Датчик ваги паралельної балки CZL639MB

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: 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 еластомери зазвичай використовуються алюмінієві сплави (для легких сценаріїв), сплави сталі (для загальних промислових сценаріїв) або нержавіюча сталь 304/316L (для агресивних середовищ), поверхні обробляються 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: 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 невеликих навантажень: Зосереджено 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 від 1 кг до 200 кг. Мікромоделі здатні забезпечувати надмалий 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 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 зважуваного об'єкта, вирішуючи проблему точності при нефіксованих позиціях розміщення матеріалів у настільних зважувальних приладах та сортувальних пристроях.

• Ускладнення при інтегрованій установці обладнання: Компактна конструкція та гнучкий спосіб монтажу задовольняють вимоги до вбудовування в автоматизоване обладнання та розумні побутові прилади, усуваючи необхідність модифікувати основну конструкцію обладнання та знижуючи 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 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

• Ультраспрощений монтаж: 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 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 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 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.

• 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. Цивільні та комерційні прилади для зважування 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.

• Експрес-електронні ваги: обладнання для швидкого зважування 1-50 кг, з нержавіючої сталі, стійке до забруднення та легко очищається. Ступінь захисту IP67 підходить для вологих і запилених умов пунктів експрес-доставки, забезпечує швидке та безперервне зважування.

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

2) Обладнання 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 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 С2 забезпечують похибку ваги на пакет ≤ ±0,2%, відповідають метрологічним стандартам.

3) Харчова та фармацевтична промисловість

• Зважування фармацевтичних інгредієнтів: зважування сировини з малою дозою (0,1–10 кг) у фармацевтичній промисловості, виготовлено 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, в ручних динамометрах) та медичних терезах (дитячі терези), легка конструкція з алюмінієвого сплаву для підвищення переносності обладнання, точність досягає ±0,005% від діапазону.

5) Інтелектуальні споживчі електронні пристрої 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. 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: горизонтальне встановлення датчика на несучій поверхні, забезпечення вертикальної дії навантаження точно над тілом балки (усунення бічного удару); використання ключа з обмеженням крутного моменту для затягування болтів (5–10 Н·м для моделей з алюмінієвого сплаву, 10–20 Н·м для моделей зі сталевого сплаву), уникнення перевантаження, що може пошкодити тіло балки.

• Специфікації проводки: для аналогових сигналів дотримуйтесь схеми "червоний — живлення +, чорний — живлення -, зелений — сигнал +, білий — сигнал -"; для цифрових сигналів підключайте відповідно до визначення контактів; уникайте тягнення кабелю під час підключення для мікромоделей, рекомендується залишити 5 см запасу довжини.

• Захисна обробка: у вологому середовищі герметизуйте з’єднання кабелю водонепроникною стрічкою, а в 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 на нульовій позначці знаходиться в межах ±0,001% від FS; якщо відхилення надто велике, перевірте, чи рівна поверхня встановлення.

• Калібрування навантаження: розмістіть стандартний вантаж, еквівалентний 100% номінального навантаження (використовуйте стандартні вантажі для сценаріїв з малим діапазоном), зафіксуйте значення вихідного сигналу, скоригуйте похибку за допомогою приладу або програмного забезпечення, переконайтеся, що похибка ≤ допустиме значення відповідного класу точності (клас C2 ≤ ±0,01%FS).

• Випробування на ексцентричне навантаження: розмістіть однаковий вантаж у різних місцях поверхні, що сприймає навантаження, спостерігайте за узгодженістю показань, відхилення має бути ≤ ±0,02%FS; якщо ні, 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: виберіть модель з діапазоном 1,2–1,4 від фактичної максимальної ваги (наприклад, для максимальної ваги 10 кг можна вибрати датчик на 12–14 кг) і уникайте вибору надто великого діапазону в сценаріях з малим навантаженням, щоб запобігти недостатній точності.

• Клас точність: вибрати клас C1 (помилка ≤ ± 0,005%FS) для лабораторних/медичних застосувань, клас C2 (помилка ≤ ± 0,01%FS) для промислової метрології та клас C3 (помилка ≤ ± 0,02%FS) для цивільних вагальних приладів.

• Тип сигналу: вибирайте аналогові сигнали (0-5 В) для цивільних вагальних приладів, цифрові сигнали (I2C/RS485) для розумних 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.

• Про клас проникності: ≥IP65 для сухої внутрішньої середовища, ≥IP67 для мокрої/промытої середовища, і ≥IP68 для підводної або сильно корозивної середовища.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Спосіб установки: виберіть прикріплення болта для вагальних приладів для настільних комп'ютерів, вбудовану установку для розумних пристроїв; у сценаріях обмеженого простору, віддавайте пріоритет мікромоделям довжиною ≤30 мм.

• Сумісність: підтвердити, що напруга живлення і тип сигналу сортують з контролером, а для мікромоделей перевіряйте визначення штифтів, щоб уникнути помилок проводки, які можуть спалити модуль.

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

Паралельні тензометричні датчики мають основні переваги «висока точність при малому навантаженні, плоска конструкція з захистом від зсуву навантаження, зручна інтеграція», які в основному вирішують проблеми точного зважування на малих діапазонах, зсуву матеріалу, а також вбудованого монтажу обладнання. Досвід користувача зосереджений на простоті експлуатації, відсутності необхідності в обслуговуванні та контрольованій вартості. При виборі моделі необхідно спочатку чітко визначити чотири ключові вимоги: діапазон, точність, монтажний простір та умови навколишнього середовища, а потім приймати рішення з урахуванням сумісності системи та додаткових функцій; 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 та фармацевтичної промисловості тощо, є оптимальним рішенням для сенсорів у сценаріях зважування на малих діапазонах і плоских поверхнях.

Детальний дисплей

Параметри