Тензометричний перетворювач паралельної балки CZL601

Вступ до продукту

Паралельна балка датчиках навантаження є силовими чутливими елементами, що базуються на принципі деформаційного опору, з подвійною або одинарною паралельною балкою з пружного матеріалу як основною структурою. Під дією сили вигин балки призводить до деформації тензометричного датчика, що викликає зміну його опору, яка потім перетворюється на стандартизований електричний сигнал. Вони поєднують переваги такі як висока точність при малих навантаженнях, плоска конструкція, стійка до зсуву центру навантаження, та зручність монтажу, і широко використовуються в системах зважування з малим діапазоном, вимірювання плоских зусиль та вбудованих вимірювальних сценаріях. Нижче наведено деталі за основними параметрами для задоволення потреб продукт вибору, технічної оцінки та підготовки рішень:

1. Характеристики та функції продукту

Основні особливості

• Структурний проект: Застосовує інтегровану паралельну балкову конструкцію (товщина тіла балки 2–15 мм, довжина 20–150 мм), з рівномірним розподілом напружень, сконцентрованих у середній частині тіла балки, що підтримує багатокутні навантаження в площині, характеризується винятковою здатністю протистояти ексцентричному навантаженню (здатна витримувати ексцентричне навантаження в площині ±20% – ±30% від номінального навантаження) і не має помітних сліпих зон напруження.
• Виконання точність: Рівні точності охоплюють C1–C3, найпоширеніші моделі досягають C2. Похибка нелінійності ≤±0,01%FS, похибка повторюваності ≤±0,005%FS, дрейф нуля ≤±0,002%FS/℃, показники точності перевершують аналогічні датчики в сценаріях малих діапазонів від 0,1 кг до 500 кг.
• Матеріали та захист: Еластичне тіло зазвичай виготовлене з алюмінієвого сплаву (для випадків, коли потрібна легкість), легованої сталі (для традиційних промислових умов) або нержавіючої сталі 304/316L (для агресивних середовищ), поверхня якого піддається анодуванню, нікелюванню або пасивації; ступінь захисту зазвичай становить IP65/IP67, а харчові моделі можуть досягати IP68, що робить їх придатними для різноманітних складних умов експлуатації.
• Сумісність із встановленням: На днищі передбачені стандартизовані монтажні отвори (різьбові або гладкі), що дозволяють кріплення болтами або за допомогою клею. Деякі мікромоделі можуть встановлюватися вбудованим способом, що підходить для обмеженого монтажного простору настільних терез і автоматизованого обладнання, а окремий пристрій може задовольняти вимоги до зважування на площині.

Основні функції

• Вимірювання зусилля при малому навантаженні: Зосереджено на статичному/квазідинамічному зважуванні при малих навантаженнях (час відгуку ≤ 4 мс), діапазон вимірювань охоплює 0,1 кг - 500 кг. Типові застосування зосереджені в діапазоні 1 кг - 200 кг, а мікромодель може забезпечити ультрамалий діапазон вимірювань 0,01 кг.
• Кілька типів вихідного сигналу: Забезпечує аналогові сигнали (4-20 мА, 0-3 В, 0-5 В) та цифрові сигнали (RS485/Modbus RTU, I2C). Мікройнтелектуальна модель інтегрує модуль регулювання сигналу і може безпосередньо підключатися до мікроконтролерів та модулів Інтернету речей.
• Функція захисту безпеки: Інтегрована компенсація температури в широкому діапазоні (-10 °C ~ 70 °C), захист від перевантаження (150% - 200% від номінального навантаження, зазвичай 150% для моделей з алюмінієвого сплаву), деякі моделі мають антивібраційну буферну конструкцію.
• Довгострокова стабільність: Термін служби за витривалістю ≥ 10⁷ циклів навантаження, річний дрейф ≤ ±0,01% НВ при номінальному навантаженні, підходить для сценаріїв тривалої безперервної роботи, таких як супермаркети та лабораторії.

2. Основні проблеми, що вирішені

• Недостатня точність у сценаріях з малим навантаженням: Щоб вирішити проблему надмірної похибки традиційних датчиків у сценаріях з малим діапазоном нижче 10 кг, завдяки оптимізованому проектуванню напруження несучої балки похибка вимірювання обмежена межами ±0,005% НВ, що відповідає високоточним вимогам зважування харчових продуктів, дозування ліків тощо.

•Неточність вимірювання при зміщеному навантаженні на площині: Характеристика рівномірного розподілу напружень у паралельній балці ефективно компенсує вплив зміщеного навантаження, спричиненого відхиленням зважуваного об'єкта, вирішуючи проблему точності при нефіксованих позиціях розміщення матеріалів у настільних зважувальних приладах та обладнанні для сортування.

•Ускладнення інтеграції та встановлення обладнання: Компактна конструкція та гнучкий спосіб встановлення задовольняють вимоги до вбудовування в автоматизоване обладнання та розумні побутові прилади, усуваючи необхідність модифікувати основну конструкцію обладнання та зменшуючи витрати на інтеграцію.

• Погана адаптивність до різних умов експлуатації: Шляхом оновлення матеріалів і рівня захисту вирішено проблеми пошкодження сенсорів та зсуву сигналу в сценаріях із вологістю (наприклад, зважування водних продуктів), корозією (наприклад, зважування хімічних реагентів) та пилом (наприклад, переробка борошна).

•Тися на вартість у малих пристроях: Один сенсор може задовольняти вимоги щодо плоского зважування, що усуває необхідність використання кількох сенсорів у поєднанні. У той же час використання алюмінієвого сплаву зменшує вагу та вартість продукту, вирішуючи проблему контролю вартості для малих зважувальних приладів та побутових електронних пристроїв.

3. Досвід користувача

• Ультраспрощена установка: Стандартизовані монтажні отвори та поверхні позиціонування усувають необхідність у професійних калібрувальних інструментах. Встановлення можна завершити за допомогою звичайної викрутки, вимоги до плоскості невеликі (≤0,1 мм/м), один оператор може виконати налагодження протягом 10 хвилин.

• Низький поріг експлуатації: Підтримує одноклавішне обнулення та калібрування в одній точці для вагових приладів (потрібна лише стандартна вага 100% номінального навантаження). Цифрові моделі можна швидко відкалібрувати за допомогою комп'ютерного програмного забезпечення, що дозволяє легко експлуатувати непрофесіоналам.

• Надзвичайно низькі витрати на технічне обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу та вологи, середньорічний рівень відмов ≤0,2%. Моделі з алюмінієвого сплаву легкі (мінімум лише 5 г), прості у заміні та не потребують демонтажу великих конструкцій під час обслуговування.

•Точна передача даних: Статичні коливання вимірювальних даних ≤±0,003% НВ, без запізнення в квазідинамічних сценаріях. Цифрові моделі мають вбудовану функцію компенсації самопливу нуля, що усуває необхідність частого калібрування та забезпечує високу стабільність даних.

• Добра сумісність інтеграції: Мікро моделі мають невеликі розміри (мінімальні габарити 20 мм × 10 мм × 5 мм), можуть бути вбудовані всередину смарт-пристроїв, не впливаючи на дизайн зовнішнього вигляду пристрою. Вихідний сигнал сумісний з поширеними малими контролерами, підтримує функцію Plug and Play.

4. Типові сценарії застосування

1) Цивільні та комерційні прилади для зважування з малим навантаженням

• Супермаркетні ваги для ціноутворення/Електронні платформенні ваги: основні чутливі елементи для ваг 3–30 кг, характеризуються легким дизайном із алюмінієвого сплаву, властивості стійкості до ексцентричного навантаження забезпечують постійну точність зважування у різних положеннях розташування, похибка ≤ ±1 г.

• Електронні ваги для експрес-доставки: обладнання для зважування 1–50 кг для експрес-доставки, виготовлене з нержавіючої сталі, стійке до забруднення та легко очищається, ступінь захисту IP67 підходить для вологих і запилених умов пунктів експрес-доставки, підтримує швидке та безперервне зважування.

• Кухонні терези/терези для випічки: кухонні терези високої точності 0,01-5 кг, з мікропаралельними датчиками променя, що забезпечують точність на рівні міліграмів, цифровий вихідний сигнал сумісний з дисплеями високої чіткості, відповідає потребі у точному дозуванні інгредієнтів.

2) Обладнання для промислової автоматизації

• Обладнання для автоматичної сортування: сортувальні терези у харчовій та металевій галузях, встановлені під стрічкою сортувального конвеєра, в реальному часі визначають вагу продукту та взаємодіють із механізмом сортування, точність сортування досягає ±0,1 г.

• Виявлення матеріалів на конвеєрній лінії: виявлення відсутності матеріалів на лініях збірки електронних компонентів, визначає, чи відсутні матеріали, шляхом зважування (наприклад, збірка акумуляторів для мобільних телефонів), час реакції ≤ 4 мс, підходить для високошвидкісних збіркових ліній.

• Кількісний контроль упакувальних автоматів: кількісне зважування для автоматів упаковки дрібних частинок/порошків, моделі точності класу С2 забезпечують похибку ваги на пакет ≤ ±0,2%, що відповідає метрологічним стандартам.

3) Харчова та фармацевтична промисловість

• Зважування фармацевтичних інгредієнтів: зважування сировини малих доз (0,1–10 кг) у фармацевтичній промисловості, матеріал із нержавіючої сталі 316L + сертифікація GMP, полірована поверхня без мертвих кутів, легко піддається дезінфекції та стерилізації, точність ≤ ±0,01% від діапазону вимірювання.

• Зважування водних ресурсів/м'яса: обладнання для нарізки та зважування на м’ясокомбінатах та ринках морепродуктів, водонепроникна та антикорозійна конструкція (IP68), може митися безпосередньо під водою, підходить для вологих умов експлуатації з великою кількістю води.

4) Наукові дослідження та експериментальне обладнання

• Зважування біологічних експериментів: зважування реактивів і зразків у лабораторіях, моделі ультрамалого діапазону (0,01–1 кг) можуть задовольняти високоточні вимоги щодо культивування мікроорганізмів та дозування хімічних реактивів.

• Вимірювання сили медичного обладнання: вимірювання сили/ваги для реабілітаційного обладнання (наприклад, динамометрів для рук) та медичних терезів (дитячих терезів), легка конструкція з алюмінієвого сплаву підвищує переносність обладнання, точність досягає ±0,005% від діапазону.

5) Розумна побутова електроніка та пристрої Інтернету речей (IoT)

• Розумна побутова техніка: визначення ваги білизни у пральних машинах та зважування бобів у кавоварках, мікромініатюрні вбудовані датчики забезпечують інтелектуальне керування пристроями, покращуючи користувацький досвід.

• Кінцеві пристрої Інтернету речей: моніторинг ваги для розумних полиць і розумних смітників, енергоефективні цифрові моделі підтримують бездротову передачу даних за допомогою NB-IoT, що підходить для сценаріїв дистанційного управління IoT.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: Очистіть поверхню для встановлення (приберіть жир і заусенці), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації балки та пошкоджень кабелю) та виберіть відповідні кріпильні болти залежно від діапазону вимірювання (уникайте використання високоміцних болтів для моделей з алюмінієвого сплаву).

• Позиціонування та фіксація: Встановіть датчик горизонтально на несучу поверхню, забезпечивши, щоб навантаження діяло строго вертикально над балкою (уникайте бічних ударів); затягніть болти за допомогою ключа-динамометра (5–10 Н·м для моделей з алюмінієвого сплаву, 10–20 Н·м для сплаву сталі), щоб не пошкодити балку через надмірне затягування.

• Вимикання проводки: Для аналогових сигналів дотримуйтесь схеми "червоний — живлення +, чорний — живлення –, зелений — сигнал +, білий — сигнал –"; для цифрових сигналів підключайте згідно з розміткою контактів; під час підключення міні-моделі уникайте натягування кабелю, рекомендується залишати 5 см запасу довжини.

• Захисна обробка: у вологому середовищі герметизуйте з’єднувач кабелю водонепроникною стрічкою; у харчовій промисловості негайно після використання очищайте поверхню датчика, щоб уникнути корозії від залишків матеріалів.

2) Калібрування та налагодження

• Калібрування нуля: ввімкніть живлення та прогрійте протягом 10 хвилин, виконайте команду «калібрування нуля», переконайтеся, що вихідний сигнал нуля знаходиться в межах ±0,001% НВ, і якщо відхилення надто велике, перевірте, чи рівна поверхня встановлення.

• Калібрування навантаження: розмістіть стандартний вантаж, еквівалентний 100% номінального навантаження (у сценаріях із малим діапазоном вимірювань використовуйте стандартні ваги), зафіксуйте значення вихідного сигналу, скоректуйте похибку за допомогою терміналу або програмного забезпечення та переконайтеся, що похибка ≤ допустимому значенню відповідного класу точності (клас C2 ≤ ±0,01% НВ).

• Тест на ексцентричне навантаження: розмістіть однакову вагу в різних положеннях на несучій поверхні датчика, спостерігайте за узгодженістю показань, відхилення має бути ≤ ±0,02% FS; в іншому випадку відрегулюйте рівень встановлення.

3) Планове обслуговування

• Регулярний огляд: щотижня очищайте поверхню датчика, щомісяця перевіряйте, чи не ослаблене з'єднання проводів; калібруйте комерційні зважувальні прилади раз на квартал, а лабораторне обладнання — щомісяця.

• Усунення несправностей: коли дані дрейфують, спочатку перевірте напругу живлення (стабільна 5–24 В постійного струму, зазвичай 5 В для мікромоделей); якщо показання неправильні, перевірте наявність перевантаження (моделі з алюмінієвого сплаву схильні до постійної деформації під час перевантаження) і за потреби замініть датчик.

6. Метод вибору (точно відповідає вимогам)

1) Визначення основних параметрів

• Вибір діапазону: оберіть модель залежно від 1,2–1,4 разів більшої за фактичну максимальну вагу (наприклад, для максимальної ваги 10 кг можна обрати датчик на 12–14 кг), уникайте вибору надто великого діапазону при невеликих навантаженнях, щоб запобігти недостатній точності.

• Клас точності: оберіть клас C1 (похибка ≤ ±0,005%FS) для лабораторних/медичних застосувань, клас C2 (похибка ≤ ±0,01%FS) для промислової метрології та клас C3 (похибка ≤ ±0,02%FS) для побутових зважувальних приладів.

• Тип сигналу: оберіть аналогові сигнали (0–5 В) для побутових зважувальних приладів, цифрові сигнали (I2C/RS485) для смарт-пристроїв та моделі з бездротовими модулями для сценаріїв IoT.

2) Вибір за експлуатаційною стійкістю

• Температура: оберіть звичайні моделі для нормальних умов (-10°С ~ +60°С), морозостійкі моделі для низькотемпературного охолодження (-20°С ~ 0°С) та моделі з компенсацією високих температур для високотемпературних умов (60°С ~ 80°С).

• Середовище: оберіть алюмінієвий сплав для сухих умов, нержавіючу сталь 304 для вологих/харчових галузей та нержавіючу сталь 316L для середовищ із хімічною корозією.

• Клас захисту: ≥IP65 для внутрішніх сухих умов, ≥IP67 для вологих/промивних умов та ≥IP68 для підводних або сильно агресивних середовищ.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Спосіб монтажу: для настільних зважувальних приладів оберіть кріплення болтами, для смарт-пристроїв — вбудований монтаж; у випадках обмеженого простору надавайте пріоритет мікромоделям із довжиною ≤30 мм.

• Сумісність: переконайтеся, що напруга живлення датчика та тип сигналу відповідають контролеру. Для мікромоделей перевіряйте визначення контактів, щоб уникнути помилок підключення, які можуть призвести до виходу модуля з ладу.

4) Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: харчова та фармацевтична галузі вимагають сертифікації FDA/GMP, метрологічні застосування — сертифікації CMC, експортні продукти — сертифікації OIML.

• Спеціальні функції: вибирайте моделі з часом відгуку ≤3 мс для швидкісного сортування, моделі IoT із струмом очікування ≤10 мкА для сценаріїв з низьким енергоспоживанням та інтегровані моделі без різьблення та мертвих кутів для гігієнічних умов.

Резюме

Тензометричний перетворювач з паралельним променем має «високу точність при навантаженні малої ваги, плоску компенсацію зсуву навантаження та зручну інтеграцію» як основні переваги й призначений насамперед для вирішення таких проблем, як точне зважування на малих діапазонах, зміщення матеріалу від центру навантаження та вбудована установка обладнання. Досвід користувача базується на простоті експлуатації, відсутності необхідності в обслуговуванні та контрольованих витратах. Під час вибору тензометричного перетворювача необхідно спочатку чітко визначити чотири ключові вимоги: діапазон, точність, місце для встановлення та умови навколишнього середовища, а потім ухвалити рішення з урахуванням сумісності з системою та додаткових функцій; під час експлуатації слід уникати перевантаження та бічних ударів, суворо дотримуючись регулярних процедур калібрування, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу. Він підходить для застосування в приладах для зважування малої ваги, автоматизованому обладнанні, харчовій та фармацевтичній галузях та є оптимальним рішенням для виявлення сигналів у сценаріях зважування з малим діапазоном та плоским розташуванням.

Детальний дисплей

Параметри