska okolja.

• Kompatibilnost namestitve: Zgornja in spodnja končna ploskev uporabljata vijak za pritrditev ali priključek s prirobnico, pri čemer nekateri modeli podpirajo navojno prilagoditev, nizek montažni profil (minimalno do 18 mm), primerni za ozka mesta, ki so predvsem izpostavljena navpičnim silam, in se lahko uporabljajo samostojno ali v več kombinacijah.

JEDRNE FUNKCIJE

• Zaznavanje teže/vrednosti sile: Podpira statično tehtanje in kvazidinamično tehtanje (čas odziva ≤ 8 ms), z merilnim območjem od 0,1 t do 200 t, pri čemer so tipične aplikacije osredotočene na območje od 1 t do 50 t. Nekateri prilagojeni modeli lahko izpolnjujejo posebne zahteve nad 200 t.

• Izhodni signal: Omogoča standardne analognе signale (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) in digitalne signale (RS485/Modbus RTU), pri čemer nekateri inteligentni modeli podpirajo protokol CANopen, kar omogoča neposredno povezavo s PLC, DCS in sistemi za upravljanje tehtanja.

• Dodatne funkcije: Vgrajena kompenzacija temperature na širokem območju (-30 °C - 80 °C), ima zaščito pred preobremenitvijo (150 % - 250 % nazivne obremenitve), eksplozijsko varni modeli so certificirani z Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, nekateri modeli pa imajo vgrajeno konstrukcijo za zaščito pred izvlečenjem kabla.

• Dolgoročna zanesljivost: Življenjska doba zaradi utrujanja ≥ 10⁷ ciklov obremenitve, odlična stabilnost pri neprekinjenem delovanju pri nazivni obremenitvi, letni drift ≤ ±0,015 % FS, primerno za dolgotrajno neprekinjeno delovanje v industrijskih primerih.

2. Osnovni rešeni problemi

• Netočna meritev pri obremenitvi s stranskega položaja: Z namenom odpraviti problem prevelike napake tradicionalnih senzorjev pri obremenitvah, ki niso osne, je s pomočjo optimizacije prenosa sile v žični konstrukciji napako zaradi stranske obremenitve zmanjšana na ±0,03 % NS, s čimer se rešujejo težave z natančnostjo v primerih, kot so sila s stranskega položaja in udarnost materiala.

• Težava namestitve v omejenih prostorih: Zahvaljujoč svojim konstrukcijskim lastnostim »kratek in debele« (premer 50 - 200 mm, višina 20 - 80 mm) rešuje težave prilagoditve namestitve v scenarijih z omejenim prostorom, kot so znotraj opreme, majhne tehtnice in vdelane tehtne module, brez potrebe po dodatnem nepotrebnem prostoru.

• Nagnjen poškodbam zaradi vibracij in udarcev : Porazdelitev napetosti pri elastičnem delu žličaste konstrukcije je bolj enakomerna, odpornost proti udarcem pa se izboljša za več kot 30 % v primerjavi s senzorji stolpične oblike, kar učinkovito preprečuje trajno deformacijo senzorja v primerih mehanskih vibracij ali udarcev padajočih materialov ter podaljša njegovo življenjsko dobo.

• Nezadostna prilagodljivost različnim scenarijem: Z izboljšavo materiala (npr. nerjavno jeklo 316L) in okrepljeno zaščito (IP68) rešuje problem korozije senzorjev v vlažnih in korozivnih okoljih, kot so predelava hrane in kemično doziranje, medtem ko izbruhno varna izvedba izpolnjuje varnostne zahteve v vnetljivih in eksplozivnih okoljih.

• Zapletena integracija sistema in povezovanje: Podpira več vrst izhodnih signalov in glavne industrijske protokole, rešuje težave z združljivostjo z različnimi znamkami PLC-jev (npr. Mitsubishi, Schneider) in tehtnimi instrumenti ter zmanjšuje vložke v vmesno opremo, kot so pretvorniki signalov.

3. Uporabniško izkušnjo

• Priročnost namestitve: Standardizirane montažne luknje na koncu in referenčne površine za pozicioniranje ter namenska tesnila in pritrdilni vijaki omogočajo vodoravno pozicioniranje brez potrebe po profesionalnih kalibracijskih orodjih, namestitev in zagon posameznega senzorja pa lahko ena oseba konča v 30 minutah.

• Uporaba in umerjanje: Podpira enojno ničlanje in dvotočkovno kalibracijo na instrumentu, poenostavi postopek kalibracije (zahteva le standardne uteži 20 % in 100 % nazivne obremenitve), digitalni model pa omogoča oddaljeno kalibracijo in nastavitev parametrov prek programske opreme na glavnem računalniku, s čimer zmanjša zahtevnost upravljanja.

• Nizki stroški vzdrževanja: Popolnoma tesna konstrukcija zmanjša prodor prahu in vlage, letna povprečna stopnja okvar je ≤0,3 %; priključna blokada ima proti razrahljavanju zasnovano konstrukcijo, kabelski vmesnik pa ima vodotesno in prahotesno tesnjenje, za kar je v vsakodnevni uporabi potrebno le četrtletno čiščenje in pregled ničelne točke, vzdrževalni del je zato majhen.

• Povratna informacija podatkov: Nihanje statičnih tehtnih podatkov je ≤±0,005 %NS, pri kvazidinamičnih scenarijih ni opaznega zamujskanja; digitalni model ima vgrajen modul za diagnostiko napak, ki omogoča takojšnje poročanje o preobremenitvi, prekinitvi, nenavadeni temperaturi in drugih stanjih, kar olajša hitro lokalizacijo težav.

• Izkustvo združljivosti: Kompatibilen je z več kot 95 % tehtnih krmilnih naprav na tržišču, podpira avtomatsko porazdelitev obremenitve pri vzporedni uporabi več senzorjev, brez potrebe po dodatnih izravnavalnikih; pametni model se lahko neposredno poveže s platformo industrijskega interneta stvari za dosego oddaljenega nadzora podatkov.

4. Tipični primeri uporabe

1) Proizvodnja industrijske tehtne opreme
• Majhne in srednje platformne tehtnice / talne tehtnice: Osnovne senzorske enote za platformne in talne tehtnice 1–50 t, z kompaktno konstrukcijo, primerno za notranjo vgradnjo v tehtno opremo ter z lastnostmi proti ekscentričnim obremenitvam, ki zagotavljajo doslednost natančnosti na različnih položajih tehtanja (npr. cenikalne platformne tehtnice za trgovine, talne tehtnice za obračunovanje v delavnicah).
• Prilagojena tehtna oprema: Uporabljena za eksplozijsko varne elektronske tehtnice in kemične tehtnice, odporne proti koroziji; material 316L + certifikat za eksplozijsko varnost lahko izpolnjuje zahteve posebnih panog, žarostopna konstrukcija pa se prilagaja raznovrstnim konstrukcijskim rešitvam tehtne opreme.

2) Inženiring in gradbena mehanizacija
• Tehtanje ložilnikov / lopat: Nameščeno v hidravlični sistem vedra, posredno tehtanje z detektiranjem hidravličnega tlaka, žičnata konstrukcija pa omogoča visoko odpornost proti vibracijam in udarom, prilagodljivost trdim obratovalnim pogojem gradbenih strojev, natančnost pa doseže ±0,5 % NS.
• Nadzor tlaka na hidravličnih nosilih: Nadzor delovnega upora hidravličnih nosil v premogovnih jamah, uporaba eksplozijsko varnih senzorjev s platišči z zaščitnim razredom IP67, ki omogoča dolgotrajno stabilno delovanje v prašnih in vlažnih okoljih ter zagotavlja podatkovno podporo za varnost nosil.

3) Kontrola industrijskih procesov
• Tehtanje majhnih in srednje velikih rezervoarjev/zaprtih silov: Tehtanje dozirnih rezervoarjev in pomožnih silov v farmacevski in prehranski industriji, s 4 senzorji, simetrično nameščenimi; značilnost proti ekscentričnim obremenitvam odpravlja težavo premika težišča rezervoarja, v sodelovanju s sistemom krmiljenja omogoča natančno doziranje.
• Tehtanje pakirnih strojev: Dinamični tehtalni moduli za pakirne stroje za delce in napajalne stroje za tekočine, s časom odziva ≤8 ms, da izpolnijo zahteve visokohitrostnega pakiranja, natančnost pa je nadzorovana znotraj ±0,1 % NS, kar zagotavlja skladnost s pakirnimi metrološkimi zahtevami.

4) Preizkušanje materialov in oprema za znanstvenoraziskovalne namene
• Vlečni/tlačni preizkusni stroji: Merjenje statične sile pri mehanskih preizkusih materialov, natančnost ranga C2 izpolnjuje zahteve preizkušanj na ravni raziskav, obročasta konstrukcija pa zagotavlja enakomerno porazdelitev napetosti, s čimer se zagotovi ponovljivost in natančnost preskusnih podatkov.
• Oprema za preizkušanje utrujenosti: Nadzor obremenitve pri preizkušanju življenjske dobe zaradi utrujanja komponent, s cikličnim življenjem ≥10⁷ krat in stabilnimi mehanskimi lastnostmi, ki lahko zadostijo potrebam dolgotrajnih preskusnih eksperimentov.

5) Posebne industrijske uporabe
• Prehrambna in farmacevtska industrija: Senzorji iz higienskega nerjavnega jekla 316L, z polirano površino (Ra ≤ 0,8 μm), skladni z standardi GMP, uporabljeni pri tehtanju surovin, doziranju končnih izdelkov in drugih procesih, kar omogoča lažje čiščenje in dezinfekcijo.
• Rudarstvo in metalurgija: Visokotemperaturni špičasti senzorji (kompenzacija temperature -40 °C~120 °C), uporabljeni v opremi za razvrščanje rude in za tehtanje metalurških peči, ki se prilagodijo uporabnim zahtevam v visokotemperaturnih in prahastih okoljih.

5. Navodila za uporabo (praktični vodnik)

1) Postopek namestitve

• Priprava: Očistite površino za namestitev (prepričajte se, da je ravna in brez grudic, z napako ravnosti ≤0,05 mm/m), pregledajte videz senzorja (elastomer naj bo brez deformacij, kabel nepoškodovan) ter preverite združljivost specifikacij priključnih vijakov s senzorjem.

• Pozicioniranje in pritrjevanje: Senzor postavite navpično na nosilno podlago, da se obremenitev prenaša osno, privijte ga s ključem za navor glede na določeni navor (priporočeno 15–40 N·m za senzorje iz jeklenih zlitin, 10–30 N·m za senzorje iz nerjavnega jekla) in se izogibajte prevelikemu privijanju, da ne poškodujete elastomera.

• Specifikacije ožičenja: Za analogni signale sledite načelu ožičenja »rdeče - napajanje +, črno - napajanje -, zeleno - signal +, belo - signal -«; za digitalne signale priključite ustrezen kontakt v skladu s protokolom Modbus; ožičenje naj bo oddaljeno od močnih virov elektromagnetnih motenj (npr. pretvornikov frekvence in visokonapetostnih kablov), razdalja ≥15 cm.

• Zaščitna obravnava: Pri namestitvi v zunanjih ali vlažnih okoljih uporabite vodotesne razdelilne škatle za tesnjenje priključkov kablov, na izpostavljene dele senzorja pa lahko namestite tudi pokrove proti prahu; v korozivnih okoljih nanašite poseben protikorozijski premaz na nepodprte površine.

2) Kalibracija in testiranje

• Kalibracija ničle: Vklopite napajanje in segrejte 20 minut, nato prek tehtnice ali glavnega računalnika izvedite ukaz »kalibracija ničle«, da zagotovite, da je izhodni signal pri ničli znotraj ±0,002 %NS; če je odstopanje preveliko, preverite ravnotežje namestitve.

• Kalibracija obremenitve: Postavite standardne uteži 20 % in 100 % nazivne obremenitve zaporedno, zapišite vrednosti izhodnega signala senzorja, popravite linearno napako s pomočjo kalibracijske programske opreme in zagotovite, da je napaka na vsaki točki obremenitve ≤ dovoljeni vrednosti ustreznega razreda natančnosti (npr. ≤±0,02 %NS za razred C3).

• Dinamično testiranje: V kvazidinamičnem scenariju prilagodite filtrske parametre instrumenta (frekvenca filtriranja 8–15 Hz), preskusite hitrost odziva senzorja in stabilnost podatkov ter izognite se nihanjem signala, ki jih povzroča vpliv materiala.

3) Redna vzdrževanja

• Redna preverja: Mesečno očistite prah in olje s površine senzorja, preverite tesnost priključkov ožičenja; vsakih šest mesecev izvedite ničelno kalibracijo ter enkrat letno celotno merilno kalibracijo in preskuse zmogljivosti.

• Odpravljanje napak: Če pride do odmika podatkov, najprej preverite napetost napajanja (stabilna med 10–30 V enosmernega toka) in ravnost namestitvene površine; če je signal nepravilen, preverite, ali je kabel poškodovan ali ali je tenziometer preobremenjen in poškodovan, in po potrebi zamenjajte senzor.

6. Način izbire (natančno usklajevanje zahtev)

1) Določitev osnovnih parametrov

• Izbira obsega: Izberite model z obsegom 1,3 – 1,6-krat večjim od dejanskega največjega bremena (npr. za največje breme 10 t izberite senzor 13 – 16 t), da pustite zadosten rezervni kapacitet za preobremenitve in se izognete poškodbam zaradi udarnih obremenitev.

• Razred natančnosti: Za industrijsko merilno tehniko izberite razred C3 (napaka ≤ ±0,02 %NS); za znanstvenoraziskovalna testiranja izberite razred C2 (napaka ≤ ±0,01 %NS); za splošno nadzorstvo izberite razred C6 (napaka ≤ ±0,03 %NS).

• Vrsta signala: Za tradicionalne nadzorne sisteme izberite analogni signal (4 - 20 mA); za inteligentne IoT sisteme izberite digitalni signal (RS485); za gradbene stroje izberite modele s protokolom CANopen.

2) Izbira glede na prilagodljivost okolju

• Temperatura: Za običajne pogoje (-30 °C ~ 60 °C) izberite običajne modele; za visokotemperaturne pogoje (60 °C ~ 120 °C) izberite modele z visokotemperaturno kompenzacijo; za nizkotemperaturne pogoje (-50 °C ~ -30 °C) izberite modele, odporne proti nizkim temperaturam.

• Sredstvo: Za suhe pogoje izberite jeklene zlitine; za vlažne / rahlo korozivne pogoje izberite nerjaveče jeklo 304; za zelo korozivne pogoje (kislinsko-bazirne raztopine) izberite nerjaveče jeklo 316L ali material Hastelloy.

• Zaščitni razred: Za suhe notranje prostore, ≥IP66; za zunanje/vlažne prostore, ≥IP67; za podvodne ali prašne prostore, ≥IP68.

3) Namestitev in združljivost sistema

• Način vgradnje: Za ožje prostore izberite vijake na koncu ploskve; za primere z velikimi obremenitvami izberite ploščne priključke; če obstaja očitna ekscentrična obremenitev, prednostno izberite izboljšane modele z napako ekscentrične obremenitve ≤ ±0,01 %FS.

• Kompatibilnost: Preverite, ali signal senzorja ustreza protokolu komunikacije obstoječega instrumenta/PLC-ja. Ko se več senzorjev uporablja v kombinaciji, izberite digitalne modele, ki podpirajo naslovno kodiranje, da se izognete konfliktom signalov. 4) Potrditev dodatnih zahtev

• Zahteve za certifikacijo: Za scenarije z eksplozivno varnimi pogoji so potrebne ustrezne certifikacije eksplozivne varnosti (npr. Ex d I za premogovnike, Ex ia IIC T6 za kemično industrijo), za prehrambeno industrijo so potrebne certifikacije FDA/GMP, za merilne scenarije pa certifikacijo CMC

• Posebne funkcije: Za dinamično tehtanje izberite modele z odzivnim časom ≤ 5 ms; za oddaljeno spremljanje izberite inteligentne modele s brezžičnimi moduli LoRa/NB-IoT; za visokotemperaturne scenarije izberite posebne modele s temperaturnimi kompenzacijskimi čipi.

Povzetek

Tehtni senzor z obliko žic ima ključne prednosti »močna odpornost proti neenakomernemu obremenjevanju, kompaktna konstrukcija in visoka stabilnost«, s čimer rešuje težavo natančnega tehtanja pri srednjih in nizkih obremenitvah, omejenem prostoru ter pogoji neenakomernega obremenjevanja. Uporabniška izkušnja se osredotoča na priročno namestitev, vzdrževanje brez skrbi in zanesljive podatke. Pri izbiri je treba prednostno obravnavati štiri osnovne zahteve: merilni razpon, natančnost, namestitveni prostor in okolje, hkrati pa upoštevati združljivost s sistemom in dodatne funkcije. Med uporabo je treba strogo upoštevati načelo namestitve aksialne sile in redno umerjanje, da se zagotovi dolgotrajno stabilno delovanje. Primerno je za industrijske tehtnice, gradbene stroje, krmiljenje procesov in druge področja ter predstavlja idealno rešitev tehtnega senzorja za srednje in nizke obremenitve ter posebne pogoje namestitve.

Podrobnostni prikaz

Parametri