Паралельний пружинний датчик ваги CZL642F

Вступ до продукту

Паралельна балка датчиках навантаження є силовими чутливими елементами, що ґрунтуються на принципі деформаційно-резистивного 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 датчика, що викликає зміну опору, яка потім перетворюється на стандартизовані електричні сигнали. Вони поєднують у собі такі переваги, як висока точність при малих навантаженнях, плоска компенсація зсуву навантаження та зручність монтажу, і широко використовуються в сценаріях зважування на малих діапазонах, вимірювання плоских сил та вбудованих вимірювань. Нижче наведено деталі за основними параметрами для задоволення потреб 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 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.

• Прецизійні характеристики: 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.

• Матеріал та захист: Як пружні матеріали найчастіше використовують алюмінієвий сплав (для легких сценаріїв), леговану сталь (для загальних промислових сценаріїв) або нержавіючу сталь 304/316L (для агресивних середовищ), з поверхневою обробкою методом анодування, нікелюванням або пасивацією; ступені захисту зазвичай IP65/IP67, а для харчових моделей може досягати IP68, що робить їх придатними для різноманітних складних умов.

• Сумісність із встановленням: У нижній частині передбачено стандартизовані монтажні отвори (різьбові або гладкі отвори), які дозволяють кріплення за допомогою болтів або клейового монтажу. Деякі мікромоделі можна встановлювати вбудованим способом, що підходить для вузького монтажного простору настільних вагових приладів та автоматизованого обладнання, а одна одиниця може задовольняти вимоги до плоского зважування.

Основні функції

• Вимірювання невеликих навантажень: Спеціалізується на статичному/квазідинамічному зважуванні легких навантажень (час відгуку ≤4 мс), діапазон якого охоплює 0,1 кг–500 кг, найпоширеніші застосування зосереджені в діапазоні 1 кг–200 кг. Мікромоделі можуть забезпечувати ультрамалий діапазон вимірювання 0,01 кг.

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

• 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 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 інтегрованій установці 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).

• 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, не потрібні професійні інструменти калібрування, встановлення можна виконати за допомогою звичайного гвинтівка, низькі вимоги до плоскості (≤0,1 мм/м), а налагодження одним працівником може бути завершене протягом 10 хвилин.

• Низький поріг експлуатації: Підтримує одноманіпуляційне обнулення та калібрування в одній точці вагових приладів (потрібна лише стандартна вага 100% номінального навантаження), цифрові моделі можна швидко калібрувати за допомогою комп'ютерного програмного забезпечення, проста робота доступна непрофесіоналам.

• Надзвичайно низькі витрати на обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу та вологи, середньорічна частота відмов ≤0,2%; модель з алюмінієвого сплаву легка (мінімум лише 5 г), проста у заміні, і під час обслуговування не потрібно розбирати великі конструкції.

• Точне повернення даних: Статичні коливання вимірюваних даних ≤±0,003% FS, відсутність гістерезису в квазідинамічних сценаріях; цифрові моделі оснащені функцією компенсації зсуву нуля, не потребують частого калібрування та мають високу стабільність даних.

• Висока сумісність 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

• Ваги для супермаркетів/електронні платформові ваги: основний чутливий елемент ваг для цінування 3-30 кг, легка конструкція з алюмінієвого сплаву та властивість стійкості до ексцентричного навантаження забезпечують постійну точність зважування в різних положеннях розміщення, похибка ≤±1 г.

• Експрес-електронні ваги: обладнання для зважування 1-50 кг, матеріал із нержавіючої сталі не піддається забрудненню та легко очищається, ступінь захисту IP67 підходить для вологих і запилених умов роботи відділень експрес-доставки, підтримує швидке безперервне зважування.

• Кухонні ваги/ваги для випічки: високоточні кухонні ваги 0,01-5 кг, мікропаралельні пружинні датчики 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 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 збірних лініях: Виявлення нестачі матеріалів на лініях збирання електронних компонентів, визначення відсутності матеріалів шляхом зважування (наприклад, збирання акумуляторів для мобільних телефонів), час реакції ≤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 зусилля в медичному обладнанні: Вимірювання зусилля/ваги в реабілітаційному обладнанні (наприклад, динамометри для рук) та медичних терезах (дитячі терези), легка конструкція з алюмінієвого сплаву забезпечує портативність обладнання, точність досягає ±0,005% від межі шкали.

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.

• IoT-термінали: Контроль ваги на розумних полицях та розумних смітниках, цифрові моделі з низьким енергоспоживанням із підтримкою бездротової передачі NB-IoT, підходять для сценаріїв дистанційного управління в IoT.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: очистіть поверхню для встановлення (приберіть жирні плями та заусенці), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації тіла балки та пошкодження кабелю), виберіть відповідні монтажні болти залежно від діапазону (уникайте використання високоміцних болтів 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.

• Специфікація проводки: для аналогових сигналів дотримуйтесь схеми "червоний — живлення +, чорний — живлення -, зелений — сигнал +, білий — сигнал -"; для цифрових сигналів підключайте відповідно до визначення контактів; уникайте натягування кабелю під час підключення для мікромоделей, рекомендується залишити 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 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, якщо відхилення надто велике, перевірте, чи рівна поверхня встановлення.

• Калібрування навантаження: поставте стандартний вантаж, еквівалентний 100% номінального навантаження (у сценаріях із малим діапазоном використовуйте стандартні ваги), зафіксуйте значення вихідного сигналу, скоригуйте похибку за допомогою лічильника або програмного забезпечення, переконайтеся, що похибка ≤ допустиме значення 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% 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 за адаптивністю 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 експортних продуктів — 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 навантаженні, плоске антизміщене навантаження та зручна інтеграція». Основне рішення полягає у вирішенні проблем, пов’язаних із точним зважуванням на малих діапазонах, зміщенням матеріалу та вбудованою установкою обладнання. Досвід користувача зосереджений на простоті експлуатації, відсутності потреби в обслуговуванні та контрольованих витратах. Під час вибору необхідно надавати пріоритет чотирьом основним вимогам: діапазон, точність, місце для встановлення та умови експлуатації, а потім враховувати сумісність із системою та додаткові функції. Під час експлуатації слід уникати перевантаження та бічного удару, а також суворо дотримуватися регулярних калібрувальних вимог, щоб забезпечити довготривалу стабільну роботу. Він підходить для приладів зважування з низьким навантаженням, автоматизованого обладнання, харчової промисловості, медичних та інших галузей і є оптимальним рішенням для сенсорів у сценаріях зважування на малих діапазонах і плоских поверхнях.

Детальний дисплей

Параметри