Паралельний променевий зважувальний датчик CZL638

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 переваги, такі як висока точність при малих навантаженнях, здатність до протидії зсуву навантаження в площині та зручність монтажу, і широко використовуються в сценаріях зважування на малих діапазонах, вимірювання плоских сил і вбудованих вимірювань. Нижче наведено деталі за основними параметрами, щоб задовольнити потреби продукт вибору, технічної оцінки та підготовки рішень:

1. Характеристики та функції продукту

Основні особливості

• Конструкційна конструкція: Застосовує інтегровану паралельну балкову конструкцію (товщина балки 2–15 мм, довжина 20–150 мм), з рівномірним розподілом напружень, зосередженим у середній частині балки, що витримує багатокутні навантаження в площині, виняткову стійкість до ексцентричного навантаження (здатна витримувати позацентрові навантаження в площині ±20% – ±30% від номінального навантаження) і не має помітних мертвих зон напруження.

• Прецизійні характеристики: Класи точності охоплюють C1 – C3, найпоширеніші моделі досягають C2. Похибка нелінійності ≤ ±0,01% НВ, похибка відтворюваності ≤ ±0,005% НВ, дрейф нуля ≤ ±0,002% НВ/°C, а також кращі показники точності порівняно з аналогічними датчиками в діапазоні малих навантажень 0,1 кг – 500 кг.

• Матеріали та захист: Еластомери зазвичай використовують алюмінієвий сплав (для легких умов), леговану сталь (для традиційних промислових умов) або нержавіючу сталь 304/316L (для агресивних умов), із поверхневою обробкою у вигляді анодування, нікелювання або пасивації; 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 передбачені стандартизовані монтажні отвори (різьбові або гладкі), які дозволяють кріплення болтами або за допомогою клею. Деякі мікромоделі можна вбудовувати, що підходить для вузького монтажного простору настільних терез і автоматизованого обладнання, а один пристрій може задовольняти вимоги до зважування на площині. Основні функції

• Вимірювання невеликих навантажень: Спеціалізується на статичному / квазідинамічному зважуванні при малих навантаженнях (час відгуку ≤ 4 мс), діапазон вимірювань — від 0,1 кг до 500 кг, типові застосування зосереджені в межах 1–200 кг. Мікромоделі забезпечують ультрамалий діапазон вимірювань — до 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: Інтегрована компенсація температурних коливань у широкому діапазоні (−10 °С ~ +70 °С), захист від перевантаження (150% – 200% від номінального навантаження, зазвичай 150% для моделей з алюмінієвого сплаву), деякі моделі оснащені амортизаторами ударів.

• 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 із малим діапазоном нижче 10 кг, завдяки оптимізованому проектуванню напруження балки похибка вимірювання контролюється в межах ±0,005% НВХ, що вирішує проблеми вагового дозування харчових продуктів та вимірювання ліків, де потрібна висока точність тощо.

• 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 інтегрованій установці обладнання: Компактна конструкція та гнучкий спосіб монтажу вирішують потребу вбудованої установки в автоматизоване обладнання та розумні побутові пристрої, усуваючи необхідність модифікувати основну конструкцію обладнання та зменшуючи 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).

• Тиск витрат на мале 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 базові поверхні позиціонування усувають необхідність використання професійних калібрувальних інструментів. Встановлення можна завершити за допомогою звичайного гвинтоварта, вимоги до плоскості низькі (≤0,1 мм/м), один оператор може виконати налагодження протягом 10 хвилин. .

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

• Надзвичайно низькі витрати на 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 повернення даних: Статичні коливання вимірюваних даних ≤±0,003% FS, відсутність гістерезису в квазі-динамічних сценаріях. Цифрові моделі мають функцію компенсації дрейфу нуля, що усуває необхідність частого калібрування та забезпечує високу стабільність даних.

• Добра інтеграція та адаптивність: 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) 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 експрес-доставки: обладнання для зважування від 1 до 50 кг для експрес-доставки, виготовлене з нержавіючої сталі для захисту від забруднення та легкого очищення. 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) Устаткування 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.

• Кількісний контроль упаковувальних машин: кількісне зважування для упаковувальних машин дрібних частинок/порошків, моделі з точністю C2 забезпечують похибку ваги на пакет ≤ ±0,2%, 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 зважування та нарізки на м’ясокомбінатах та ринках водних продуктів, з водонепроникним і антикорозійним дизайном (IP68), може митися безпосередньо під водою, підходить для вологих та насичених вологою умов роботи.

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 сили в медичному обладнанні: вимірювання сили/ваги в реабілітаційному обладнанні (наприклад, ручних динамометрах) та медичних терезах (дитячих терезах), з легким алюмінієвим сплавом для підвищення портативності обладнання, точність досягає ±0,005%FS.

5) Розумна побутова електроніка та пристрої Інтернету речей

• Розумна побутова техніка: визначення ваги білизни у пральних машинах та зважування бобів у контейнерах для кави у кавоварках; мікромініатюрні вбудовані датчики забезпечують інтелектуальне керування обладнанням та покращують користувацький 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. Інструкція з 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 після використання очищайте поверхню датчика, щоб уникнути корозії від залишків матеріалів.

2) Калібрування та налагодження

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

• Калібрування навантаження: Розмістіть стандартний вантаж, еквівалентний 100% номінального навантаження (у сценаріях із малим діапазоном використовуйте стандартні ваги), зафіксуйте значення вихідного сигналу та скоригуйте похибку за допомогою лічильника або програмного забезпечення, забезпечивши похибку ≤ допустимого значення відповідного класу точності (клас C2 ≤ ±0,01%ВД).

• 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) Планове обслуговування

• Періодичний огляд: Щотижня очищайте поверхню датчика, щомісяця перевіряйте наявність ослаблених проводів; калібруйте ваги в супермаркетах 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 раза більшим за максимальну фактичну вагу (наприклад, для максимальної ваги 10 кг можна обрати датчик на 12–14 кг), уникайте надмірного діапазону в умовах малої ваги, 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: обирайте аналоговий сигнал (0–5 В) для побутових зважувальних приладів, цифровий сигнал (I2C/RS485) — для смарт-пристроїв та моделі з бездротовими модулями — для сценаріїв IoT.

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.

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

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

4) Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: харчова промисловість та фармацевтика вимагають сертифікації FDA/GMP, метрологічні застосування — сертифікації CMC, а експортовані продукти — сертифікації OIML.

• Спеціальні функції: вибирайте моделі з часом реакції ≤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

Тензодатчик з паралельною балкою має основні переваги «висока точність при навантаженні, плоска антивідхилення від центру навантаження та зручна інтеграція», що в основному вирішує проблеми точного зважування на малому діапазоні, зміщення матеріалу від центру навантаження та вбудованого монтажу обладнання. Досвід користувача орієнтований на простоту експлуатації, відсутність потреби в обслуговуванні та контрольовані витрати. При виборі моделі необхідно спочатку уточнити чотири ключові вимоги: діапазон, точність, монтажний простір і умови експлуатації, а потім прийняти рішення з урахуванням сумісності системи та додаткових функцій; під час експлуатації уникайте перевантаження та бічних ударів, суворо дотримуйтесь регулярних норм калібрування для забезпечення довготривалої стабільної роботи. Підходить для приладів зважування з невеликим навантаженням, обладнання автоматизації, харчової та фармацевтичної промисловості тощо, є оптимальним рішенням для сенсорів у сценаріях малого діапазону та плоского зважування.

Детальний дисплей

Параметри