S-подібний тензометричний перетворювач CZL301

Вступ до продукту

Тензометричний перетворювач типу S — це чутливий до сили елемент виявлення, що ґрунтується на принципі деформаційного опору, з симетричним пружним елементом у формі літери S як основною структурою. Коли на нього діє сила, розтягування або стиснення пружного елемента призводить до зміни опору тензометричного датчика, яка потім перетворюється на стандартизовані електричні сигнали. Він поєднує переваги, такі як двонаправлена передача зусилля, гнучке встановлення та стабільна точність, і широко використовується в сценаріях вимірювання розтягування, стискання та складених сил при середніх і низьких навантаженнях. 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: Використовує інтегровану S-подібну еластомерну структуру (товщина 5–30 мм, довжина 30–200 мм) із концентрованим та симетричним розподілом напружень, підтримує двонаправлене навантаження (можна вимірювати як розтяг, так і стиск), має високу стійкість до крутильних і поперечних навантажень (витримує поперечні сили ±10%–±15% від номінального навантаження) та високу ефективність передачі зусилля.

• Прецизійні характеристики: Класи точності охоплюють діапазон C2–C6, найпоширеніші моделі досягають класу C3, нелінійність ≤±0,02% НВ, похибка повторюваності ≤±0,01% НВ, дрейф нуля ≤±0,003% НВ/°C, незначне зниження точності в умовах динамічних вимірювань при малих і середніх навантаженнях.

• Матеріали та захист: Еластомер зазвичай виготовляється з високоміцної легованої сталі (межа текучості ≥850 МПа) або нержавіючої сталі 304/316L, поверхня покрита нікелем або полімерним спреєм (пасиваційна обробка для корозійностійких типів); ступінь захисту зазвичай становить IP65/IP67, а індивідуальні моделі для вологих середовищ можуть досягати IP68, підходять для загального промислового та деяких спеціальних умов.

• Сумісність із встановленням: Обидва кінці мають внутрішні різьби, зовнішні різьби або конструкції у вигляді петель, що підтримують різні способи встановлення, такі як гачки, петлі та фланці, забезпечуючи гнучкий монтажний простір, адаптований до багатонапрямкових навантажень, таких як вертикальні, горизонтальні та похилі, і використовуються переважно окремо.

Основні функції

• Вимірювання двонаправленого зусилля: Підтримує статичне/динамічне вимірювання розтягування та стиснення (час відгуку ≤6 мс), з діапазоном вимірювань від 0,01 т до 50 т, типові застосування — у діапазоні 0,1–20 т, деякі високоточні моделі здатні вимірювати малий діапазон від 0,001 т.

• Стандартизований вихідний сигнал: Забезпечує аналогові сигнали (4–20 мА, 0–5 В, 0–10 В) і цифрові сигнали (RS485/Modbus RTU), деякі інтелектуальні моделі підтримують протокол Profibus, що дозволяє безпосередньо підключатися до вагових приладів, ПЛК, промислових сенсорних екранів та інших пристроїв.

• Функції безпеки та захисту: Інтегрована компенсація температурного розширення у широкому діапазоні температур (-20 °C…+80 °C), захист від перевантаження (120–200 % від номінального навантаження, зазвичай 150 % у режимі розтягування), деякі моделі оснащені антивідкручувальними фіксуючими штифтами та конструкцією з’єднання кабелю, яка запобігає його випадковому від'єднанню.

• Довгострокова стабільність: Ресурс на витривалість — не менше 10⁶ циклів навантаження, річний дрейф — не більше ±0,02 % НВ у межах номінального навантаження, підходить для періодичного або постійного контролю навантаження.

2. Основні проблеми, що вирішені

• Складність вимірювання двонаправленого зусилля: Усуваючи обмеження традиційних датчиків, які можуть вимірювати зусилля лише в одному напрямку, S-подібна конструкція дозволяє точно вимірювати як розтягувальні, так і стискальні зусилля одночасно (наприклад, зміни значення зусилля під час піднімання та опускання матеріалу), що відповідає вимогам двонаправленого контролю зусиль у сценаріях підйому та тяги.

• Адаптивність до складних умов монтажу: Завдяки гнучким способам з'єднання та компактній конструкції вирішуються проблеми встановлення на обладнанні з обмеженим простором та багатокутним прикладанням зусилля застосування (наприклад, зважування похилих бункерів та контроль натягу підвішених конвеєрних ліній), що усуває необхідність масштабного перероблення конструкції обладнання.

• Недостатня точність при малих навантаженнях/у малих діапазонах: У малих межах від 0,1 т до 5 т, оптимізуючи положення зчеплення тензометричні датчики та конструкцію навантаження еластомера, похибку вимірювання контролюють у межах ±0,01% НВ, що відповідає високоточним вимогам застосування при малих навантаженнях у лабораторіях, харчовій промисловості тощо.

• Моніторинг коливань динамічного натягу: З часом відгуку ≤6 мс можливо точно фіксувати коливання натягу під час безперервних процесів виробництва кабелів, плівок тощо, вирішуючи проблеми якості продукції, спричинені нестабільним натягом у галузях, таких як текстильна та поліграфічна промисловість.

• Проблеми сумісності при роботі кількох пристроїв: Стандартний вихідний сигнал і підтримка кількох протоколів вирішують проблеми стикування з системами керування різних брендів (наприклад, Siemens S7 та Delta DCS), зменшуючи похибки та витрати на перетворення сигналу.

3. Досвід користувача

• Зручність монтажу: Стандартизовані різьбові/ушкові інтерфейси зі стандартними з’єднувальними елементами (наприклад, болтами та шаклами) не вимагають спеціального інструменту для встановлення. Один оператор може виконати монтаж та позиціонування одного датчика протягом 15 хвилин, при цьому вимоги до рівності поверхні встановлення є відносно невисокими (достатньо похибки плоскості ≤0,1 мм/м).

• Експлуатація та калібрування: Підтримує одномоментне встановлення нуля на ваговому приладі, спрощує двоточкову калібровку (потрібні лише еталонні вантажі 10% та 100% від номінального навантаження), а цифрові моделі можна калібрувати на відстані через мобільний додаток або головний комп’ютер, що дозволяє некваліфікованим працівникам швидко виконувати операції.

• Контрольовані витрати на обслуговування: Запечатана конструкція ефективно ізолює від пилу та вологи, середньорічна частота відмов ≤0,4%; модульна конструкція основних компонентів (тензометричні датчики, клемні колодки) дозволяє замінювати окремі елементи при локальних несправностях, знижуючи загальні витрати на заміну.

• Інтуїтивна інформація про дані: Статичні коливання вимірюваних даних ≤±0,005% FS, без помітного запізнення в динамічних сценаріях; цифрові моделі мають вбудовані попередження про несправності при перевантаженні, недостатньому напрузі тощо, які візуально відображаються за допомогою світлових індикаторів або програмних інтерфейсів для простого та швидкого усунення несправностей.

• Гнучка адаптація до сценаріїв: Один і той самий датчик може перемикатися між режимами вимірювання розтягування/стиснення без заміни апаратного забезпечення, що задовольняє потреби багатопроцесного спільного використання обладнання та підвищує ефективність його використання.

4. Типові сценарії застосування

1) Сценарії вимірювання розтягування/натягу

• Контроль натягу кабелю/канату: моніторинг натягу дроту на машинах для волочіння у текстильній та кабельній промисловості. S-подібні датчики підключаються послідовно до тягового механізму, забезпечуючи оперативну передачу значень натягу та синхронне регулювання швидкості тягнення для забезпечення рівномірного діаметра кабелю.

• Випробування матеріалів на розтяг: Вимірювання розтягу за допомогою випробувальних машин у лабораторіях. Моделі точності C2 можуть задовольняти вимоги до випробувань міцності матеріалів, таких як металеві дроти та пластикові плівки, з похибкою повторюваності даних ≤±0,01%.

• Контроль навантаження підйомного обладнання: Обмеження навантаження для малих кранів та електричних лебідок. Встановлюється між гаком та стрілою, активує сигналізацію та відключає живлення при перевантаженні, забезпечуючи безпеку експлуатації.

2) Сценарії зважування в підвішеному стані

• Зважування підвішених бункерів/резервуарів: Зважування підвішених дозувальних резервуарів у хімічній та кормовій промисловості. Один або два датчики симетрично підвішуються та встановлюються, щоб вирішити проблему нестачі місця на підлозі, з точністю до ±0,02% НВ.

• Підвісне зважування у харчовій промисловості: підвісне зважування та сортування у галузях забою тварин і водних продуктів. Моделі з нержавіючої сталі (316L) відповідають стандартам гігієни харчових продуктів, легко очищаються та дезінуються, придатні для роботи на конвеєрних лініях.

3) Виробництво малих і середніх зважувальних приладів

• Гакові терези/портативні терези: основні чутливі елементи для гакових терезів від 0,5 т до 20 т. Їх компактна конструкція підходить для проектування корпусу терезів, а стійкість до ударів дозволяє витримувати миттєві перевантаження під час операцій підйому.

• Стрічкові терези/динамічні терези: модулі динамічного зважування для стрічкових конвеєрів. Встановлюються на опори роликів стрічки, непрямо обчислюють вагу матеріалів шляхом вимірювання натягу стрічки, адаптовані до умов безперервного транспортування.

4) Наукові дослідження та експериментальне обладнання

• Біомеханічні випробування: контроль зусильного значення медичного реабілітаційного обладнання (наприклад, перевірка зусилля протезів). Моделі малого діапазону та високої точності (0,01т–1т) можуть фіксувати незначні зміни зусилля.

• Контроль зусилля на кінці робота: зворотний зв'язок за зусиллям для механізму захоплення промислових роботів. Вимірюючи зусилля захоплення, регулюється сила затискання, щоб уникнути пошкодження крихких заготовок (наприклад, скла та кераміки).

5) Спеціальні галузеві застосування

• Фармацевтична промисловість: контроль тиску машин для наповнення капсул. Моделі з гігієнічної нержавіючої сталі відповідають стандартам GMP, точно контролюють тиск наповнення, забезпечуючи однакову дозу в капсулах.

• Поліграфічна та пакувальна промисловість: контроль натягу плівки у друкарських машинах. Оперативне регулювання швидкостей розмотування та намотування запобігає розтягуванню, деформації чи обриву плівки, підвищуючи точність друку.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: Очистіть точки з'єднання для встановлення (видаліть заусенці та масляні плями), перевірте зовнішній вигляд датчика (відсутність деформації еластомера, пошкодження кабелю) та виберіть правильний метод з'єднання залежно від напрямку дії сили (оберіть підйомне кільце для розтягування та болтове кріплення для стискання).

• Позиціонування та фіксація: Переконайтеся, що навантаження передається вздовж осьового напрямку датчика, щоб уникнути бічних і крутильних зусиль; використовуйте ключ-динамометр під час затягування болтів (рекомендовано 10–30 Н·м для датчиків з легованої сталі, 8–25 Н·м для датчиків з нержавіючої сталі), щоб запобігти пошкодженню різьби через надмірне затягування.

• Специфікація проводки: для аналогових сигналів дотримуйтесь правила «червоний — живлення +, чорний — живлення –, зелений — сигнал +, білий — сигнал –»; для цифрових сигналів підключайте відповідно до відповідності контактів Modbus; кабель має бути надійно закріпленим, щоб уникнути його ривків, а проводку слід тримати подалі від потужних джерел перешкод, таких як перетворювачі частоти (відстань ≥ 20 см).

• Захисна обробка: при установці на вулиці необхідно передбачити захист від дощу; у вологому/агресивному середовищі розміщуйте з’єднання кабелю у водонепроникній розподільній коробці, а поверхню датчика можна покрити харчовим антикорозійним маслом (для харчової промисловості).

2) Калібрування та налагодження

• Калібрування нуля: ввімкніть живлення та прогрійте протягом 15 хвилин, виконайте команду «калібрування нуля», переконайтеся, що вихідний сигнал нуля знаходиться в межах ±0,002% НВ, і якщо відхилення занадто велике, перевірте наявність бічного навантаження під час монтажу.

• Калібрування навантаження: послідовно розмістіть стандартні ваги 10%, 50% і 100% від номінального навантаження, зафіксуйте вихідні сигнали в кожній точці, скоригуйте лінійну похибку за допомогою калібрувального програмного забезпечення та забезпечте похибку ≤ допустимого значення відповідного класу точності (клас C3 ≤ ±0,02% НВ).

• Динамічне налагодження: у динамічних сценаріях, таких як контроль натягу, налаштуйте частоту фільтрації пристрою (5–12 Гц), щоб забезпечити баланс між швидкістю реакції та стабільністю даних, і уникайте помилкових сповіщень, спричинених високочастотними коливаннями.

3) Планове обслуговування

• Періодичний огляд: щомісяця очищайте поверхню датчика, перевіряйте, чи не ослаблені різьбові з'єднання; раз на квартал виконуйте калібрування нуля, раз на рік — повну калібрування діапазону, а також фіксуйте дані калібрування для подальшого використання.

• Усунення несправностей: коли дані зміщуються, спочатку перевірте напругу живлення (має бути стабільною в діапазоні 12–24 В пост. струму); коли немає вихідного сигналу, перевірте, чи не пошкоджений кабель або чи не перевантажений датчик (перевантаження понад 200% номінального навантаження може призвести до пошкодження).

6. Метод вибору (точно відповідає вимогам)

1) Визначення основних параметрів

• Вибір діапазону: обирайте модель з коефіцієнтом 1,2–1,5 від фактичного максимального значення сили (наприклад, якщо максимальне зусилля на розтяг становить 8 т, можна обрати датчик на 10–12 т). Для випадків вимірювання розтягувального зусилля слід передбачити додатковий запас перевантаження 10%, щоб уникнути пошкодження від ударних навантажень.

• Клас точності: виберіть клас C2 (похибка ≤ ±0,01%НВ) для лабораторних випробувань, клас C3 (похибка ≤ ±0,02%НВ) для промислової метрології та клас C6 (похибка ≤ ±0,03%НВ) для загального моніторингу. • Тип сигналу: виберіть аналогові сигнали (4–20 мА) для традиційних зважувальних приладів, цифрові сигнали (RS485) для інтелектуальних систем та інтелектуальні моделі з бездротовою передачею (WiFi/4G) для сценаріїв промислового Інтернету речей.

2) Вибір за експлуатаційною стійкістю

• Температура: виберіть звичайні моделі для нормальних умов (-20°C ~ 60°C), моделі з компенсацією високих температур для високотемпературних умов (60°C ~ 100°C) та моделі, стійкі до низьких температур, для низькотемпературних умов (-40°C ~ -20°C).

• Середовище: виберіть сплавну сталь (покриття порошковим шаром) 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 приміщень, ≥IP67 для зовнішніх/вологих умов та ≥IP68 для підводних або запилених середовищ.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Метод встановлення: оберіть з’єднання за допомогою люфтів у випадках дії розтягувальних зусиль, кріплення болтами — при дії стискальних навантажень, а також моделі з фіксуючими штифтами — для нахилених навантажень; у разі обмеженого простору віддавайте перевагу компактним моделям із довжиною ≤50 мм.

• Сумісність: переконайтеся, що сигнал датчика відповідає протоколу зв’язку наявного приладу/PLC. Коли кілька датчиків працюють разом, обирайте цифрові моделі з підтримкою встановлення адреси, щоб уникнути конфліктів сигналів.

4) Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: для вибухонебезпечних середовищ необхідна сертифікація Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, для харчової промисловості — FDA/GMP, а для метрологічних застосувань — сертифікація CMC.

• Спеціальні функції: вибирайте моделі з часом відгуку ≤5 мс для динамічного контролю натягу, моделі з модулем NB-IoT для дистанційного моніторингу та гігієнічні моделі з поліруванням без мертвих кутів (Ra ≤0,8 мкм) для гігієнічних умов.

Резюме

Тензодатчики типу S мають такі основні переваги: «двонапрямне сприйняття зусиль, гнучке встановлення та висока точність при малих навантаженнях», що в першу чергу дозволяє вирішувати завдання, пов’язані з контролем двонапрямних зусиль, монтажем у складних умовах та точним керуванням при малих навантаженнях. Досвід користувача базується на простоті експлуатації, відсутності необхідності у складному обслуговуванні та високій адаптивності до різних сценаріїв застосування. Під час вибору тензодатчика необхідно спочатку визначити діапазон, точність, напрямок дії зусилля та вимоги до навколишнього середовища, а потім приймати рішення з урахуванням сумісності з системою та наявності додаткових функцій. Під час експлуатації слід уникати поперечних навантажень та перевантажень, а також суворо дотримуватися графіка регулярної калібрування для забезпечення стабільної роботи в довгостроковій перспективі. Ці датчики підходять для застосування у вимірюванні натягу, підвісному зважуванні та приладах для зважування при малих навантаженнях, а також є переважним рішенням у сенсорних системах для середніх і малих навантажень та контролю двонапрямних зусиль.

Детальний дисплей

Параметри