Сензор за мерење масе са конзолном гредом CZL803

Конзолна теговна ћелија је елемент за детекцију силе осетљив на деформацију, заснован на принципу отпорности истегнућа, са еластичним телом у облику конзолне греде која је фиксирана на једном крају и слободна на другом као својом основном структуром. Када је изложена сили, савијање греде изазива промене отпора у тензометру, које се затим претварају у стандардизоване електричне сигнале. Комбинује предности као што су средњи опсег носивости, флексибилан простор за инсталацију и висока отпорност на ударце, те се широко користи у ситуацијама са концентрисаним силама средњих и ниских оптерећења, као што су индустријски резervoари за материјале, платформске ваге и тракасте ваге. У наставку се детаљно објашњавају основне димензије ради задовољавања потреба производ одабира, техничке процене и писања решења:

1. Карактеристике производа и основне функције

Ključne karakteristike

1) Конструктивни дизајн: Примењује интегрисану конструкцију конзолне греде (дебљина греде 8 - 50 mm, дужина 50 - 300 mm), са више комплета монтажних отвора на непокретном крају ради побољшања стабилности. Напон на оптерећеном крају концентрисан је у средњем делу греде, што омогућава мерење вертикалног концентрисаног оптерећења надоле, са изузетном отпорношћу на удар (подноси тренутни удар 200% - 300% номиналног оптерећења) и високом ефикасношћу преноса напона.

2) Прецизност рада: Класа тачности обухвата C3 - C6, при чему главни модели достигну C3. Грешка нелинеарности ≤ ±0,02%ГВ, грешка поновљивости ≤ ±0,01%ГВ, дрифт нуле ≤ ±0,003%ГВ/℃, а стабилност тачности је боља од сличних сензора у средњим опсезима од 50 kg - 5 t.

3) Материјали и заштита: Еластично тело се обично израђује од легираног челика (Q235, 40CrNiMoA) или нерђајућег челика 304/316L, са обрадом површине путем пескострујне обраде и уклањања рђи + никалним пресвлачењем (легирани челик) или пасивацијом (нерђајући челик); степен заштите је уобичајено IP66/IP67, а код индустријских јачих модела може достићи IP68, погодан за комплексне индустријске услове као што су прашина и влажност.

4) Компатибилност инсталације: Фиксни крај подржава увртање вијком или заваривање, а оптерећени крај се може повезати преко навоја, фланши или притисних глава, погодан за више положаја инсталације на дну, страни и другде на опреми. Могу се користити једина или више јединица паралелно, са високом флексибилношћу комбиновања.

Основне функције

1) Мерење силе средњег опсега: Фокусира се на статичко/квазидинамично мерење средњих и ниских оптерећења (време одзива ≤ 7ms), са опсегом од 50kg до 20t, а типичне примене су у домету од 1t до 10t. Неки моделни тешки изводи могу се проширити до 50t, задовољавајући потребе већине индустријских сценарија са средњим оптерећењем.

2) Стандардизовани излаз сигнала: Обезбеђује аналогне сигнале (4 - 20mA, 0 - 5V, 0 - 10V) и дигиталне сигнале (RS485/Modbus RTU), а неки индустријски модели подржавају HART протокол, омогућавајући директну везу са PLC, DCS и системима за управљање мерењем без додатних модула за кондиционирање сигнала.

3) Функција заштите: Укључује компензацију температуре на широком опсегу (-20℃ ~ 80℃), има заштиту од прекорећења (150% - 250% номиналног оптерећења, са легираним челичним моделима који достигну 300%), експлозивно-безбедни модели су сертификовани према Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, а неки модели укључују спојнице заштићене од повлачења каблова.

4) Дуготрајна поузданост: Vek trajanja usled umora ≥ 10⁶ ciklusa opterećenja, sa godišnjim odstupanjem ≤ ±0,015%NS pod nazivnim opterećenjem, pogodan za scenarije dugotrajnog kontinuiranog rada kao što su industrijske proizvodne linije i nadzor rezervoara za materijal.

2. Основни проблеми који су решени

1) Teškoće pri instalaciji opreme na ivici: Rešavajući ograničenje tradicionalnih senzora koji zahtevaju simetričnu instalaciju, struktura konzolne grede sa „fiksiranim jednim krajem“ može biti direktno instalirana na donjoj ivici opreme ili na strani nosača, čime se rešava problem nedostatka prostora za instalaciju u sredini opreme kao što su silosi i platformske vage.
2) Merenje koncentrovanog opterećenja u srednjem opsegu: U srednjem opsegu od 1t - 10t, kroz optimizovano projektovanje napona u gredi, greška merenja koncentrovanog opterećenja drži se unutar ±0,02%NS, ispunjavajući zahteve za tačnošću u scenarijima srednjeg opterećenja kao što su industrijsko doziranje i vaganje gotovih proizvoda.

3) Oštećenje usled dinamičkog udarnog opterećenja: Карактеристике деформације буфера кочнице еластомера могу ефикасно да апсорбују тренутни удар који настаје услед пада материјала и вибрација опреме, чиме се решавају проблеми лаког оштећења и одступања тачности традиционалних сензора у динамичким условима.

4) Вишесензорско комбиновано мерење: Сензори имају добру конзистентност (грешка ≤ ±0,01%ГВ за исту серију), подржавају 2 - 4 паралелна комбинована мерења, чиме се решавају проблеми сабирања тежине и једнаке тачности у ситуацијама са распоређеним силама као што су велике платформске ваге и силоси.

5) Прилагођеност напорним индустријским условима: Помоћу појачаних легираних челичних материјала и конструкције степена заштите ИП67 и виших, решавају се проблеми корозије сензора и сигнала у срединама са прашином (као што су рудници), влажношћу (као што је хемијска индустрија) и благом корозијом (као што је галванопокривање).

3. Korisničko iskustvo

1) Висока флексибилност инсталације: Стандардизовани навоји за причвршћивање на фиксном крају компатибилни су са разним структурама опреме, што елиминише потребу за професионалним алатима за позиционирање. Инсталирање и калибрисање могу се извршити помоћу нивелира, а једна особа може завршити фиксирање и прикључивање једног сензора у току 20 минута.

2) Лака операција и калибрисање: Подржава једнократно нуловање на мерном инструменту, тротачки процес калибрисања (25%, 50%, 100% номиналног оптерећења) погодан је за средње опсеге, а дигитални модел може да на даљину заврши конфигурисање параметара и калибрисање преко софтвера на главном рачунару.

3) Контролисана цена одржавања: Потпуно запечена структура смањује продирање прашине, са просечном годишњом стопом кварова ≤ 0,5%; основни компоненти ( метери за мерење напетости , terminali) su nezavisno pakovani, a lokalne kvarove je moguće popraviti pojedinačno, bez potrebe za celokupnom zamjenom.

4) Стабилна повратна информација о подацима: Statistička fluktuacija merenja ≤ ±0,005% GS, brzo reaguje bez kašnjenja u kvazi-dinamičkim scenarijima (npr. traka transporter); digitalni model ima ugrađenu funkciju dijagnoze kvara, koja daje trenutna upozorenja za anomalije poput preopterećenja i nedovoljnog napona.

5) Snažna adaptabilnost kombinovanja: Kada su više senzora povezani paralelno, podržava automatsku raspodelu opterećenja, eliminaciju potrebe za dodatnim usmerivačem, prilagođavanje zahtevima dizajna platformskih vaga i silosa različitih veličina i smanjenje teškoće integracije sistema.

4. Типичне примене

1) Vaganje industrijskih silosa/skladišta
• Rezervoari za hemijske sirovine: Vaganje rezervoara za skladištenje hemijskih sirovina od 1 - 10 t, 2 - 4 senzora sa konzolnim nosačem simetrično postavljena na postolju rezervoara, legirani čelik otporan na koroziju, zaštita IP67 pogodna za vlažne uslove u radionici, a tačnost od ±0,02% GS osigurava precizno merenje zalih.
• Hoperi za hranu/brašno: Vaganje dozirnih hopera u industriji prerade žita, senzori su postavljeni na nosače noge na dnu hopera, a antiudarni dizajn neutrališu udar materijala pri padanju, uz saradnju sa sistemom upravljanja za postizanje preciznog doziranja.

2) Vaganje traka-važa/transportera
• Industrijske trakaste vage: Vaganje traka za transport rasutih materijala u rudnicima i elektranama, senzori su instalirani na nosaču valjka, nose kombinovano opterećenje trake i materijala, sa vremenom odziva ≤ 7 ms, pogodno za kontinuirane scenarije transporta, i tačnošću merenja ±0,1%.

• Transporter: Koristi se za vaganje u liniji i sortiranje u elektronskoj i prehrambenoj industriji. Senzori su ugrađeni na dno transportera kako bi u stvarnom vremenu otkrivali težinu proizvoda i komunicirali sa mehanizmom za sortiranje. Srednja tačnost zadovoljava potrebe masovne proizvodnje.

3) Vaga za kamione srednje i male nosivosti/platformske vage

• Радионичка платформа за вагање: платформа за вагање у радионици капацитета 1-5 t. На сваком углу тела ваге инсталиран је по један сензор са четири смицајна зрака. Фиксни крај је причвршћен за подлогу, док носећи крај преноси оптерећење тела ваге. Способност против ванцентричног оптерећења осигурава сталну тачност мерења на различитим позицијама.

• Вага за дизалицу: Портабилни уређај за вагање на дизалици. Сензори су инсталирани на вилима дизалице како би пренели вертикално оптерећење терета. Материјал од легираног челика је отпоран на ударце, погодан за динамичке захтеве у вагању током рада дизалице.

4) Контрола силе аутоматизованих уређаја

• Мониторинг притиска на опреми за клупкање: Контрола притиска на малим машинама за клупкање. Сензори су инсталирани између главе за клупкање и тела машине како би обезбедили тренутну повратну информацију о вредности силе клупкања, спречавајући оштећење алата услед прекорачења оптерећења. Тачност од ±0,01%НВ осигурава квалитет клупкања.

• Kontrola sile robotske montaže: Nadzor pritiska u procesu montaže industrijskih robota. Senzori za smicanje integrisani su na kraju robotske ruke kako bi otkrili montažni pritisak i prilagodili silu akcije, pogodni za montažu automobilskih delova i elektronskih komponenti.

5) Примене у специјалним индустријама

• Eksplozivno bezbedne situacije: Oprema za merenje sa zaštitom od eksplozije za ugljene mine i industriju nafte i gasa. Korišćeni su eksplozivno bezbedni senzori za smicanje Ex d IIB T4, postavljeni u kutije za merenje sa zaštitom od eksplozije kako bi ispunili zahteve za bezbednost u eksplozivnim sredinama.

• Korozivne sredine: Oprema za merenje za galvansku i hemijsku industriju. Senzori izrađeni od nerđajućeg čelika 316L sa površinskom pasivacijom otporni su na kiseline i baze, pogodni za primenu u detekciji koncentracije galvanskog rastvora i merenju hemijskih reagensa.

5. Упутства за употребу (Практични водич)

1) Процес инсталације

• Припрема: Очистите површину за инсталацију (осигурајте да је равна, без уља и да грешка равнине буде ≤0,1 mm/m), проверите изглед сензора (без деформације тела греде и оштећења кабла) и одаберите навртке за причвршћивање у складу са стандардом M12-M24 у зависности од опсега.

• Позиционирање и фиксирање: Учврстите непокретни кraj сензора за уграђени носач помоћу навртки како бисте осигурали чврсто причвршћење без лабавости; кraj који преноси оптерећење треба да буде у потпуној вези са конструкцијом која преноси оптерећење, тако да оптерећење делује вертикално на тело греде, избегавајући бочне и торзионе силе.

• Упутства за жицане везе: За аналогне сигнале, поступите према принципу везе „црвени - напајање +, црни - напајање -, зелени - сигнал +, бели - сигнал -“; за дигиталне сигнале, повежите према одговарајућим контактима Modbus протокола; каблови морају бити постављени на минимум 15 cm од извора јаких сметњи, као што су регулатори учестаности.

• Zaštita i tretman: Za spoljnu instalaciju, potrebno je dodati poklopac protiv kiše; u vlažnoj sredini, kablovske spojnice treba zaptivati vodonepropusnom spojnom kutijom; u korozivnoj sredini, na površinu senzora koja ne nosi opterećenje treba naneti specijalni premaz za zaštitu od korozije.

2) Калибрисање и испитивање

• Kalibracija nule: Uključite napajanje i zagrejte uređaj 30 minuta, zatim izvršite komandu „kalibracija nule“ kako biste osigurali da izlaz na nuli bude unutar opsega ±0,002%NS. Ako je odstupanje preveliko, proverite da li je uređaj čvrsto učvršćen i da li postoji bočna sila.

• Kalibracija opterećenja: Postavite standardne utege od 25%, 50% i 100% nazivnog opterećenja redom, zabeležite vrednosti izlaznog signala u svakoj tački, ispravite linearnu grešku pomoću softvera za kalibraciju i osigurajte da greška na svakoj tački opterećenja bude ≤ dozvoljenoj vrednosti klase C3 (±0,02%NS).

• Линеарни тест: Равномерно изаберите 5 тачака тестирања унутар опсега мерења како би се проверила линеарност излазног сигнала. Линеарна грешка треба да буде ≤ ±0,015%ГО да би се осигурала стабилност тачности на целом опсегу у средњем опсегу.

3) Redovno održavanje

• Редовна провера: Месечно чистите прашину и масти са површине сензора, проверите чврстоћу навртки за причвршћивање; једном у тромесечју вршите калибрацију нулте тачке, а једном годишње завршите калибрацију целог опсега и тест перформанси.

• Опслуживање кварова: Када се подаци померају, прво проверите напон напајања (стабилан на 12-24V једносмерне струје); када је одчитавање неправилно, проверите да ли је дошло до прековременог оптерећења (прекорачење 300% номиналног оптерећења може изазвати оштећење) или деформацију греде и замените сензор ако је неопходно.

6. Метода избора (прецизно усклађивање захтева)

1) Утврђивање основних параметара

• Избор опсега: Изаберите модел чији опсег износи 1,3-1,6 пута већи од стварног максималног оптерећења (нпр. за максимално оптерећење од 5t, може се изабрати сензор од 6,5-8t) како би се обезбедио простор за ударно оптерећење и сигурносни фактор.

• Класа тачности: Изаберите класу C3 (грешка ≤ ±0,02%ГВ) за индустријску метрологију, класу C6 (грешка ≤ ±0,03%ГВ) за опште надгледање и модел класе C3 са временом одзива ≤ 7ms за динамичко мерење масе.

• Тип сигнала: Изаберите аналогне сигнале (4-20mA) за традиционалне системе управљања, дигиталне сигнале (RS485) за интелигентне системе и моделе са модулима за безжичну трансмисију за ИИоТ индустријске сценарије.

2) Одабир према прилагођености условима средине

• Температура: Изаберите обичне моделе за нормалне услове (-20°C~60°C), моделе са компензацијом високе температуре за високе температуре (60°C~120°C) и моделе отпорне на ниске температуре за ниске температуре (-40°C~-20°C).

• Средина: Изаберите легиран челик (никлован) за суве услове, нерђајући челик 304 за влажне/благо корозивне услове и нерђајући челик 316L за веома корозивне услове (киселинско-базична раствора).

• Класа заштите: ≥IP66 за унутрашње суве средине, ≥IP67 за спољашње/влаžне средине и ≥IP68 за подводне или прашњаве средине.

3) Инсталација и компатибилност система

• Метод инсталирања: изаберите причвршћивање вијцима за доњу инсталацију опреме, фланешну везу за бочну инсталацију; када се више сензора користи у систему за мерење тежине, изаберите дигиталне моделе који подржавају адресно кодирање како би се избегли конфликти сигнала.

• Компатибилност: Потврдите да сигнал сензора одговара комуникационом протоколу постојећег бројила/ПЛК-а. На пример, за Сименс ПЛК, предност имају модели који подржавају Протокол Профибус како би се смањила тежина интеграције.

4) Потврђивање додатних захтева

• Захтеви за сертификовање: сцене са заштитом од експлозије захтевају одговарајуће сертификате класе заштите (Ex d I за руднике угља, Ex ia IIC T6 за хемијску индустрију), сцене метрологије захтевају ЦМЦ сертификат, а производи намењени извозу захтевају ОИМЛ сертификат.

• Специјалне карактеристике: за динамичко мерење, треба одабрати тип отпоран на утицај (ударно оптерећење ≥300%FS); за даљинско праћење, треба изабрати модел са NB-IoT/LoRa модулом; за услове високе температуре, треба одабрати посебан модел са чипом за компензацију температуре.

Резюме

Сензор оптерећења са конзолном гредом има кључне предности „прецизност у средњем опсегу, флексибилна инсталација и велика отпорност на ударце“ и углавном решава проблеме као што су инсталација на ивици опреме, мерење концентрисаног оптерећења и заштита од динамичких удара у индустријским сценаријима средњег оптерећења. Корисничко искуство је фокусирано на погодну инсталацију, одржавање без бриге и добру компатибилност са системом. Приликом избора модела, неопходно је прво разјаснити четири основна захтева: опсег, тачност, локација инсталације и околина, а затим доносети одлуку на основу компатибилности са системом и додатних функција; током употребе, треба избегавати бочне силе и прекорачење капацитета, као и строго поштовати редовне спецификације калибрације ради осигурања дуготрајног стабилног рада. Погодан је за индустријске резервоаре за материјале, тракасте ваге, мале и средње мерне уређаје и друга подручја, те представља водеће решење сензора за индустријске вагања са ниским до средњим оптерећењем.