Tehtnica z žico CZL204

Predstavitev produkta

Tipa Spoke merilnih celicah so elementi za zaznavanje sile, ki delujejo na principu tenzio-odpornosti, pri čemer je jedro elastomer oblike spoke. Ko deluje sila, deformacija elastomera povzroči spremembo upornosti tenzometra, ki se nato pretvori v merljene električne signale. Kombinirajo prednosti, kot so kompaktna konstrukcija in izjemna odpornost proti ekscentričnim obremenitvam, pogosto pa se uporabljajo v tehtnih scenarijih s srednje do nizkimi obremenitvami in omejenim prostorom. 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 strukturo s primiki (obroč in glavina sta povezana s primiki, višina pa se običajno giblje med 20 in 80 mm), ki ima enakomerno porazdeljeno togost, odlično odpornost proti ekscentričnim obremenitvam / stranskim silam (zmožna prenesti ekscentrično obremenitev ±15 % - ±20 % nazivne obremenitve), učinkovito razpršuje udarce neosnih obremenitev ter zagotavlja trdno stabilnost nosilnosti.

• Točnostna zmogljivost: Razred točnosti zajema C2 - C6, pri čemer dosegajo najpogostejši modeli raven C3. Napaka nelinearnosti ≤ ±0,02 %NS, napaka ponovljivosti ≤ ±0,01 %NS, ničelni drs nadzorovan znotraj ≤ ±0,003 %NS/°C ter dobra ohranitev točnosti v primeru dinamičnih prekinjenih obremenitev.
• Material in zaščita: Elastomer običajno uporablja legirano jeklo (trdnost pri raztezanju ≥ 900 MPa) ali nerjaveče jeklo 304/316L, pri čemer je površina pasivirana ali nikeljirana za izboljšanje odpornosti proti koroziji; zaščitni razred je ponavadi IP66/IP67, posebni prilagojeni modeli pa lahko dosegajo IP68, primerni za vlažna in prahasta industrijska okolja.
• Kompatibilnost namestitve: Zgornje in spodnje končne ploskve uporabljajo vijak za pritrditev ali flensko povezavo, nekateri modeli podpirajo tudi navojno prilagoditev. Višina namestitve je nizka (minimalno 18 mm), primerna za ozka mesta, ki so predvsem izpostavljena navpičnim silam, in se lahko uporablja samostojno ali v več kombinacijah.

Osnovna funkcija

• Zaznavanje teže/vrednosti sile: Podpira statično tehtanje in kvazi-dinamično tehtanje (čas odziva ≤ 8 ms), z merilnim območjem od 0,1 t do 200 t. Redne aplikacije so osredotočene na območje od 1 t do 50 t, nekateri prilagojeni modeli pa lahko izpolnjujejo posebne zahteve nad 200 t.
• Izvirni signal: Ponuja standardne analognе signale (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) in digitalne signale (RS485/Modbus RTU). Nekateri inteligentni modeli podpirajo protokol CANopen ter se lahko neposredno povežejo s PLC, DCS in sistemom za tehtanje.
• Dodatne funkcije: Vgrajena kompenzacija temperature v širokem temperaturnem 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 konstrukcijo kabla proti lomu.
• 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

• Natančno merjenje pri ekscentričnih obremenitvah: Z namenom odprave problema prevelike napake tradicionalnih senzorjev ob neaksialnih obremenitvah, prek optimizacije prenosa sile v strukturi žic, je napaka zaradi ekscentrične obremenitve nadzorovana znotraj ±0,03 % NS, s čimer se rešijo težave z natančnostjo v primerih, kot so ekscentričnost sila in udarnost materiala.
• Težava pri namestitvi v ozkih prostorih: Zahvaljujoč svojim konstrukcijskim lastnostim »kratek in debel« (premer 50–200 mm, višina 20–80 mm) rešuje težave prilagoditve namestitve v scenarijih z omejenim prostorom, kot so notranjost opreme, majavni merilni instrumenti in vdelani tehtalni moduli, brez potrebe po dodatnem nepotrebnem prostoru.
• Nagnjenost po poškodbah ob vibracijah in udarcih: Porazdelitev napetosti pri elastičnem elementu oblike kraka je bolj enakomerna, njegova udarna trdnost pa se izboljša za več kot 30 % v primerjavi s senzorji stolpnate oblike, kar učinkovito preprečuje trajno deformacijo senzorja v primerih mehanskega tresenja ali udarcev zaradi padca materiala ter podaljša njegovo življenjsko dobo.
• Nezadosten prilagodljivost različnim scenarijem: Z izboljšavo materiala (npr. nerjaveče jeklo 316L) in okrepljeno zaščito (IP68) rešuje problem korozije senzorjev v vlažnih in korozivnih okoljih, kot so predelava hrane in kemična doziranja, medtem ko proti eksploziji varna izvedba izpolnjuje varnostne zahteve v vnetljivih in eksplozivnih okoljih.
• Okorna integracija sistema in povezovanje: Podpira več vrst izhodnih signalov in glavne industrijske protokole, s čimer odpravlja težave z združljivostjo z različnimi blagami PLC-jev (npr. Mitsubishi, Schneider) in tehtnimi instrumenti ter zmanjšuje vložke v vmesno opremo, kot so pretvorniki signalov.

3. Uporabniško izkušnjo

• Vgrajevanje: Standardizirane montažne luknje na končni ploskvi in referenčne površine za pozicioniranje ter posebni tesnilni obroči in pritrdilni vijaki omogočajo vodoravno pozicioniranje brez potrebe po strokovnih kalibracijskih orodjih. Namestitev in zagon enega senzorja lahko ena oseba konča v 30 minutah.
• Delovanje in kalibracija: Podpira enostikalo ničlanje in dvotočkovno kalibracijo instrumenta, kar poenostavi postopek kalibracije (zahtevani so le standardni uteži 20 % in 100 % nazivne obremenitve), digitalni model pa omogoča oddaljeno kalibracijo in nastavitev parametrov prek programske opreme računalnika, s čimer zmanjša stopnjo zahtevnosti upravljanja.
• Nizki stroški vzdrževanja: Popolnoma tesna konstrukcija zmanjšuje prodor prahu in vlage, s povprečno letno stopnjo okvar ≤ 0,3 %; priključni blok uporablja proti razrahljajočo konstrukcijo, vmesnik kabla pa ima vodotesno in prahotesno tesnenje. V vsakodnevni uporabi je potrebno le četrtletno čiščenje in pregled ničelne točke, kar pomeni nizek vzdrževalni obseg.
• Povratne informacije o podatkih: Nihanje statičnih podatkov o tehtanju ≤ ±0,005 % n.v., brez opaznega zakasnitve v kvazidinamičnih pogojih; digitalni model ima vgrajen modul za diagnostiko napak, ki omogoča takojšnje sporočanje preobremenitve, prekinitve, nenavadne temperature in drugih stanj, kar olajša hitro ugotavljanje težav.
• Izkušnja s kompatibilnostjo: Kompatibilen z več kot 95 % naprav za merjenje teže na tržišču, podpira avtomatsko porazdelitev obremenitve pri vzporedni uporabi več senzorjev, zaradi česar ni potrebe po dodatnih izravnalnikih; pametni model se lahko neposredno poveže z industrijsko IoT platformo za oddaljeno spremljanje podatkov.

4. Tipični primeri uporabe

1) Proizvodnja industrijske tehtne opreme

• Ploščatim tehtnice srednje in majhne velikosti / talne tehtnice: Osnovne senzorske enote za ploščate in talne tehtnice 1–50 t, z kompaktno konstrukcijo, primerno za vgrajevanje v notranjost tehtne opreme ter lastnostmi proti ekscentričnim obremenitvam, ki zagotavljajo nespremenjeno natančnost na različnih položajih tehtanja (npr. cenikalne ploščate tehtnice za trgovine in talne tehtnice za obračun 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 lovljencev/lopatic: Nameščeno v hidravlični sistem vedra, posredno tehtanje z odkrivanjem hidravličnega tlaka, struktura s platišči ima močne lastnosti proti vibracijam in udarom, prilagojena za trdo delovno okolje gradbenih strojev, z natančnostjo do ±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) Krmiljenje industrijskih procesov

• Tehtanje majhnih in srednje velikih rezervoarjev/zaprtih silov: Tehtanje dozirnih rezervoarjev in medpomnilniških silov v farmacevtski in prehranski industriji, s 4 senzorji simetrično nameščenimi, lastnostmi proti ekscentričnim obremenitvam, ki rešujejo težavo zamika težišča rezervoarjev za materiale, v sodelovanju s sistemom nadzora za doseganje natančnega doziranja.

• Tehtanje pakirnih strojev: Dinamični tehtalni moduli za pakirne stroje za delce in napajalnike tekočin, s časom odziva ≤8 ms za izpolnjevanje zahtev visokohitrostnega pakiranja, natančnost pa je nadzorovana znotraj ±0,1 % NS za zagotavljanje skladnosti merjenja pri pakiranju.

4) Preizkušanje materialov in oprema za znanstvenoraziskovalne namene

• Vlečni/tlačni preizkuševalni stroji: Merjenje statične sile pri mehanskem preizkušanju materialov, točnost ranga C2 lahko izpolnjuje zahteve za raziskovalno raven preizkušanja, špicasta konstrukcija pa zagotavlja enakomerno porazdelitev napetosti, kar zagotavlja ponovljivost in natančnost preizkusnih podatkov.

• Oprema za preizkušanje utrujenosti: Nadzor obremenitve pri preizkušanju življenjske dobe zaradi utrujanja komponent, s cikličnim življenjem ≥10⁷ krat in stabilnimi mehanskimi lastnostmi, sposobna izpolnjevati potrebe dolgoročnih preizkusnih eksperimentov.

5) Posebne industrijske uporabe

• Prehranska in farmacevtska industrija: Senzorji iz higienskega nerjavnega jekla 316L, s polirano površino (Ra ≤0,8 μm), ki ustreza standardom GMP, uporabljajo se za tehtanje surovin, doziranje končnih izdelkov in druge procese, omogočajo enostavno čiščenje in dezinfekcijo.

• Rudarstvo in metalurgija: Visokotemperaturni špičasti senzorji (kompenzacija temperature -40 °C~120 °C), uporabljeni za opremo za razvrščanje rude in tehtanje v željeznih pečeh, primerni za delovanje 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 žlebov, z napako ravnosti ≤0,05 mm/m), preverite videz senzorja (elastomer naj bo brez deformacij, kabel nepoškodovan) ter preverite združljivost specifikacij pritrdilnih vijakov s senzorjem.

• Pozicioniranje in pritrjevanje: Senzor postavite navpično na nosilno podlago, da se obremenitev prenese aksialno, z uporabnim ključem ga privijte s predpisanim navorom (pri senzorjih iz jeklenih zlitin priporočamo 15–40 N·m, pri nerjavnem jeklu pa 10–30 N·m) in se izogibajte prevelikemu privijanju, ki bi lahko poškodovalo elastomer.

• Določila za ožičenje: Za analognih signalov sledite načelu ožičenja »rdeča – napajanje +, črna – napajanje –, zelena – signal +, bela – signal –«; za digitalne signale priključite ustrezne pine v skladu s protokolom Modbus; ožičenje naj bo oddaljeno od močnih virov elektromagnetnih motenj (npr. frekvenčnih pretvornikov in visokonapetostnih kablov), razdalja ≥15 cm.

• Zaščitna obravnava: Pri namestitvi v zunanjih ali vlažnih okoljih uporabite vodotesno razdelilno škatlo za tesnjenje priključkov kablov, na izpostavljen del senzorja pa lahko namestite tudi pokrov proti prahu; v korozivnem okolju se na nepodprte površine nanaša poseben protikorozijski premaz.

2) Kalibracija in testiranje

• Ničelna kalibracija: Vklopite napajanje in segrevajte 20 minut, izvedite ukaz »ničelna kalibracija« prek tehtnega instrumenta ali glavnega računalnika, da zagotovite, da je ničelni izhod znotraj ±0,002 %NS; če je odstopanje preveliko, preverite namestitev in vodoravnost.

• 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 krmilne sisteme izberite analogni signal (4–20 mA); za pametne 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 navadne 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 notranje suhe prostore, ≥ IP66; za zunanje/vlažne prostore, ≥ IP67; za podvodne ali prašne prostore, ≥ IP68.

3) Namestitev in združljivost sistema

• Način namestitve: za ozke prostore izberite vijake na koncu ploskve; za primere z velikimi obremenitvami izberite priključke s flenco; če obstaja pomembna ekscentrična obremenitev, dajte prednost izboljšanim modelom z napako ekscentrične obremenitve ≤ ±0,01 %FS.

• Združljivost: Preverite, ali signal senzorja ustreza komunikacijskemu protokolu obstoječega instrumenta/PLC-ja. Če se več senzorjev uporablja skupaj, izberite digitalne modele, ki podpirajo naslovno kodiranje, da se izognete konfliktom signalov. 4. Potrditev dodatnih zahtev

• Zahteve po certifikaciji: za eksplozijsko varne aplikacije so potrebne ustrezne certifikacije (npr. Ex d I za premogovnike, Ex ia IIC T6 za kemično industrijo), za živilsko industrijo so potrebne FDA/GMP certifikacije, za merilne aplikacije pa certifikacija 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

Celica za merjenje obremenitve tipa žice ima »močno odpornost proti ekscentrični obremenitvi, kompaktno strukturo in visoko stabilnost« kot osnovne prednosti ter se predvsem ukvarja s točnim tehtanjem pri srednjih do nizkih obremenitvah, omejenem prostoru in ekscentričnih obremenitvah. Uporabniška izkušnja je osredotočena na enostavno namestitev, vzdrževanje brez skrbi in zanesljive podatke. Pri izbiri modela je potrebno najprej pojasniti štiri osnovne zahteve glede obsega, natančnosti, namestitvenega prostora in okolja, nato pa sprejeti odločitev v povezavi s kompatibilnostjo sistema in dodatnimi funkcijami; med uporabo je treba strogo upoštevati načelo namestitve aksialne sile in določila za redno kalibracijo, da se zagotovi dolgoročno stabilno delovanje. Primerna je za industrijske tehtnice, gradbene stroje, krmiljenje procesov in druge panoge ter predstavlja idealno rešitev za senzorje tehtanja pri srednjih do nizkih obremenitvah in posebnih pogojih namestitve.

Podrobnostni prikaz

Parametri