Vodič za odabir senzora opterećenja

Сензор оптерећења је кључни елемент који масу претвара у мерљиве електричне сигнале и често се користи у индустријској метрологији, електронским вагама, аутоматизованим производним линијама, логистици и складиштењу и другим ситуацијама. Основа избора је усклађивање са стварним захтевима — избегавање губитка новца услед превеликих параметара, као и спречавање недовољних параметара који могу утицати на тачност и стабилност мерења. У наставку је систематичан и практичан поступак одабира, који укључује кључне параметре, прилагођавање сценаријима и практичне савете како би се омогућио прецизан избор.

Корак 1: Јасно дефинисање основних захтева и примене (темељ избора)

Пре одабира, неопходно је одредити „шта се мери, у ком окружењу се мери и како се инсталира“, што је предуслов за даљи избор параметара:

1. Основни захтеви за мерење

• Мерени објекат: чврст (блок/грубан), течност или гас? Да ли је корозиван или вискозан (нпр. течност која се лепи за сензор)?
• Опсег мерења (капацитет): Наведите максималну вредност мерења (укључујући мерени објекат + посуду/држач и друге помоћне тегове) и предвидите сигурносни фактор од 1,2~1,5 пута (да бисте избегли оштећење сензора услед ударног оптерећења или прекорачења). Пример: ако је стварно максимално мерење 50кг, треба одабрати сензор са опсегом од 60~75кг; за динамичко мерење (нпр. материјали на транспортној траци), препоручује се да се предвиди сигурносни фактор од 1,5~2 пута (да бисте компенсовали удар).
• Захтев за тачношћу мерења: Да ли је за пословно отмеравање (захтева правну метролошку сертификацију), надзор процеса (дозвољава одређену грешку) или прецизно лабораторијско мерење? Пример: Електронске ценилке морају испуњавати тачност OIML класе III (грешка ≤ ±0,1%), индустријски системи за дозирање обично имају захтев за тачношћу ±0,05%~±0,1%, а код обичног мерења у складишту грешка може бити ≤ ±0,5%.
• Захтев за динамичким/статичким мерењем: Да ли је у питању статичко мерење (нпр. платформске ваге, мерење садржине резервоара) или динамичко мерење (нпр. трансферне ваге, линије за брзо сортирање)? У динамичким ситуацијама потребно је истаћи „брзину одзива“.

2. Услови за инсталацију и простор

• Метод утовара: Затегнутост (нпр. овисно мерење), притисак (нпр. носач платформске ваге) или смичућа сила (нпр. инсталирање конзолне греде)?
• Простор за инсталацију: Да ли су спољашње димензије сензора (дужина, пречник, размак рупа за монтажу) компатибилне са конструкцијом опреме? На пример, танки сензори одговарају уским просторима (нпр. мали електронски теразије), док се за мерење великих резервоара захтевају колонски/мостни сензори (велика носивост и мали заузети простор).
• Број инсталација: Једнотачково мерење (нпр. мали платформени теразији, 1 сензор) или вишетачково мерење (нпр. велики силоси, платформени теразији, паралелно 3~4 сензора)? За вишетачково мерење неопходно је бирати „мостно повезане“ сензоре како би се осигурала равномерна расподела силе.

3. Услови околине (Кључни фактор који утиче на стабилност сензора)

• Температура: Опсег радне температуре околине (-40℃~85℃ је уобичајен; за високотемпературне услове, нпр. поред пећи, потребни су термички отпорни типови, а за нискотемпературне услове, нпр. хладњаче, потребни су типови са компензацијом ниске температуре). Напомена: Температурни дрифт утиче на тачност, па стога изаберите сензоре са функцијом „компензације температуре“ (опсег компензације мора обухватити стварну температуру околине).
• Влажност/заштита: Да ли се користи у влажним (нпр. прање у радној халама, кишне дане), прашњавим или корозивним срединама (нпр. хемијске радне хале, киселине и базе)? Заштита се дефинише степеном заштите IP: ≥IP67 (заштита од прашине и краткотрајног потапања) за спољашње/влажне услове, ≥IP68 (заштита од прашине и дуготрајног потапања) за корозивне услове, као и избор корозионо отпорних материјала (нпр. нерђајући челик 316L).
• Фактори интерференције: Да ли постоје вибрације (нпр. на производним линијама, поред алатних машина) или електромагнетне интерференције (нпр. поред инвертера учестаности, мотора)? За сценарије са вибрацијама, одаберите сензоре са дизајном „против вибрација“; за сценарије са електромагнетном интерференцијом, одаберите сензоре са оклопним жицама и ЕМС сертификацијом.

Корак 2: Избор типa сензора (усклађивање сценарија према принципу/структури)

Тип теговног ћелија одређен је основним принципом и структуром. Различити типови имају значајне разлике у прилагођеним сценаријима, па мора бити избор заснован на „начину оптерећења, тачности и околини“:

Предлози за избор кључа:

• За већину индустријских сценарија (статско мерење, захтев за тачношћу ±0,01%~±0,5%), приоритет су типови са тензометарским отпорима (највиша економичност и прилагодљивост);
• За динамичко мерење (брзина одзива < 10ms), изаберите пиецоелектрични тип или тип са брзим тензометарским отпорима;
• За лабораторијско прецизно мерење, изаберите тип са електромагнетном равнотежном силом;
• За високе температуре/јаке вибрације/јаку корозију, изаберите тензометарски тип са специјалним материјалима (нпр. нерђајући челик 316L, керамичко еластично тело) или капацитивни тип.

Корак 3: Потврдите основне техничке параметре (тачно усклађивање захтева)

Након што одредите тип, уситните техничке параметре да бисте избегли „вишак параметара“ или „недостатак параметара“:

1. Параметри повезани са тачношћу (основни показатељи који одређују тачност мерења)

• Комбинована грешка (нелинеарност + хистерезис + поновљивост): Приликом избора, неопходно је испунити услов „комбинована грешка ≤ стварно потребна грешка“. Пример: Ако је потребна грешка ≤ ±0,1%, комбинована грешка сензора мора бити ≤ ±0,05% (резервни отпор).
• Осетљивост: Излазни сигнал који одговара јединичној тежини (нпр. 2mV/V), означава „способност детекције“ сензора. Препорука: Добра конзистентност осетљивости (одступање осетљивости сензора у истој серији производње ≤ ±0,1%) ради олакшаног усклађивања сигнала код више-тачковог мерења; излазни сигнал мора бити усклађен с опсегом улаза следећих појачала и уређаја за прикупљање података (нпр. улазни опсег појачала 0~10V, осетљивост сензора 2mV/V, напајање 10V, максимални излаз 20mV, па појачало мора имати функцију појачања сигнала).
• Нула дрифт: Промена излазног сигнала сензора током времена/температуре без оптерећења (нпр. ±0,01%FS/℃). Што је дрифт мањи, боља је дугорочна стабилност.

2. Параметри приспособљености средини

• Опсег компензације температуре: мора обухватити стварну радну температуру (нпр. -10℃~60℃), у супротном ће тачност драстично опасти.
• Ниво заштите (IP): бира се према средини (поменуто раније).
• Напомена: IP67 може спречити краткотрајно потапање (1м дубина воде до 30 минута), IP68 може спречити дуготрајно потапање, а IP69K може спречити прскање под високим притиском (нпр. чишћење у фабрикама хране).
• Способност против интерференције: за ситуације са електромагнетним интерференцијама, одаберите сензоре са оклопним жицама (нпр. увијени пар са оклопом) и CE/EMC сертификацијом; за ситуације са вибрацијама, одаберите сензоре са нивоом „антивибрације“ ≥ стварне учестаности вибрација (нпр. учестаност вибрација ≤50Hz, ниво антивибрације сензора ≥100Hz).

3. Излазни сигнал и напајање

• Тип излазног сигнала: мора бити компатибилан са наредном опремом (појачавачи, PLC-ови, дисплеји):
  • Аналогни сигнали (главни): Сигнали напона (нпр. 0~5V, 0~10V), струјни сигнали (4~20mA, погодни за предавање на даљину, јака отпорност према интерференцији), диференцијални сигнали (нпр. 2mV/V, захтевају појачало за конверзију);
  • Дигитални сигнали (RS485, CAN шина, Modbus протокол): Јака отпорност према интерференцији, могу се директно повезати са ПЛК-овима/рачунарима без појачала, погодни за вишетачково мерење (нпр. 4 сензора паралелно повезана у мрежу).
• Напон напајања: Уобичајен је 5V, 10V, 24V DC. Осигурати стабилно напајање (флуктуација ≤ ±5%) како би се избегли нестабилни излазни сигнали услед флуктуација напона.

4. Структура и параметри инсталације

• Спољашња структура: Избор у зависности од начина оптерећења и простора:
  • Тип конзоле: Погодан за платформске ваге, електронске радне ваге (са једном или две тачке подупирања, лака инсталација, опсег 1kg~5t);
  • Мост/колона тип: Погодан за велике резервоаре, теретне ваге (висока носивост, опсег 10t~1000t, добар отпор према ексцентричном оптерећењу);
  • S-tip zateznog tipa: Pogodan za okačeno merenje (npr. dizalice, okačeno merenje u silosima, opseg 10 kg~50 t, dvosmerno merenje zatezanja/pritiska);
  • Tanki/mikro tip: Pogodan za uske prostore (npr. mala elektronska vaga, medicinska oprema, opseg 1 g~10 kg).
• Interfejs za montažu: Tip montažnog otvora senzora (navojni otvor, krozlazni otvor) i razmak moraju odgovarati nosaču opreme kako bi se izbegla „greška usled ekscentričnog opterećenja“ koja nastaje usled odstupanja pri montaži (neujednačena sila koja utiče na tačnost).

Korak 4: Izbegavajte greške pri izboru i obratite pažnju na praktične detalje

1. Uobičajene greške pri izboru

• Greška 1: Težnja ka „što većoj tačnosti, to bolje“—senzori visoke tačnosti imaju veće troškove i strože zahteve za okolinom i montažom (npr. laboratorijski senzori mogu izgubiti tačnost zbog vibracija u industrijskim radionicama);
• Greška 2: Doseg koji tačno odgovara zahtevima — bez faktora sigurnosti, lako oštećenje senzora usled udara ili preopterećenja (npr. trenutno preopterećenje uzrokovano padanjem materijala);
• Greška 3: Ignorisanje uticaja ekscentričnog opterećenja — kod višetonske vage (npr. platforma koju nose 4 senzora), neizbor „senzora otpornog na ekscentrično opterećenje“ dovodi do nepouzdanih rezultata merenja na različitim pozicijama platforme;
• Greška 4: Zanemarivanje kompatibilnosti signala — izlazni signal senzora nije kompatibilan s pojačalom/PLC-om, što zahteva dodatne module za konverziju, povećavajući troškove i mogućnost kvarova.

2. Praktični saveti

• Višetonska vaga zahteva „kompatibilnost mosta“: Kada su više senzora povezani paralelno, potrebno je izabrati senzore sa istom osetljivošću i izlaznom impedansom (odstupanje ≤ ±0,1%) i koristiti specijalnu spojnu kutiju (za uravnoteženje signala);
• Прилагођавање материјала средини: Изаберите нерђајући челик 304 за обичне услове, 316L или керамику за корозивне услове и легуру Инконел за високе температуре;
• Калибрација и одржавање: За сценарије трговачког преговора, изаберите сензоре који су „калибрабилни“ и прошли правну сертификацију као што су OIML и NTEP; за индустријске сценарије, узмите у обзир циклус калибрације (нпр. једном годишње) и изаберите сензоре са једноставним поступком калибрације;
• Квалификације добаљача: Дајте предност добаљачима са искуством у индустрији и техничком подршком (нпр. упутства за инсталацију, дебаговање сигнала) како бисте избегли ниске цене и сензоре лошег квалитета (употребљиви на кратки рок, али са великим дугорочним дрифтом и кратким веком трајања).

Примери избора типичних сценарија (брзи преглед)

Сажетак: Основна логика одабира

Суштина одабира сензора терета је слојевито усклађивање „захтева → тип → параметри → детаљи“: прво треба разјаснити „шта се мери, где се мери и како се инсталира“, затим одабрати одговарајући тип сензора, а на крају тачно реализовати коришћењем основних параметара (опсег, тачност, заштита, сигнал), при чему треба избећи грешке и обратити пажњу на практичне детаље (нпр. инсталација, калибрација, компатибилност).

Ако нисте сигурни у одређене параметре, можете доставити следеће податке како бисте консултовали добаљача:

① Максимална вредност мерења (укључујући помоћну масу);

② Захтев за тачношћу;

③ Радна температура/влажност/статус корозије;

④ Начин инсталације (затегнутост/компресија/величина простора);

⑤ Каснија повезана опрема (нпр. модел ПЛК, тип појачала), а добављач може дати циљане препоруке.