Паралельний променевий датчик зважування CZL602A

Вступ до продукту

Паралельна балка датчиках навантаження є силовими чутливими елементами, що ґрунтуються на принципі тензометричного опору, з подвійною або одинарною паралельною балкою з пружного матеріалу як основною конструкцією. Коли на них діє сила, вигин балки призводить до деформації, яка зумовлює тензометричні датчики зміну опору, що потім перетворюється на стандартизовані електричні сигнали. Вони поєднують у собі такі переваги, як висока точність при малих навантаженнях, здатність протидіяти зсуву навантаження від центру, зручність монтажу, і широко використовуються в сценаріях зважування на малих діапазонах, вимірювання плоских сил та вбудованих вимірювань. Нижче наведено детальний опис від основних розмірів 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 балки 2–15 мм, довжина 20–150 мм), з рівномірним розподілом навантаження, зосередженим у середній частині балки, що забезпечує підтримку багатокутних зусиль у площині, виняткову здатність протистояти ексцентриситету навантаження (здатна витримувати позацентрові 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% НВ, похибка повторюваності ≤±0,005% НВ, дрейф нуля ≤±0,002% НВ/°C, а також кращі показники точності порівняно з аналогічними датчиками в сценаріях із малим діапазоном 0,1 кг–500 кг.

• Матеріали та захист : Еластомери зазвичай виготовлені з алюмінієвого сплаву (для легких варіантів використання), легованої сталі (для загальних промислових умов) або нержавіючої сталі 304/316L (для агресивних середовищ), поверхня оброблена анодуванням, нікелюванням або пасивацією; рівні захисту зазвичай IP65/IP67, а харчові моделі можуть досягати IP68, що робить їх придатними для різноманітних складних умов експлуатації.

• Сумісність із встановленням: У нижній частині передбачено стандартизовані монтажні отвори (різьбові або гладкі отвори), які підтримують кріплення болтами або приклеювання. Деякі мініатюрні моделі можна встановлювати вбудованим способом, що підходить для вузьких монтажних просторів настільних терез і автоматизованого обладнання, і один пристрій може задовольняти вимоги до зважування на площині.

Основні функції

• Вимірювання зусилля при малому навантаженні: Спеціалізується на статичному/квазідинамічному зважуванні легких навантажень (час відгуку ≤4 мс), діапазон охоплює 0,1 кг–500 кг, найпоширеніші застосування зосереджені в діапазоні 1 кг–200 кг. Мініатюрні моделі можуть забезпечувати надмалий 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). Мініатюрні інтелектуальні моделі інтегрують модулі обробки сигналів і можуть безпосередньо підключатися до мікроконтролерів та модулів Інтернету речей.

•Функція захисту безпеки: Інтегрує компенсацію температури в широкому діапазоні температур (-10 ℃ ~ 70 ℃), має захист від перевантаження (150%-200% від номінального навантаження, зазвичай 150% для моделей з алюмінієвого сплаву), а деякі моделі мають антивібраційні буферні конструкції.

• Довгострокова стабільність: Термін служби при циклічних навантаженнях ≥10⁷ циклів, з річним дрейфом ≤±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: З метою усунення надмірної похибки традиційних датчиків у сценаріях із малим діапазоном (нижче 10 кг) шляхом оптимізованого проектування напруженості балки похибка вимірювання обмежена межею ±0,005% від межі вимірювання (FS), що вирішує завдання високоточного зважування продуктів харчування та дозування ліків.

• Неточне вимірювання ексцентричного навантаження на площині: Характеристика рівномірного розподілу напружень у паралельній балці ефективно компенсує вплив ексцентричного навантаження, спричиненого зміщенням об'єкта зважування, вирішуючи проблему точності при нефіксованих позиціях розміщення матеріалів у настільних зважувальних приладах та обладнанні для сортування.

•Складнощі інтегрованого монтажу обладнання: Компактна конструкція та гнучкий метод встановлення задовольняють вимоги до вбудованого монтажу автоматизованого обладнання та розумних побутових пристроїв, без необхідності модифікувати основну конструкцію обладнання, що зменшує витрати на інтеграцію.

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

• Тиски щодо вартості на невелике обладнання: Один датчик може задовольняти вимоги до плоского зважування, що усуває необхідність використання кількох датчиків у комбінації. У той же час матеріал із алюмінієвого сплаву зменшує вагу та вартість продукту, вирішуючи проблему контролю витрат на малогабаритні зважувальні прилади та побутову електроніку.

3. Досвід користувача

• Надзвичайно спрощена установка: Стандартизовані монтажні отвори та базові поверхні позиціонування усувають необхідність використання спеціалізованого калібрувального інструменту. Встановлення можна виконати звичайною викруткою, вимоги до плоскості невисокі (≤0,1 мм/м), а налагодження одним працівником може бути завершено протягом 10 хвилин.

• Низький поріг експлуатації: Підтримує одноклавішне обнулення та калібрування вагових приладів в одній точці (потрібна лише еталонна вага 100% номінального навантаження). Цифрові моделі можна швидко відкалібрувати за допомогою комп'ютерного програмного забезпечення, і з ними можуть легко працювати непрофесіонали.

•Надзвичайно низькі витрати на технічне обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу та вологи, середньорічна частота відмов ≤0,2%. Модель з алюмінієвого сплаву має легку вагу (мінімум лише 5 г), її легко замінити, і під час обслуговування немає необхідності розбирати великі конструкції.

• Точне зворотне зв’язування даних: Статичні коливання вимірюваних даних ≤±0,003% від FS, відсутність гістерезису в квазі-динамічних сценаріях. Цифрові моделі оснащені функцією компенсації дрейфу нуля, що усуває необхідність у частому калібруванні, забезпечуючи високу стабільність даних.

•Добра адаптивність інтеграції: Мікромодель має невеликі розміри (мінімальний розмір 20 мм × 10 мм × 5 мм), може бути вбудована всередину смарт-пристроїв, не впливаючи на дизайн зовнішнього вигляду пристрою. Вихідний сигнал сумісний з поширеними малими контролерами, підключи і працюй.

4. Типові сценарії застосування

1) Прилади для зважування цивільного та комерційного призначення з малою навантаженням

• Супермаркетні ваги для ціноутворення/електронні платформенні ваги: основний чутливий елемент ваг для цінування 3-30 кг, з легким конструкційним виконанням з алюмінієвого сплаву. Характеристика захисту від ексцентриситетного навантаження забезпечує стабільну точність зважування в різних положеннях розташування, похибка ≤±1 г.

• Електронні ваги для експрес-доставки: обладнання для зважування від 1 до 50 кг, 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 ваги/ваги для випічки: високоточні кухонні ваги 0,01-5 кг, з мікропаралельними датчиками променя, що забезпечують точність на рівні міліграмів. Цифровий вихідний сигнал сумісний з дисплеями високої чіткості, відповідає вимогам точного дозування 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 конвеєрних лініях: виявлення відсутності матеріалів на лініях збірки електронних компонентів, визначення відсутності деталей шляхом зважування (наприклад, збірка акумуляторів для мобільних телефонів), час відгуку ≤4 мс, адаптовано до високошвидкісних потоків.

• Контрольоване дозування на упаковочних машинах: зважування для упаковування малих 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, виготовлене з нержавіючої сталі 316L + сертифіковано за GMP, поверхня відполірована без мертвих кутів для легкого знезараження та стерилізації, точність ≤ ±0,01% від діапазону вимірювання.

• Зважування водних продуктів/м’яса: обладнання для нарізання та зважування на м’ясокомбінатах та ринках водних продуктів, конструкція з водонепроникним та антикорозійним захистом (IP68), може митися безпосередньо під водою, підходить для вологих умов експлуатації з високим вмістом води.

4) Наукові дослідження та експериментальне обладнання

• Зважування в біологічних експериментах: зважування реагентів і зразків у лабораторіях; моделі ультрамалого діапазону (0,01–1 кг) задовольняють високоточні вимоги щодо культивування мікроорганізмів та дозування хімічних реагентів.

• Вимірювання зусилля в медичному обладнанні: вимірювання сили/ваги в реабілітаційному обладнанні (наприклад, динамометри для рук) та медичних вагах (дитячі ваги), легка конструкція з алюмінієвого сплаву покращує переносність обладнання, точність досягає ±0,005% від повного діапазону. 5. Розумна побутова електроніка та пристрої Інтернету речей

• Прилади розумного дому: визначення ваги білизни у пральних машинах та зважування бункерів для зерен у кавомашинах завдяки мікродатчикам, вбудованим у обладнання, що забезпечує інтелектуальне керування та покращує споживчий досвід.

• Кінцеві точки ІоТ: моніторинг ваги розумних полиць і розумних смітників; малопотужні цифрові моделі підтримують бездротову передачу даних за технологією NB-IoT, адаптовані до сценаріїв дистанційного управління через Інтернет речей.

5. Спосіб використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: Очистіть поверхню монтажу (видаліть масляні плями та заусенці), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації корпусу променя та пошкодження кабелю), виберіть відповідні кріпильні болти залежно від діапазону (уникайте використання високоміцних болтів для моделей з алюмінієвого сплаву).

• Позиціонування та фіксація: Встановіть датчик горизонтально на несучу поверхню, забезпечивши вертикальну дію навантаження безпосередньо над корпусом променя (уникайте бічного удару); затягуйте болти за допомогою ключа-динамометра (5–10 Н·м для моделей з алюмінієвого сплаву, 10–20 Н·м для легованої сталі), щоб уникнути пошкодження корпусу променя через надмірне затягування.

• Вимоги до підключення дротів: Для аналогових сигналів дотримуйтесь схеми "червоний – живлення +, чорний – живлення –, зелений – сигнал +, білий – сигнал –"; для цифрових сигналів підключайте згідно з розміткою контактів; уникайте натягування кабелю під час підключення для мікромоделей, рекомендується залишати 5 см запасу довжини.

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

2) Калібрування та налаштування

• 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 стандартну вагу, еквівалентну 100% номінального навантаження (у сценаріях із малим діапазоном використовуйте стандартні ваги), зафіксуйте значення вихідного сигналу, скоригуйте похибку за допомогою лічильника або програмного забезпечення та переконайтеся, що похибка ≤ допустиме значення відповідного класу точності (клас C2 ≤ ±0,01%НВ).

• Випробування на ексцентричне навантаження: Розмістіть однаковий вантаж у різних місцях на поверхні, що сприймає навантаження, спостерігайте за узгодженістю показань, і відхилення має бути ≤ ±0,02%ВД, інакше потрібно відрегулювати рівень встановлення.

3) Поточне технічне обслуговування

• Регулярний огляд: щотижня очищайте поверхню датчика, щомісяця перевіряйте наявність ослаблених проводів; калібруйте комерційні ваги раз на квартал, а лабораторне обладнання — щомісяця.

• Усунення несправностей: коли дані відхиляються, спочатку перевірте напругу живлення (стабільна на рівні 5–24 В постійного струму, зазвичай 5 В для мікромоделей); коли показання ненормальні, перевірте на перевантаження (моделі з алюмінієвого сплаву схильні до постійної деформації при перевантаженні) і за потреби замініть датчик.

6. Метод вибору (точно відповідає вимогам)

1) Визначення основних параметрів

• Вибір діапазону: оберіть модель з діапазоном у 1,2–1,4 рази більшим за фактичну максимальну вагу (наприклад, для максимальної ваги 10 кг можна вибрати датчик на 12–14 кг) і уникайте надмірного діапазону при малих навантаженнях, щоб запобігти недостатній точності.

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

• Тип сигналу: для побутових ваг обирайте аналоговий сигнал (0–5 В), для розумних пристроїв — цифровий сигнал (I2C/RS485), а для сценаріїв IoT — моделі з бездротовими модулями.

2) Вибір за експлуатаційною стійкістю до умов навколишнього середовища

• Температура: оберіть звичайні моделі для типових умов (-10° C~60° C), моделі, стійкі до низьких температур, для сценаріїв охолодження при низьких температурах (-20° C~0° C), та моделі з компенсацією високої температури для високотемпературних умов (60° C~80° C).

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

• Ступінь захисту: ≥IP65 для сухих приміщень, ≥IP67 для вологих/промивних умов, ≥IP68 — для підводних або висококорозійних середовищ.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Метод встановлення: оберіть кріплення болтами для настільних терезів, вбудований монтаж — для розумних пристроїв; у сценаріях із обмеженим простором надавайте пріоритет мікромоделям із довжиною ≤30 мм.

• Сумісність: переконайтеся, що напруга живлення та тип сигналу датчика відповідають контролеру, і перевірте визначення контактів для мікромоделей, 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: для швидкісного сортування обирайте моделі з часом реакції ≤3 мс, IoT-моделі зі струмом очікування ≤10 мкА — для сценаріїв з низьким енергоспоживанням, а також інтегровані моделі без різьби та мертвих кутів — для гігієнічних умов.

Резюме

Тензометричний перетворювач з паралельними балками має основні переваги «висока точність при малому навантаженні, плоска конструкція з захистом від зсуву навантаження, зручна інтеграція», що в основному вирішує проблеми точного зважування на малих діапазонах, зміщення матеріалу, вбудованого монтажу обладнання. Досвід користувача зосереджений на простоті експлуатації, відсутності необхідності у технічному обслуговуванні та контрольованих витратах. При виборі моделі необхідно спочатку уточнити чотири ключові вимоги: діапазон, точність, монтажний простір та умови навколишнього середовища, а потім прийняти рішення з урахуванням сумісності системи та додаткових функцій; під час експлуатації слід уникати перевантаження та бічових ударів, а також суворо дотримуватися регулярної калібрування, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу. Підходить для терезів з малим навантаженням, автоматизованого обладнання, харчової та фармацевтичної промисловості тощо, є оптимальним рішенням для сенсорів у сценаріях зважування на малих діапазонах і плоских поверхнях.

Детальний дисплей

Параметри