Датчик зважування консольного пружинного важеля CZL801L2

Тензометричний перетворювач з консольною балкою — це чутливий до сили елемент виявлення, що ґрунтується на принципі опору деформації, із пружним тілом у формі консольної балки, яке закріплене на одному кінці та підвішене на іншому, що є його основною структурою. Коли на нього діє сила, вигин балки призводить до деформації тензометричного датчика, що спричиняє зміну опору, яка потім перетворюється на стандартизовані електричні сигнали. Він поєднує переваги, такі як середній діапазон навантаження, гнучкий монтажний простір і висока стійкість до ударів, і широко використовується в сценаріях із зосередженими навантаженнями середнього та низького рівнів, наприклад, у промислових бункерах для матеріалів, платформних терезах та стрічкових терезах. Нижче наведено деталізацію за основними аспектами для задоволення потреб продукт вибору, технічної оцінки та підготовки рішень:

1. Характеристики продукту та основні функціональні особливості

1) Конструктивна схема: Використовує інтегровану консольну балку (товщина балки 8 - 50 мм, довжина 50 - 300 мм) з кількома комплектами монтажних отворів на нерухомому кінці для підвищення стійкості. Навантаження на силовому кінці зосереджене в середній частині балки, що дозволяє вимірювати вертикально спрямовані зосереджені навантаження, має винятковий опір ударним впливам (здатний витримувати миттєві удари 200% - 300% від номінального навантаження) та високу ефективність передачі напружень.

2) Точнісні характеристики: Клас точності охоплює діапазон C3 - C6, найпоширеніші моделі досягають класу C3. Похибка нелінійності ≤ ±0,02% НВ, похибка відтворюваності ≤ ±0,01% НВ, дрейф нуля ≤ ±0,003% НВ/℃, стабільність точності перевершує аналогічні датчики в середніх діапазонах навантаження 50 кг - 5 т.

3) Матеріали та захист: Еластичне тіло зазвичай виготовлене з легованої сталі (Q235, 40CrNiMoA) або нержавіючої сталі 304/316L, поверхня піддається обробці дробоструменевим очищенням та видаленням іржі + нікелюванням (для легованої сталі) або пасивацією (для нержавіючої сталі); ступінь захисту зазвичай становить IP66/IP67, а промислові важкі моделі можуть досягати IP68, що підходить для складних промислових умов, таких як пил та вологість.

4) Сумісність із встановленням: Фіксований кінець підтримує кріплення болтами або зварювання, а силовий кінець може бути підключений за допомогою різьби, фланців або притискних голівок, підходить для багатопозиційного монтажу знизу, збоку тощо обладнання, може використовуватися окремо або паралельно, має високу гнучкість комбінування.

Основні функції

1) Вимірювання середніх навантажень: Зосереджено на статичному/квазідинамічному зважуванні середніх та низьких навантажень (час відгуку ≤ 7 мс), діапазон вимірювань — від 50 кг до 20 т, типові застосування — у межах 1–10 т. Деякі моделі підвищеної міцності можуть бути розширені до 50 т, що задовольняє потреби більшості промислових сценаріїв із середнім навантаженням.

2) Стандартизований вихідний сигнал: Надає аналогові сигнали (4–20 мА, 0–5 В, 0–10 В) та цифрові сигнали (RS485/Modbus RTU), деякі промислові моделі підтримують протокол HART, що дозволяє безпосереднє підключення до PLC, DCS та систем управління зважуванням без додаткових модулів обробки сигналу.

3) Функція захисту безпеки: Інтегрована компенсація температури в широкому діапазоні (-20 ℃ ~ 80 ℃), має захист від перевантаження (150% - 250% від номінального навантаження, моделі з легованої сталі можуть досягати 300%), вибухозахищені моделі мають сертифікацію Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, деякі моделі оснащені з’єднувачами, що запобігають витягуванню кабелю.

4) Довготривала надійність : Ресурс на витривалість ≥ 10⁶ циклів навантаження, з річним дрейфом ≤ ±0,015% НВ при номінальному навантаженні, підходить для сценаріїв довготривалої безперервної роботи, таких як промислові виробничі лінії та моніторинг ємностей для матеріалів.

2. Основні проблеми, що вирішені

1) Ускладнення монтажу обладнання на краю: Подолання обмеження традиційних датчиків, які вимагають симетричного монтажу: конструкція консольної балки «закріплена з одного кінця» може бути безпосередньо встановлена на нижній край обладнання або на бік кріплення, що вирішує проблему нестачі місця для встановлення в центральній частині обладнання, такого як матеріальні резервуари та платформенні ваги.

2) Вимірювання середнього локалізованого навантаження: У середньому діапазоні від 1т до 10т, завдяки оптимізованому проектуванню напруженості балки, похибка вимірювання зосередженого навантаження контролюється в межах ±0,02% НВ, що відповідає вимогам точності для сценаріїв із середнім навантаженням, таких як промислове дозування та зважування готової продукції.

3) Пошкодження від динамічного ударного навантаження: Характеристики деформації буферу пружного елемента консольної балки ефективно поглинають миттєвий удар, спричинений падінням матеріалу та вібрацією обладнання, вирішуючи проблеми, пов'язані з легкою пошкоджуваністю та зміщенням точності традиційних датчиків у динамічних сценаріях.

4) Комбіноване зважування з використанням кількох датчиків: Датчики мають високу узгодженість (похибка ≤ ±0,01% НВ для однієї партії), підтримують паралельне з’єднання 2–4 датчиків для зважування та вирішують проблеми накопичення ваги та рівномірності точності в сценаріях із розподіленими силами, таких як великі платформенні ваги та матеріальні резервуари.

5) Адаптація до важких промислових умов: Шляхом використання міцнішого матеріалу з легованої сталі та конструкції з рівнем захисту IP67 і вище вирішено проблеми корозії датчиків та несправностей сигналу в умовах із наявністю пилу (наприклад, шахти), вологості (наприклад, хімічна промисловість) та слабкого корозійного впливу (наприклад, гальванопокриття).

3. Досвід користувача

1) Висока гнучкість монтажу: Стандартизовані монтажні отвори на нерухомому кінці можна адаптувати до різних конструкцій обладнання, що усуває необхідність у професійних інструментах позиціонування. Калібрування під час встановлення можна виконати за допомогою рівня, а один працівник може виконати фіксацію та підключення одного датчика протягом 20 хвилин.

2) Проста експлуатація та калібрування: Підтримує одноклавішне встановлення нуля на ваговому приладі, процес калібрування за трьома точками (25%, 50%, 100% номінального навантаження) підходить для середніх діапазонів, а цифрова модель дозволяє дистанційно виконувати налаштування параметрів і калібрування через програмне забезпечення комп'ютера.

3) Контрольовані витрати на обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу, середній річний рівень відмов ≤ 0,5%; основні компоненти ( тензометричні датчики , термінали) постачаються окремо, а локальні несправності можна усунути окремо, без необхідності повної заміни.

4) Стабільна передача даних: Статичні коливання вимірюваних даних ≤ ±0,005% НВ, швидка реакція та відсутність затримки в квазідинамічних сценаріях (наприклад, стрічковий конвеєр); цифрова модель має функцію діагностики несправностей, забезпечуючи оперативне попередження про відхилення, такі як перевантаження та недостатній рівень напруги.

5) Висока здатність до комбінування: При паралельному підключенні кількох датчиків підтримується автоматичний розподіл навантаження, що усуває необхідність у додатковому урівнювачі, адаптується до вимог конструкторської документації платформних терезів і бункерів різних розмірів та зменшує складність інтеграції системи.

4. Типові сценарії застосування

1) Зважування промислових бункерів/баків для матеріалів
• Ємності для хімічної сировини: зважування ємностей для зберігання хімічної сировини від 1 до 10 т, з 2–4 датчиками консольної балки, симетрично встановленими на опорному кронштейні бака. Матеріал із легованої сталі стійкий до корозії, ступінь захисту IP67 підходить для вологого середовища цеху, а точність ±0,02% НВ забезпечує точне вимірювання запасів.

• Бункери для корму/борошна: зважування дозувальних бункерів у галузі переробки зерна, з датчиками, встановленими на опорних ніжках у нижній частині бункера. Антивібраційна конструкція компенсує вплив падаючого матеріалу, а в поєднанні з системою керування забезпечує точне дозування.

2) Зважування стрічкових терезів/конвеєрів
• Промислові стрічкові ваги: зважування стрічкових конвеєрів для насипних матеріалів на шахтах та електростанціях, з датчиками, встановленими на кріпленні роликів, які сприймають сумарне навантаження від стрічки та матеріалу. Час відгуку ≤ 7 мс дозволяє адаптуватися до сценаріїв безперервного транспортування, точність вимірювання становить ±0,1%.

• Конвеєр: використовується для позиційного зважування та сортування в електронній та харчовій промисловості. Датчики вбудовані в нижню частину конвеєра для реального визначення ваги продукту та взаємодії з механізмом сортування. Точність середнього рівня відповідає вимогам масового виробництва.

3) Ваги середнього та малого розміру для вантажівок/платформові ваги

• Платформа для майстерні: платформа для майстерні з вантажопідйомністю 1-5 т. У чотирьох кутах корпусу встановлено чотири датчики зсувного згину. Фіксований кінець закріплено на підлозі, а несуча частина сприймає навантаження від корпусу терезів. Здатність протидіяти ексцентричному навантаженню забезпечує стабільну точність зважування в різних положеннях.

• Ваги для вантажівки-елеватора: портативний пристрій для зважування на вилковому автопідйомнику. Датчики встановлено на каретці вил для сприйняття вертикального навантаження вантажу. Сплав із сталі стійкий до ударів, підходить для динамічних умов зважування під час роботи вантажівки-елеватора.

4) Керування силою автоматизованого обладнання

• Моніторинг тиску штампувального обладнання: контроль тиску на малих штампувальних верстатах. Датчики встановлено між штампувальним інструментом і корпусом машини для надання оперативних даних про величину зусилля, що запобігає пошкодженню матриць через перевантаження. Точність ±0,01%ВД забезпечує якість штампування.

• Керування силою роботизованої збірки: моніторинг тиску під час процесу збірки промислових роботів. Датчики зсувного променя інтегровані на кінці роботизованого маніпулятора для виявлення зусилля збірки та регулювання сили дії, що підходить для збірки автозапчастин та електронних компонентів.

5) Спеціальні галузеві застосування

• Вибухонебезпечні середовища: вибухозахищене зважувальне обладнання для вугільних шахт та нафтогазової промисловості. Використовуються вибухозахищені датчики зсувного променя типу Ex d IIB T4, встановлені у вибухозахищених зважувальних коробках, щоб відповідати вимогам безпеки у вибухонебезпечних середовищах.

• Агресивні середовища: зважувальне обладнання для гальванопластики та хімічної промисловості. Датчики виготовлені з нержавіючої сталі 316L із поверхневою пасивацією, стійкі до дії кислот та лугів, придатні для використання у сценаріях, таких як визначення концентрації електроліту при гальванопластиці чи зважування хімічних реагентів.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: Очистіть поверхню для встановлення (переконайтеся, що вона рівна, без олії, і похибка плоскості ≤0,1 мм/м), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації тіла балки та пошкодження кабелю), виберіть кріпильні болти з різьбою M12–M24 відповідно до діапазону.

• Позиціонування та фіксація: затягніть болтами фіксований кінець датчика до кронштейна обладнання, щоб забезпечити міцне закріплення без підтікання; несучий кінець має щільно прилягати до несучої конструкції, щоб забезпечити вертикальну дію навантаження на балку, уникнувши бічних і крутильних зусиль.

• Вимоги до підключення проводів: Для аналогових сигналів дотримуйтесь принципу підключення «червоний — живлення +, чорний — живлення –, зелений — сигнал +, білий — сигнал –»; для цифрових сигналів підключайте відповідно до контактів протоколу Modbus; проводи мають бути розташовані на відстані не менше 15 см від потужних джерел перешкод, таких як перетворювачі частоти.

• Захисна обробка: для зовнішнього монтажу слід встановити дощовий захист; у вологому середовищі з’єднання кабелів мають бути герметизовані за допомогою водонепроникних розподільних коробок; у агресивному середовищі на несучі поверхні датчика слід нанести спеціальне антикорозійне покриття.

2) Калібрування та налагодження

• Калібрування нуля: ввімкніть живлення та прогрійте протягом 30 хвилин, потім виконайте команду «калібрування нуля», щоб забезпечити вихідну напругу в межах ±0,002% ВД. Якщо відхилення занадто велике, перевірте надійність установки та наявність бічного навантаження.

• Калібрування навантаження: послідовно встановіть еталонні вантажі 25%, 50% і 100% від номінального навантаження, запишіть значення вихідного сигналу в кожній точці, скоригуйте лінійну похибку за допомогою калібрувального програмного забезпечення та переконайтеся, що похибка в кожній точці навантаження ≤ допустиме значення класу C3 (±0,02% НВ).

• Лінійне тестування: рівномірно виберіть 5 контрольних точок у межах діапазону, перевірте лінійність вихідного сигналу, похибка лінійності має бути ≤ ±0,015% ВД і забезпечуйте стабільність точності на всьому діапазоні в середній частині.

3) Планове обслуговування

• Планове обслуговування: щомісяця очищайте пил і олію з поверхні датчика, перевіряйте затягненість кріпильних болтів; раз на квартал виконуйте калібрування нульової точки, а щороку — повну калібрування та перевірку характеристик.

• Усунення несправностей: коли дані дрейфують, спочатку перевірте напругу живлення (має бути стабільною в діапазоні 12–24 В постійного струму); якщо показання неправильні, перевірте наявність перевантаження (перевищення 300% від номінального навантаження може призвести до пошкодження) або деформацію балки; за потреби замініть датчик.

6. Метод вибору (точно відповідає вимогам)

1) Визначення основних параметрів

• Вибір діапазону: оберіть модель із діапазоном у 1,3–1,6 раза більшим за фактичне максимальне навантаження (наприклад, для максимального навантаження 5 т можна обрати датчик на 6,5–8 т), щоб залишилося місце для ударного навантаження та запас безпеки.

• Клас точності: виберіть клас C3 (похибка ≤ ±0,02% НВ) для промислової метрології, клас C6 (похибка ≤ ±0,03% НВ) для загального моніторингу та модель класу C3 з часом відгуку ≤ 7 мс для динамічного зважування.

• Тип сигналу: виберіть аналогові сигнали (4-20 мА) для традиційних систем керування, цифрові сигнали (RS485) для інтелектуальних систем та моделі з модулями бездротової передачі для сценаріїв промислового Інтернету речей.

2) Вибір адаптивності до навколишнього середовища

• Температура: для звичайних умов оберіть звичайні моделі (-20°С~60°С), для високих температур — моделі з компенсацією нагріву (60°С~120°С), для низьких температур — морозостійкі моделі (-40°С~-20°С).

• Середовище: виберіть сплавну сталь (з нікельовим покриттям) для сухих умов, нержавіючу сталь 304 для вологих/слабокорозійних умов та нержавіючу сталь 316L для висококорозійних умов (кислотно-лужні розчини).

• Клас захисту: ≥IP66 для внутрішніх сухих приміщень, ≥IP67 для зовнішніх/вологих умов та ≥IP68 для підводних або запилених середовищ.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Метод встановлення: для нижнього монтажу обладнання вибирайте кріплення болтами, для бічного — фланцеве з’єднання; при використанні кількох датчиків у системі зважування вибирайте цифрові моделі з підтримкою адресного кодування, щоб уникнути конфліктів сигналів.

• Сумісність: Переконайтеся, що сигнал датчика відповідає протоколу зв'язку наявного лічильника/PLC; наприклад, для PLC Siemens пріоритетно обирайте моделі, які підтримують протокол Profibus, щоб зменшити складність інтеграції.

4) Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: для вибухонебезпечних зон потрібна відповідна сертифікація за ступенем вибухозахисту (Ex d I для шахт вугілля, Ex ia IIC T6 для хімічної промисловості), для метрологічних застосувань — сертифікація CMC, а для експортної продукції — сертифікація OIML.

• Спеціальні функції: для динамічного зважування слід вибирати підвищено міцні моделі, стійкі до ударів (ударне навантаження ≥300%FS); для дистанційного моніторингу — моделі з модулями NB-IoT/LoRa; для високотемпературних умов — спеціальні моделі з мікросхемами компенсації температури.

Резюме

Тензометричний перетворювач з консольною балкою має ключові переваги «точність у середньому діапазоні, гнучке встановлення та висока стійкість до ударних навантажень» і призначений переважно для вирішення таких завдань, як кутова установка обладнання, вимірювання локалізованого навантаження та захисту від динамічних ударів у промислових сценаріях із середнім навантаженням. Досвід користувача базується на зручності монтажу, відсутності необхідності в обслуговуванні та гарній сумісності з системою. Під час вибору моделі необхідно спочатку уточнити чотири основні вимоги: діапазон, точність, місце встановлення та умови навколишнього середовища, а потім прийняти рішення з урахуванням сумісності з системою та додаткових функцій; під час експлуатації слід уникати бічних навантажень і перевантажень, а також суворо дотримуватися графіку регулярної калібрування, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу. Він підходить для промислових ємностей для сипких матеріалів, стрічкових ваг, невеликих і середніх вагових приладів та інших галузей і є основним рішенням у сенсорних системах для промислових зважувальних сценаріїв із низьким і середнім навантаженням.