Консольний датчик зважування CZL803KB

Тензометричний перетворювач із консольною балкою — це чутливий до сили елемент виявлення, що базується на принципі тензометричного опору, з пружним тілом у формі консольної балки, яке закріплене на одному кінці та підвішене на іншому, як основна структура. Коли на нього діє сила, вигин балки призводить до деформації тензометричного датчика, що спричиняє зміну його опору, яка потім перетворюється на стандартизовані електричні сигнали. Він поєднує переваги, такі як середній діапазон навантаження, гнучке монтажне місце та висока стійкість до ударних навантажень, і широко використовується в сценаріях із зосередженими силами середніх та низьких навантажень, наприклад, у промислових ємностях для матеріалів, платформених вагах та стрічкових вагах. Нижче наведено деталі за основними параметрами для задоволення потреб продукт вибору, технічної оцінки та підготовки рішень:

1. Характеристики продукту та основні функції

Основні особливості

1)Структурний проект: Застосовує інтегровану консольну балку (товщина балки 8-50 мм, довжина 50-300 мм) з кількома комплектами монтажних отворів на нерухомому кінці для підвищення стабільності. Навантаження на навантаженому кінці зосереджене в середній частині балки, що дозволяє вимірювати вертикальне зосереджене навантаження вниз, має винятковий опір удару (здатний витримувати миттєвий вплив 200%-300% від номінального навантаження) та високу ефективність передачі напруження.

2) Точнісні характеристики: Клас точності охоплює C3-C6, з провідними моделями на рівні C3. Похибка нелінійності ≤±0,02% НВ, похибка відтворюваності ≤±0,01% НВ, дрейф нуля ≤±0,003% НВ/°C, стабільність точності краща, ніж у подібних датчиків у середніх діапазонах навантаження 50 кг-5 т.

3) Матеріали та захист: Еластичний елемент зазвичай виготовляють з легованої сталі (Q235, 40CrNiMoA) або нержавіючої сталі 304/316L, поверхня піддається дробоструменевій обробці та видаленню іржі з наступним нанесенням нікелевого покриття (для легованої сталі) або пасивації (для нержавіючої сталі); ступінь захисту зазвичай становить IP66/IP67, а для промислових важких моделей — до IP68, що робить їх придатними для складних промислових умов, таких як запиленість і вологість.

4) Сумісність із встановленням: Нерухомий кінець підтримує кріплення болтами або зварюванням, а навантажений кінець може підключатися за допомогою різьби, фланців або тискових голівок, що підходить для багатопозиційного монтажу знизу, збоку тощо обладнання. Можна використовувати один або кілька блоків паралельно, що забезпечує високу гнучкість у компонуванні.

Основні функції

1) Вимірювання зусилля середнього діапазону: Спеціалізується на статичному/квазідинамічному зважуванні середніх і низьких навантажень (час відгуку ≤7 мс), діапазон вимірювань охоплює 50 кг–20 т. Типові застосування зосереджені в межах 1–10 т, окремі важкі моделі 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 систем PLC, DCS та систем управління зважуванням без додаткових модулів обробки сигналів.

3) Функція захисту безпеки: Інтегрує компенсацію температури в діапазоні широких температур (-20℃~80℃), має захист від перевантаження (150%-250% від номінального навантаження, до 300% для моделей зі сталевих сплавів), вибухозахищені моделі мають сертифікацію Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, а деякі моделі оснащені з'єднувачами, що запобігають від'єднанню кабелю.

4) Тривала надійність: Ресурс витривалості ≥10⁶ циклів навантаження, з річним дрейфом ≤±0,015% НВ при номінальному навантаженні, підходить для сценаріїв тривалої безперервної роботи, таких як промислові виробничі лінії та моніторинг матеріалів у резервуарах.

2. Основні проблеми, що вирішені

1) Ускладнення монтажу обладнання на краю: Усуваючи обмеження традиційних датчиків, які вимагають симетричного монтажу, конструкція консольної балки з «фіксацією на одному кінці» може бути безпосередньо встановлена на нижній край обладнання або на бік кріплення, вирішуючи проблему нестачі місця для встановлення в центрі обладнання, наприклад, силосів та платформених ваг.

2) Вимірювання середнього локалізованого навантаження: У середньому діапазоні від 1t до 10t, завдяки оптимізованій конструкції напруги промінь, помилка вимірювання концентрованої навантаження контролюється в межах ± 0,02%FS, відповідаючи вимогам до точності сценаріїв середньої навантаження, таких як промислове розповсюдження і зваження

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 хорошу консистенцію (помилка ≤ ± 0,01%FS для однієї партії), підтримують вагу 2 - 4 паралельних комбінацій і вирішують проблеми суперпозиції ваги та однорідності точності в сценаріях з розподіленими силами, такими як великі ваги платформи та сило.

5) Пристосованість до жорстких промислових умов: Завдяки зміцненню матеріалу з сплавової сталі та конструкції з рівнем захисту IP67 і вище, вирішуються проблеми корозії датчиків та аномалій сигналу в середовищах з пилом (наприклад, шахтами), вологістю (наприклад, хімічними заводами) та легкою корозією (

3. Досвід користувача

1) Висока гнучкість монтажу: Стандартизовані кріпильні отвори на нерухомому кінці сумісні з різними конструкціями обладнання, що усуває необхідність у професійних інструментах позиціонування. Встановлення та калібрування можна виконати за допомогою рівня, і один працівник може виконати кріплення та підключення одного датчика протягом 20 хвилин.

2) Проста експлуатація і калібрація: Підтримує одноклавішне обнулення вагового приладу, процес калібрування за трьома точками (25%, 50%, 100% номінального навантаження) підходить для сценаріїв середнього діапазону, а в цифровій моделі можна дистанційно виконувати налаштування параметрів і калібрування через програмне забезпечення комп'ютера.

3) Контрольовані витрати на обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу, середньорічна частота 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 дані вимірювання мають флуктуацію ≤ ±0,005% від FS, швидко реагують без затримок у квазідинамічних сценаріях (наприклад, стрічковий конвеєр); цифрова модель має вбудовану функцію діагностики несправностей, яка забезпечує попередження в реальному часі про такі відхилення, 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 конструкторського проектування платформних ваг та силосів різних розмірів і зменшує складність інтеграції системи.

4. Типові сценарії застосування

1 Зважування промислових силосів/бункерів
• Ємності для хімічної сировини: зважування ємностей для зберігання хімічної сировини об'ємом 1–10 т, 2–4 тензодатчики з консольною балкою симетрично встановлені на опорі дна ємності, матеріал із легованої сталі стійкий до корозії, ступінь захисту IP67 підходить для вологого середовища цеху, а точність ±0,02% від FS забезпечує точне вимірювання запасів.
• Бункери для подавання/бункери з борошном: зважування дозувальних бункерів у галузі переробки зерна, датчики встановлено на опорних ніжках у нижній частині бункера, конструкція з протиударним ефектом компенсує вплив падаючого матеріалу та взаємодіє з системою керування для забезпечення точного дозування.

2) Зважування стрічкових ваг/конвеєрів
• Промислові стрічкові ваги: зважування стрічок для транспортування насипних матеріалів на шахтах та електростанціях, датчики встановлені на кронштейні роликів, сприймають сумарне навантаження від стрічки та матеріалів, час відгуку ≤ 7 мс, підходить для сценаріїв безперервного транспортування, точність вимірювання ±0,1%.

• Конвеєр: використовується для зважування та сортування в лінії у електронній та харчовій промисловості. Датчики вбудовані в нижню частину конвеєра, можуть визначати вагу продуктів у реальному часі та взаємодіяти з механізмом сортування. Точність середнього рівня задовольняє потреби масового виробництва.

3) Ваги для середніх та малих 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.

• Ваговий пристрій для вантажівка: портативний зважувальний пристрій для вантажівка. Датчики встановлено на вилковому механізмі вантажівка, який сприймає вертикальне навантаження від вантажу. Виготовлено з легованої сталі, ударостійкий, підходить для динамічного зважування під час роботи вантажівка.

4) Керування силою автоматизованого обладнання

• Моніторинг тиску в штампувальному обладнанні: контроль тиску в невеликих штампувальних верстатах. Датчики встановлено між штампувальною головкою та корпусом верстата, що дозволяє отримувати оперативні дані про величину зусилля штампування, запобігаючи пошкодженню матриць через перевантаження. Точність ±0,01%ВД забезпечує якість штампування.

• Керування зусиллям при збиранні робота: контроль тиску під час процесу збирання промислових роботів. Датчики зсувного пружного елемента інтегровані на кінці роботизованої руки, що дозволяє виявляти зусилля збирання та регулювати силу руху; підходить для збирання 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 гальванопокриття та хімічної промисловості. Датчики виготовлені з нержавіючої сталі 316L, поверхня яких пасивована, стійка до дії кислот та лугів, підходять для таких завдань, як визначення концентрації гальванопокриття та зважування хімічних реактивів.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: очистіть поверхню монтажу (переконайтеся, що вона рівна, без масла, похибка плоскості ≤0,1 мм/м), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації пружного елемента та пошкодження кабелю), виберіть кріпильні болти типорозміру M12-M24 залежно від діапазону.

• Позиціонування та фіксація: Закріпіть нерухомий кінець датчика до кронштейна обладнання за допомогою болтів, щоб забезпечити міцне фіксоване положення без ослаблення; навантажувальний кінець має щільно прилягати до несучої конструкції, щоб забезпечити вертикальну дію навантаження на балку, уникнення бічних та крутильних зусиль.

• Вимоги до підключення дротів: Для аналогових сигналів дотримуйтесь принципу підключення «червоний — живлення +, чорний — живлення -, зелений — сигнал +, білий — сигнал -»; для цифрових сигналів підключайте відповідно до контактів протоколу Modbus; дроти мають бути розташовані на відстані від сильних джерел перешкод, таких як перетворювачі частоти, з відстанню ≥15 см.

• Захисна обробка: для встановлення на відкритому повітрі слід використовувати захисний дощовий ковпак; у вологому середовищі з’єднання кабелів мають бути герметизовані за допомогою водонепроникної розподільної коробки; у агресивному середовищі на несилові поверхні датчика слід нанести спеціальне антикорозійне покриття.

2) Калібрування та налагодження

• Калібрування нуля: ввімкніть живлення та прогрійте протягом 30 хвилин, потім виконайте команду «нульова калібровка», щоб переконатися, що вихідний сигнал навантаження знаходиться в межах ±0,002% НВ. Якщо відхилення занадто велике, перевірте надійність монтажу та можливість наявності 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 випробування: Виберіть 5 рівномірно розташованих контрольних точок у межах діапазону, перевірте лінійність вихідного сигналу, похибка лінійності має бути ≤ ±0,015% від межі шкали, щоб забезпечити 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 зміщуються, спочатку перевірте напругу живлення (має бути стабільною в діапазоні 12–24 В постійного струму); коли показання неправильні, перевірте на перевантаження (перевищення 300 % від номінального навантаження може призвести до пошкодження) або деформацію балки та 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 за адаптацією 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 середовищ потрібна відповідна сертифікація ступеня вибухозахисту (Ex d I — для вугільних шахт, Ex ia IIC T6 — для хімічної промисловості); для засобів вимірювальної техніки потрібен сертифікат CMC; для експортних виробів потрібен сертифікат OIML.

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

Резюме

Консольна балка датчиках навантаження мають основні переваги «точність у середньому діапазоні, гнучке встановлення та висока стійкість до ударів» і призначені переважно для вирішення таких питань, як монтаж на краю обладнання, вимірювання концентрованих навантажень і захисту від динамічних ударів у промислових сценаріях із середнім навантаженням. Досвід користувача зосереджений на зручному монтажі, відсутності необхідності в обслуговуванні та гарній сумісності з системою. Під час вибору моделі спочатку потрібно чітко визначити чотири ключові вимоги: діапазон, точність, місце встановлення та умови навколишнього середовища, а потім приймати рішення з урахуванням сумісності з системою та додаткових функцій; під час експлуатації слід уникати бічного навантаження та перевантаження, а також суворо дотримуватися вимог до регулярної калібрування задля забезпечення тривалої стабільної роботи. Пристрій підходить для промислових матеріальних резервуарів, стрічкових ваг, невеликих і середніх зважувальних приладів та інших галузей і є основним рішенням у сенсорних системах для сценаріїв промислового зважування з низьким і середнім навантаженням.