Mehanizem senzorja deformacije PT306

Predstavitev produkta

Jedro senzorja z deformacijskim merilnikom je bistvena funkcionalna komponenta senzorjev z deformacijskim merilnikom. Njegovo osnovno načelo uporablja »efekt deformacije« kovinskih ali polprevodniških materialov – pri katerem se vrednost upora sistematično spremeni, ko se materiali pod vplivom sile deformirajo. S pretvorbo te spremembe upora v merljive električne signale omogoča natančno zaznavanje mehanskih količin, kot so sila, tlak, teža in navor. Kot »srce« senzorja neposredno določa njegove merilne zmogljivosti in se široko uporablja v industrijskih merilnih in krmilnih sistemih, tehtnih sistemih, prometni logistiki, medicinski opremi ter drugih področjih.

1. Osnovne značilnosti in funkcije

1) Prednosti zmogljivosti jedra

• Visoka natančnost in občutljivost: Uporaba natančnostnega kovinskega tenziometri (npr. Kevlar, zlitina Kama) ali polprevodniških tenzometrov, ti komponenti imajo stabilne koeficiente raztezanja z natančnostjo merjenja od ±0,01 %NS do ±0,1 %NS. Zmožni so natančnega zaznavanja majhnih mehanskih deformacij (zaznava ravni mikroraztezanja) in zato idealni za natančne merilne aplikacije.

• Širok razpon prilagodljivosti: Z optimizacijo tehnike lepljenja tenzometrov in izbiro različnih elastičnih senzorskih elementov (npr. nosilcev, stebrov ali obročev) sistem omogoča merilne razpone od gramov do stotine ton. Ta zmogljivost zadostuje tako zahtevam za manjšimi napravami, kot so elektronske tehtnice, kot tudi za večjim industrijskim presom za nadzor.

• Dobra stabilnost in ponovljivost: Elastični občutljivi element je termično obdelan, da se zmanjša drift, povzročen raztezanjem materiala; uporabljen je tenzometer, ki je podvržen visokotemperaturni staritvi in zaščiti s tesnjenjem, da se zagotovi stabilna vrednost upora pri dolgoročni uporabi, napaka pri ponavljanju je manjša od ±0,05 %NS, kar zagotavlja doslednost podatkov.

2) Osnovne funkcionalne zmogljivosti

• Pretvorba mehanskega signala v električnega: Ta proces pretvori fizične količine, kot so zunanje sile in tlaki, v natančne uporne signale z odlično linearnostjo. V kombinaciji s primernimi nadaljnjimi kondicijskimi vezji omogoča standardne industrijske izhode, kot so 4–20 mA in 0–10 V, kar omogoča neposredno vključitev v merilne in krmilne sisteme za digitalno spremljanje mehanskih parametrov.

• Lastnost kompenzacije temperature: Sistem vključuje vgrajene temperaturno kompenzirane tenziometre ali uporablja namensko kompenzacijsko vezje za izravnavanje nihanj okoljske temperature (-20 ℃ do 80 ℃, standardni delovni razpon). Ta mehanizem preprečuje merjenje napak, ki jih povzroča temperaturni drs, in zagotavlja stabilno zmogljivost v celotnem temperaturnem območju.

• Zaščita proti motnjam in zmogljivost: Tenziometer je izoliran in zaprt, površina elastičnega telesa pa je obdelana z metodami protikorozijske zaščite (npr. cinkanje ali prahno prevleko), da odpire vlago in prah v tipičnih industrijskih okoljih. Nekateri visokokakovostni modeli imajo vgrajene sloje elektromagnetne zaščite za zmanjšanje motenj iz električnih omrežij in elektromagnetnih naprav.

3) Značilnosti strukture in integracije

• Kompaktni in hiter načrt: Elastični občutljivi element ima kompaktno strukturo, celoten mehanizem pa meri le nekaj kubičnih centimetrov in je lahke teže. Zato je idealen za vgradnjo v različne senzorje majhnih dimenzij, kot so pametna nosilna naprava in miniaturizirani senzorji tlaka .

• Modularna zasnova: Nekateri sestavni deli imajo standardizirane vmesnike (npr. navojno pritrditev in kontaktne pine), kar omogoča hitro sestavljanje z različnimi ohišji in kondicionirnimi vezji ter tako zmanjšuje stroške razvoja in sestave proizvajalcem senzorjev.

• Zasnova za zaščito pred preobremenitvijo: Elastični občutljivi element je izdelan iz materiala, odpornega na utrujanje, z zmogljivostjo preobremenitve 120 %~200 %NS. Je odporen proti trajnim deformacijam ob sunkovitih udarnih silah, s čimer podaljša življenjsko dobo naprave.

2. Ključne težave v industriji, ki jih je treba odpraviti

Pri mehanskih merjenjih tradicionalni senzorji pogosto srečujejo izzive, kot so neprecizna merjenja, slaba prilagodljivost, kratek življenjski čas in težave pri integraciji. Tehnologija tenziometričnega senzorja posebej odpravlja te ključne težave:

• Rešitev za natančno merjenje: Za odpravo nizke natančnosti in visokih napak pri odčitavanju tradicionalnih mehanskih senzorskih komponent (npr. na osnovi vzmeti ali ročic) ta tehnologija izpolnjuje stroge zahteve glede točnosti podatkov v industrijskih aplikacijah, kot so doziranje materialov in metrološka verifikacija, ter zagotavlja zanesljive rezultate merjenja.

• Omejitev prilagoditve obsega: Odpravlja težavo, da en sam mehanizem ne more izpolnjevati zahtev za več različnih merilnih obsegov. S strukturnimi konstrukcijami različnih elastomerov omogoča prilagoditev merjenja od minimalne sile (npr. tlak v medicinski infuziji) do ekstremne sile (npr. tehtanje mostu) znotraj istega tehničnega okvira, s čimer zmanjša stroške preklapljanja med različnimi scenariji.

• Težave z okoljskimi motnjami: Sistem odpravlja odmik meritev, ki ga povzročajo temperatura, vlažnost in vibracije, tako da uporablja kompenzacijo temperature in tesnilne tehnologije, kar zagotavlja stabilno delovanje v zahtevnih okoljih, kot so delavnice z visoko/nizko temperaturo, vlažni skladišča in stroji z vibracijami (npr. orodni stroji).

• Raziskovalno-razvojne težave proizvajalcev senzorjev: Z namenom reševanja podaljšanih razvojnih ciklov in visokih stroškov jedrnih komponent, modularizirani mehanizmi omogočajo neposredno integracijo, zmanjšujejo stroške izbire materialov in vgradnje tenzometrov ter pospešujejo izdelek komercializacijo.

• Dolgoročna stabilnost: Rešuje kratek življenjski čas tradicionalnih sistemov zaradi utrujenosti in staranja. Materiali, odporni proti utrujanju, in natančna izdelava zagotavljajo povprečni čas med okvarami (MTBF) ≥50.000 ur, s čimer se zmanjšajo stroški vzdrževanja, povezani s pogosto zamenjavo senzorjev.

3. Poudarjeni vidiki uporabniške izkušnje

• Enostavna integracija: Z uporabo standardiziranega konstrukcijskega dizajna in vmesnikov se lahko sestavi s posodami za senzorje in krožnimi moduli brez zapletenih sprememb, združljiv s samodejnimi proizvodnimi linijami. Čas sestave je zmanjšan na manj kot 10 minut, kar znatno poveča proizvodno učinkovitost.

• Prijaznost pri odpravljanju napak: Izhodna upornost kaže odlično linearnost, zaradi česar med odpravljanjem napak ni potrebna zapletena prilagoditev algoritmov. Preprosta kalibracija ničle in obsega zadostuje za delovne zahteve, kar znatno zmanjša operativno zapletenost za tehnično osebje.

• Vzdržljivost: Pri dolgorabni uporabi odmik podatkov ostaja ≤±0,1 %NS/leto, kar odpravlja potrebo po pogostem ponovnem kalibriranju in zmanjšuje obseg vzdrževalnih del. To ga naredi idealnim za oddaleno nadzorovanje brez človeškega nadzora, na primer za nadzor tlaka v cevovodih.

• Stroškovna kontrola: Osnovni materiali (tenzometri, elastomeri) so zreli in na voljo, z standardiziranimi proizvodnimi postopki. V primerjavi s piezoelektričnimi ali kapacitivnimi mehanizmi to zmanjša stroške za 30 % do 50 %, podaljšan življenjski vek pa dodatno zmanjša stroške v celotnem življenjskem ciklu.
• Kompatibilnost s scenariji: Izhodni signal se lahko s preprostim kondicionirnim vezjem pretvori v industrijske standardne oblike, kot sta 4–20 mA ali RS485, kar omogoča brezševno integracijo z glavnimi sistemi PLC in DCS brez potrebe po dodatnih pretvornikih signalov.

4. Tipični primeri uporabe

1) Industrijsko tehtanje in merjenje

• Elektronska tehtna oprema: Kot osrednja komponenta elektronskih ploščadih tehtnic, talnih tehtnic in nadstropnih tehtnic zagotavlja natančno merjenje mase blaga. Široko uporabljana v skladiščih, logističnih parkih in pristaniščih, njena natančnost ustreza standardom za trgovinsko poravnavo.

• Sistem za doziranje spremlja težo materiala v zbiralniku ali količino materiala, vnešenega v avtomatsko opremo za doziranje v kemični industriji in predelavi hrane, ter v sodelovanju s sistemom nadzora omogoča natančno mešanje sestavin, s čimer se izognemo izgubi surovin ali napakam pri razmerjih.

2) Področje nadzora in merjenja mehanskih količin

• Spremljanje strukturnega napetostnega stanja: Ta tehnologija se uporablja pri velikih konstrukcijah, kot so mostovi, stavbe in lopatice vetrnih turbin. Zajema realnočasne mehanske signale iz deformacij konstrukcij in zagotavlja pomembne podatke za oceno varnosti konstrukcij.

• Spremljanje obremenitve: Nameščeno na vretenu orodne mašine, sklepih robotov, kavlju dvigala itd., za spremljanje sprememb obremenitve med obratovanjem in preprečevanje poškodb opreme zaradi preobremenitve.

3) Zaznavanje tlaka in sile

• Industrijski senzorji tlaka: Kot osnovne komponente v hidravličnih in pneumatskih sistemih spremljajo tlak v cevovodih in valjih, da zagotovijo stabilno delovanje sistema, na primer v hidravličnih sistemih strojev za brizganje.

• Medicinski sistemi za zaznavanje sile: Ti sistemi spremljajo sile pri kirurških posegih in rehabilitaciji s pomočjo robotov, da zagotovijo natančnost in varnost, na primer nadzor povratne sile pri ortopedskih operacijah.

4) Promet in logistika

• Tehtanje vozil: Uporablja se v dinamičnih tehtalnih sistemih (npr. postajah za nadzor preobremenjenosti na avtocestah) in tovornih tehtnicah za spremljanje skupne teže vozila in obremenitve osi, s čimer preprečuje poškodbe cest zaradi preobremenjevanja.

• Oprema za razvrščanje pošiljk: V avtomatiziranih linijah za razvrščanje razvršča pošiljke glede na težo s pomočjo realnega spremljanja, kar poveča učinkovitost razvrščanja.

5) Potrošniška elektronika in pametni napravi

• Pametna nosilna oprema: Te naprave, kot so števci korakov in zdravstvene tehtnice, spremljajo telesno težo in sile med vadbo, da podpirajo analizo zdravstvenih podatkov.

• Naprave za pametne domove: Na primer, senzorji sile prijema v pametnih vratah ključeh in zaznavanje trkov v robotskih sesalnikih za prah – te tehnologije izboljšujejo inteligentno interakcijo naprav.

Povzetek

Jedra senzorjev z upornimi tenzometri, ki se razlikujejo po »visoki natančnosti, širokem merilnem obsegu in cenovni učinkovitosti«, so postala osnova senzorskih produktov, saj rešujejo izzive natančnosti, stabilnosti in integracije pri mehanskih meritvah. Zreli tehnični okvir, enostavna uporaba in široka uporabnost jim zagotavljajo neprecenljivo vlogo v panogah, kot so proizvodnja, zdravstvo, promet in potrošniška elektronika, kjer zagotavljajo zanesljivo čutjenje za avtomatizirane sisteme merjenja in nadzora.

Podrobnostni prikaz

Parametri