Датчик зважування паралельної балки CZL628

Вступ до продукту

Паралельна балка датчиках навантаження є силовими чутливими елементами, які ґрунтуються на принципі тензометричного опору, і мають у якості основної конструкції пружний елемент із подвійною або одинарною паралельною балкою. Коли на них діє сила, вигин балки призводить до деформації тензометричного перетворювача, що викликає зміну опору, яка потім перетворюється на стандартизовані електричні сигнали. Вони поєднують у собі такі переваги, як висока точність при малих навантаженнях, здатність до протидії зсуву навантаження від центру, зручність монтажу, і широко використовуються в сценаріях зважування на малих діапазонах, вимірювання плоских сил та вбудованого вимірювання. Нижче наведено деталі за основними параметрами, щоб задовольнити потреби 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 напружень, зосереджених у середній частині балки, що підтримує багатокутні зусилля в площині, виняткову здатність протидіяти позацентровим навантаженням (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, з основними моделями, що досягають C2. Похибка нелінійності ≤ ±0,01%НВ, похибка повторюваності ≤ ±0,005%НВ, дрейф нуля ≤ ±0,002%НВ/°C, а також краща точність у порівнянні з аналогічними датчиками в сценаріях малих діапазонів 0,1 кг - 500 кг.

•Матеріали та захист: Як пружні матеріали найчастіше використовують алюмінієві сплави (для легких сценаріїв), леговану сталь (для загальних промислових сценаріїв) або нержавіючу сталь 304/316L (для агресивних середовищ), з обробкою поверхні методом анодування, нікелюванням або пасивацією; рівні захисту зазвичай IP65/IP67, а харчові моделі можуть досягати IP68, що робить їх придатними для різноманітних складних умов.

•Сумісність із встановленням: На днищі передбачені стандартизовані монтажні отвори (різьбові або гладкі отвори), які забезпечують кріплення болтами або за допомогою клею. Деякі мікромоделі можна встановлювати вбудованим способом, що підходить для вузьких монтажних просторів настільних зважувальних приладів та автоматизованого обладнання, і один пристрій може задовольняти вимоги до плоского зважування.

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 — у межах 1 кг – 200 кг. Мікромоделі здатні забезпечувати ультрамалий діапазон вимірювань — 0,01 кг.

• Кілька типів вихідного сигналу: Аналогові сигнали (4–20 мА, 0–3 В, 0–5 В) та цифрові сигнали (RS485/Modbus RTU, I2C). Мікророзумні моделі інтегрують модулі обробки сигналів і можуть безпосередньо підключатися до мікроконтролерів та модулів Інтернету речей (IoT).

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

• Довгострокова стабільність: Строк служби за кількістю циклів навантаження ≥ 10⁷, річне відхилення ≤ ±0,01% НВ при номінальному навантаженні, що робить пристрої придатними для тривалої безперервної роботи, наприклад, у супермаркетах та лабораторіях.

2. Основні проблеми, що вирішені

• Недостатня точність у сценаріях з малим навантаженням: З огляду на проблему надмірної похибки традиційних датчиків у сценаріях з малою вагою нижче 10 кг, шляхом оптимізації конструкції напруження балки похибка вимірювання контролюється в межах ±0,005% НВ, що вирішує проблеми високоточних вимірювань, таких як зважування харчових продуктів, підрахунок кількості 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.

• Ускладнення при інтегрованому монтажі обладнання компактна структура та гнучкий спосіб встановлення задовольняють вимоги до вбудованої інсталяції автоматизованого обладнання та розумних побутових приладів, усуваючи необхідність змінювати основну конструкцію обладнання та знижуючи витрати на інтеграцію.

• Погана адаптивність до різних умов експлуатації: Шляхом оновлення матеріалів і рівнів захисту вирішено проблеми, пов’язані з пошкодженням датчиків і зсувом сигналу в умовах вологості (наприклад, зважування в аквакультурі), корозії (наприклад, зважування хімічних реагентів) та пилу (наприклад, переробка борошна).

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

3. Досвід користувача

• Надзвичайно спрощена установка: Стандартизовані монтажні отвори та поверхні позиціонування усувають необхідність використання професійних калібрувальних інструментів, а встановлення може бути виконане за допомогою звичайної викрутки. Вимоги до плоскості невисокі (≤0,1 мм/м), один оператор може завершити налагодження 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 легка (мінімальна вага лише 5 г), проста у заміні і не потребує розбирання великих конструкцій під час обслуговування.

• Точне зворотне зв’язування даних: Значення флуктуації статичних вимірювань ≤±0,003% НВ, відсутність гістерезису в квазідинамічних сценаріях. Цифрові моделі мають вбудовану функцію компенсації нульового дрейфу, що усуває необхідність частого калібрування та забезпечує 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 основними малими контролерами, підключи і працюй.

4. Типові сценарії застосування

1) Цивільні та комерційні ваги для легких навантажень

• 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 доставки: обладнання для зважування від 1 до 50 кг, виготовлене з нержавіючої сталі для запобігання забрудненню та полегшення очищення. Ступінь захисту IP67 підходить для вологих і запилених умов пунктів доставки, підтримує швидке та безперервне зважування.

• Кухонні ваги/ваги для випічки: високоточні кухонні ваги 0,01-5 кг із мікропаралельними пружинними датчиками, які забезпечують точність на рівні міліграмів. Цифровий вихідний сигнал сумісний з дисплеями високої чіткості, відповідає вимогам до точної дозації інгредієнтів.

2) Устаткування для промислової автоматизації

• Обладнання для автоматизованого сортування: вагові сортувальні машини у харчовій та металообробній галузях, встановлюються під сортувальним конвеєром, здійснюють реальний контроль ваги продукту та взаємодіють із сортувальним механізмом, точність сортування досягає ±0,1 г.

• Виявлення матеріалів на лініях збірки: виявлення відсутності матеріалів на лініях збірки електронних компонентів, визначення відсутності матеріалів шляхом зважування (наприклад, збірка акумуляторів для мобільних телефонів), час відгуку ≤4 мс, підходить для високошвидкісних ліній

• Кількісний контроль упаковувальних машин: кількісне зважування для упаковувальних машин дрібних частинок/порошків, моделі з точністю С2 забезпечують похибку ваги на пакет ≤ ±0,2%, відповідають 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, що забезпечує легке знезараження та стерилізацію, точність ≤ ±0,01% від межі 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 та зразків у лабораторіях; моделі ультрамалих діапазонів (0,01–1 кг) задовольняють високоточні вимоги щодо культивування мікроорганізмів та дозування хімічних реагентів.

• Вимірювання сили в медичному обладнанні: вимірювання сили/ваги в реабілітаційному обладнанні (наприклад, в ручних динамометрах) та медичних терезах (дитячі терези), легка конструкція з алюмінієвого сплаву для підвищення переносності обладнання, точність досягає ±0,005% від діапазону.

5) Розумна побутова електроніка та пристрої Інтернету речей

• Розумна побутова техніка: визначення ваги білизни у пральних машинах, зважування бункерів для зерен у кавомашинах, мікромініатюрні вбудовані датчики забезпечують інтелектуальне керування обладнанням та покращують користувацький досвід.

• Кінцеві точки Інтернету речей: контроль ваги на розумних полицях та в розумних смітниках; малопотужні цифрові моделі з підтримкою бездротової передачі даних NB-IoT, придатні для сценаріїв дистанційного управління через Інтернет речей.

5. Спосіб використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: очистіть поверхню монтажу (приберіть жир та заусенці), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації балки, пошкодження кабелю), підберіть відповідні кріпильні болти залежно від діапазону (не використовуйте високоміцні болти для моделей з алюмінієвого сплаву).

• Позиціонування та фіксація: встановіть датчик горизонтально на несучу поверхню, забезпечте, щоб навантаження діяло строго вертикально над тілом балки (уникайте бічного удару); затягуйте болти ключем із регульованим моментом (5–10 Н·м для моделей з алюмінієвого сплаву, 10–20 Н·м для сплаву сталі), уникайте надмірного затягування, що може пошкодити тіло балки.

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

• Захисна обробка: у вологому середовищі герметизуйте з’єднання кабелю водонепроникною стрічкою, у харчовій промисловості після використання своєчасно очищайте поверхню датчика, 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, якщо відхилення надто велике, перевірте, чи рівна поверхня встановлення.

• Калібрування навантаження: розмістіть стандартний вантаж у 100% від номінального навантаження (у сценаріях із малим діапазоном використовуйте стандартні вантажі), зафіксуйте значення вихідного сигналу, скоригуйте похибку за допомогою лічильника або програмного забезпечення, забезпечте похибку ≤ допустимого значення відповідного класу точності (клас C2 ≤ ±0,01%FS).

• Тест на ексцентричне навантаження: розмістіть однакову вагу в різних положеннях на несучій поверхні датчика, спостерігайте за узгодженістю показань, відхилення має бути ≤ ±0,02% НВ, інакше потрібно відрегулювати рівень встановлення.

3) Щоденне обслуговування

• Регулярний огляд: щотижня очищайте поверхню датчика, щомісяця перевіряйте затягненість проводки; калібруйте торговельні терези щокварталу, а лабораторне обладнання — щомісяця.

• Усунення несправностей: спочатку перевірте напругу живлення, якщо дані дрейфують (має бути стабільною в межах 5–24 В постійного струму, зазвичай 5 В для мікромоделей); перевірте на перевантаження, якщо показання неправильні (моделі з алюмінієвого сплаву схильні до постійної деформації при перевантаженні), і за потреби замініть датчик.

6. Метод вибору (точне узгодження вимог)

1) Визначення основних параметрів

• Вибір діапазону: вибирайте згідно з 1,2–1-кратною фактичною максимальною вагою (наприклад, при максимальній вазі 10 кг підходить сенсор 12–14 кг), уникайте недостатньої точності через надто великий діапазон у випадках малої навантаження.

• Рівень точності: для лабораторних/медичних цілей обирайте рівень C1 (похибка ≤ ± 0,005% НВХ), для промислової метрології — рівень C2 (похибка ≤ ± 0,01% НВХ), для побутових зважувальних приладів — рівень C3 (похибка ≤ ± 0,02% НВХ).

• Тип сигналу: побутові зважувальні прилади використовують аналоговий сигнал (0–5 В), інтелектуальні пристрої — цифровий сигнал (I2C/RS485), а сценарії IoT — моделі з бездротовими модулями.

2) Вибір адаптивності до навколишнього середовища

• Температура: для звичайних умов (-10 ℃ ~ 60 ℃) обирайте звичайну модель; для низькотемпературних холодильних умов (-20 ℃ ~ 0 ℃) — модель із стійкістю до низьких температур; для високотемпературних умов (60 ℃ ~ 80 ℃) — модель із компенсацією високих температур.

• Матеріал: для сухих умов обирайте алюмінієвий сплав; для вологих/харчових виробництв — нержавіючу сталь 304; для хімічно агресивних середовищ — нержавіючу сталь 316L.

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

3) Монтаж та сумісність із системою

• Спосіб монтажу: для настільних терезів обирайте кріплення болтами; для смарт-пристроїв — вбудований монтаж; для обмежених за простором сценаріїв — пріоритетні мікромоделі з довжиною ≤ 30 мм.

• Сумісність: переконайтеся, що напруга живлення та тип сигналу датчика відповідають контролеру. Для мікромоделей перевірте призначення контактів, щоб уникнути помилок підключення та виходу модуля з ладу.

4) Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: для харчової та фармацевтичної галузей потрібна сертифікація FDA/GMP, для вимірювальних сценаріїв — сертифікація CMC, а для експортної продукції —

Сертифікація OIML.

• Спеціальні функції: для швидкісного сортування оберіть модель із часом реакції ≤ 3 мс; для сценаріїв з низьким енергоспоживанням — IoT-модель із струмом у режимі сну ≤ 10 мкА; для гігієнічних умов — цілісну модель без різьби та мертвих кутів.

Резюме

Датчик терезів з паралельним променем має основні переваги «висока точність при малих навантаженнях, плоский антизсув навантаження та зручна інтеграція». Основним рішенням є вирішення таких проблем, як точне зважування в малих діапазонах, зсув матеріалу під навантаженням та вбудована установка обладнання. Досвід користувача зосереджений на простоті експлуатації, відсутності потреби в обслуговуванні та контрольованих витратах. При виборі слід віддавати пріоритет чотирьом основним вимогам: діапазон, точність, монтажний простір і умови експлуатації, а також враховувати сумісність із системою та додаткові функції. Під час експлуатації слід уникати перевантаження та бічних ударів, а також суворо дотримуватися регулярної калібрування, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу. Підходить для приладів зважування з малим навантаженням, автоматизованого обладнання, харчової промисловості, фармацевтики та інших галузей і є оптимальним рішенням для сенсорів у сценаріях зважування з малим діапазоном і плоским розташуванням.

Детальний дисплей

Параметри