Датчик еластомер CZL201

Вступ до продукту

Тензометричний перетворювач спицеподібного типу — це чутливий до сили елемент виявлення, що ґрунтується на принципі деформаційного опору, з пружним елементом у формі спиці як основною структурою. Коли на нього діє сила, деформація пружного елемента зумовлює зміну опору тензометричного перетворювача, яка потім перетворюється на вимірюваний електричний сигнал. Він поєднує такі переваги, як компактна конструкція та висока стійкість до позацентрових навантажень, і широко використовується у зважуванні при середніх і низьких навантаженнях у обмеженому просторі. Нижче наведено детальне пояснення основних параметрів для задоволення потреб продукт вибору, технічної оцінки та підготовки рішень:

1. Характеристики та функції продукту

Основні особливості

• Конструкційна конструкція: Використовує спицеву інтегровану конструкцію (обід та ступиця з'єднані спицями, висота зазвичай становить від 20 до 80 мм), що характеризується рівномірним розподілом жорсткості, відмінним опором ексцентричному навантаженню/бічній силі (здатна витримувати ексцентричне навантаження ±15% - ±20% від номінального навантаження), ефективно розсіює вплив неосьових навантажень і має високу стійкість до дії сил.

• Прецизійні характеристики: Рівні точності охоплюють діапазон C2 - C6, при цьому основні моделі досягають рівня C3. Нелінійна похибка ≤ ±0,02% FS, похибка повторюваності ≤ ±0,01% FS, дрейф нуля контролюється на рівні ≤ ±0,003% FS/°C, забезпечується висока стабільність точності в умовах динамічних переривчастих навантажень.

• Матеріали та захист: Як пружний елемент зазвичай використовується легована сталь (межа текучості ≥ 900 МПа) або нержавіюча сталь 304/316L, поверхня якої пасивується або покривається нікелем для підвищення корозійної стійкості; ступінь захисту зазвичай становить IP66/IP67, спеціальні замовні моделі можуть досягати IP68, що робить їх придатними для вологих і запилених промислових умов.

• Сумісність із встановленням: Верхні та нижні торцеві поверхні мають кріплення болтами або фланцеве з'єднання, деякі моделі підтримують нарізне адаптивне з'єднання, низька висота монтажу (мінімум до 18 мм), підходять для вузьких просторів, що в основному піддаються вертикальним навантаженням, можуть використовуватися як окремо, так і в кількох комбінаціях.

Основні функції

• Виявлення значення ваги/сили: Підтримує статичне зважування та квазідинамічне зважування (час відгуку ≤ 8 мс), діапазон вимірювань охоплює 0,1 т - 200 т, типові застосування зосереджені в діапазоні 1 т - 50 т. Деякі спеціальні моделі можуть відповідати особливим вимогам понад 200 т.

• Вихідний сигнал: Забезпечує стандартні аналогові сигнали (4 - 20 мА, 0 - 5 В, 0 - 10 В) та цифрові сигнали (RS485/Modbus RTU), деякі інтелектуальні моделі підтримують протокол CANopen, що дозволяє безпосереднє підключення до ПЛК, DCS та систем управління зважуванням.

• Додаткові функції: Інтегрує компенсацію температури в широкому діапазоні температур (-30°C - 80°C), має захист від перевантаження (150% - 250% від номінального навантаження), вибухозахищені моделі мають сертифікацію Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, а деякі моделі оснащені вбудованим кабельним захистом від витягування.

• Тривала надійність: Термічна витривалість ≥ 10⁷ циклів навантаження, відмінна стабільність постійної роботи при номінальному навантаженні, річне відхилення ≤ ±0,015% НВ, підходить для тривалої безперервної роботи в промислових умовах.

2. Основні проблеми, що вирішені

• Неточне вимірювання за умов ексцентричного навантаження: Щоб усунути проблему надмірної похибки традиційних датчиків при неосьових навантаженнях, шляхом оптимізації передачі зусилля у спицевій конструкції похибку ексцентричного навантаження зведено до ±0,03% від межі вимірювання, що вирішує проблеми точності в сценаріях, таких як ексцентриситет силоса та удар матеріалу.

• Ускладнена установка в обмежених просторах: Завдяки своїм конструктивним характеристикам «короткий і товстий» (діаметр 50–200 мм, висота 20–80 мм) вирішується проблема адаптації монтажу в сценаріях із обмеженим простором, таких як всередині обладнання, невеликі вагові прилади та вбудовані модулі зважування, без необхідності додаткового резервного простору.

• Схильний до пошкодження під вібрацією та ударом : Розподіл напружень у пружному елементі спицевого типу є більш рівномірним, а його стійкість до ударів покращена більш ніж на 30% порівняно з датчиками стовпчикового типу, що ефективно запобігає постійній деформації датчика в умовах механічних вібрацій та ударів від падіння матеріалів, а також подовжує термін його служби.

• Недостатня адаптивність до різних сценаріїв: Шляхом оновлення матеріалів (наприклад, нержавіюча сталь 316L) та підвищеного захисту (IP68) вирішено проблему корозії датчиків у вологих та агресивних середовищах, таких як переробка харчових продуктів та хімічне дозування, тоді як вибухозахищена модель відповідає вимогам безпеки в небезпечних запалювальних та вибухонебезпечних зонах.

• Громіздка інтеграція та підключення системи: Підтримує кілька типів виходу сигналу та поширені промислові протоколи, вирішує проблеми сумісності з різними брендами ПЛК (наприклад, Mitsubishi, Schneider) та ваговим обладнанням, а також зменшує витрати на проміжне обладнання, таке як перетворювачі сигналів.

3. Досвід користувача

• Зручність монтажу: Стандартизовані монтажні отвори на торцевій поверхні та базові поверхні позиціонування у поєднанні з спеціальними прокладками та кріпильними болтами дозволяють виконати горизонтальне позиціонування без використання професійних калібрувальних інструментів, а один працівник може виконати встановлення та налагодження одного датчика протягом 30 хвилин.

• Експлуатація та калібрування: Підтримує калібрування з нуля та двоточкову калібровку прямо на приладі, спрощує процес калібрування (потрібні лише еталонні вантажі 20% та 100% від номінального навантаження), а цифрова модель дозволяє виконувати віддалене калібрування та налаштування параметрів за допомогою програмного забезпечення на комп'ютері, що знижує поріг складності обслуговування.

• Низькі витрати на технічне обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу та вологи, середньорічна частота відмов ≤0,3%; клемна колодка має конструкцію, яка запобігає відкручуванню, а інтерфейс кабелю має водонепроникне та пилозахисне ущільнення, що вимагає лише щоквартального очищення та перевірки нульової точки у повсякденному використанні, що забезпечує низькі витрати на обслуговування.

• Зворотний зв'язок із даними: Коливання даних статичного зважування ≤±0,005% від FS, без помітного запізнення в квазідинамічних сценаріях; цифрова модель має вбудований модуль діагностики несправностей, який може надавати інформацію в реальному часі про перевантаження, обрив, аномальну температуру та інші стани, що сприяє швидкому виявленню проблем.

• Досвід сумісності: Сумісний з понад 95% пристроїв керування зважуванням, доступних на ринку, підтримує автоматичний розподіл навантаження при паралельному використанні кількох датчиків без необхідності додаткових вирівнювачів; інтелектуальна модель може безпосередньо підключатися до платформи промислового Інтернету речей для забезпечення віддаленого моніторингу даних.

4. Типові сценарії застосування

1) Виробництво промислового зважувального обладнання
• Малі та середні платформові терези/підлогові терези: основні вимірювальні елементи для платформових і підлогових терезів від 1 до 50 т, компактна конструкція підходить для внутрішнього монтажу у зважувальне обладнання, властивості стійкості до ексцентричного навантаження забезпечують постійну точність на різних позиціях зважування (наприклад, платформові ціноутворювальні терези для супермаркетів, підлогові терези для обліку обігу на виробничих ділянках).
• Індивідуальні зважувальні системи: використовуються у вибухозахищених електронних терезах та хімічно стійких терезах для агресивних середовищ; матеріал 316L + сертифікація на вибухозахищеність задовольняє потреби спеціалізованих галузей, а спицева конструкція дозволяє адаптуватися до різноманітних конструктивних рішень зважувального обладнання

2) Будівельна та дорожньо-будівельна техніка
• Зважування навантажувачів/екскаваторів-посудин: встановлюється в гідравлічну систему ковша, здійснює непряме зважування шляхом вимірювання гідравлічного тиску, спицева конструкція має високу стійкість до вібрацій і ударів, пристосована до важких умов експлуатації будівельної техніки, точність досягає ±0,5% від межі вимірювання (FS).
• Моніторинг тиску в гідравлічних опорах: Контроль робочого опору гідравлічних опор у вугільних шахтах за допомогою вибухозахищених спицевих датчиків із ступенем захисту IP67, здатних довготривало працювати в запилених і вологих умовах, забезпечуючи дані для безпеки опор.

3) Промисловий контроль технологічних процесів
• Зважування малих і середніх ємностей/силосів: зважування дозувальних ємностей і буферних силосів у фармацевтичній та харчовій промисловості з використанням 4 сенсорів, встановлених симетрично; характеристики проти ексцентричного навантаження вирішують проблему зміщення центру ваги ємності, а взаємодія з системою керування забезпечує точне дозування.
• Зважування упакувальної техніки: динамічні модулі зважування для упакувальних машин для гранул і машин для розливу рідин, час відгуку ≤8 мс задовольняє вимоги швидкісної упаковки, точність контролюється в межах ±0,1% НВХ, що забезпечує відповідність метрологічним вимогам упаковки.

4) Обладнання для випробувань матеріалів та наукових досліджень
• Випробувальні машини на розтяг/стиск: вимірювання статичного зусилля у випробуваннях механіки матеріалів, точність класу С2 задовольняє потреби наукових досліджень, спицеподібна конструкція забезпечує рівномірний розподіл напружень, що гарантує повторюваність і точність випробувальних даних.
• Обладнання для випробувань на втому: контроль навантаження під час випробувань на довговічність компонентів із кількістю циклів ≥10⁷ та стабільними механічними властивостями, що задовольняє потреби у довготривалих експериментах з випробувань.

5) Спеціальні галузеві застосування
• Харчова та фармацевтична промисловість: датчики з гігієнічної нержавіючої сталі 316L із полірованою поверхнею (Ra ≤ 0,8 мкм), які відповідають стандартам GMP, використовуються для зважування сировини, дозування готової продукції та інших процесів, що сприяє легкому очищенню та дезінфекції.
• Гірнича та металургійна промисловість: спицеві датчики високотемпературні (компенсація температури -40°С~120°С), призначені для обладнання з сортування руди та зважування шахтних бункерів металургійних печей, здатні працювати в умовах високих температур і запиленого середовища.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: очистіть поверхню для встановлення (переконайтеся, що вона рівна і без заусенців, похибка плоскості ≤0,05 мм/м), перевірте зовнішній вигляд датчика (еластомер не має деформацій, кабель не пошкоджений) та підтвердьте сумісність специфікацій кріпильних болтів із датчиком.

• Позиціювання та фіксація: встановіть датчик вертикально на монтажну основу, щоб забезпечити осьову передачу навантаження, затягніть його ключем-динамометром із вказаним моментом затягування (рекомендовано 15–40 Н·м для датчиків із легованої сталі, 10–30 Н·м для нержавіючої сталі), уникайте надмірного затягування, щоб не пошкодити еластомер.

• Специфікація проводки: для аналогових сигналів дотримуйтесь принципу підключення «червоний — живлення +, чорний — живлення –, зелений — сигнал +, білий — сигнал –»; для цифрових сигналів підключайте відповідні контакти згідно з протоколом Modbus; проводку слід розташовувати подалі від джерел сильних електромагнітних перешкод (наприклад, перетворювачів частоти та кабелів високої напруги), відстань має бути ≥15 см.

• Захисна обробка: при встановленні у зовнішніх або вологих умовах використовуйте водонепроникні розподільчі коробки для герметизації місць з'єднання кабелів, а на відкритих частинах датчика можна встановити пилозахисні ковпаки; у агресивних середовищах наносіть спеціальне антикорозійне покриття на поверхні, що не піддаються навантаженню.

2) Калібрування та налагодження

• Калібрування нуля: ввімкніть живлення та прогрійте пристрій протягом 20 хвилин, виконайте команду «калібрування нуля» за допомогою терезового пристрою або головного комп’ютера, щоб забезпечити значення нульового виходу в межах ±0,002% НВ, і якщо відхилення занадто велике, перевірте рівень установлення.

• Калібрування навантаження: Послідовно встановіть стандартні ваги 20% та 100% від номінального навантаження, зафіксуйте значення вихідного сигналу датчика, скоригуйте лінійну похибку за допомогою калібрувального програмного забезпечення та забезпечте, щоб похибка в кожній точці навантаження була ≤ допустимого значення відповідного класу точності (наприклад, ≤±0,02%FS для класу C3).

• Динамічне налагодження: У квазідинамічному сценарії відрегулюйте параметри фільтрації приладу (частота фільтрації 8–15 Гц), протестуйте швидкість реакції датчика та стабільність даних, уникайте коливань сигналу, спричинених ударом матеріалу.

3) Планове обслуговування

• Регулярний огляд: щомісяця очищайте датчик від пилу та масла, перевіряйте затягненість клем проводки; раз на півроку виконуйте калібрування нуля, а раз на рік — повну калібрування шкали та перевірку характеристик.

• Усунення несправностей: якщо виникає зсув даних, спочатку перевірте напругу живлення (стабільна в межах 10–30 В постійного струму) та рівність поверхні монтажу; якщо сигнал несправний, перевірте, чи не пошкоджений кабель або тензодатчик через перевантаження, і за потреби замініть датчик.

6. Метод вибору (точне відповідність вимогам)

1) Визначення основних параметрів

• Вибір діапазону: оберіть модель із діапазоном у 1,3–1,6 раза більшим за фактичне максимальне навантаження (наприклад, при максимальному навантаженні 10 т можна обрати датчик на 13–16 т), щоб мати достатній запас за перевантаженням і уникнути пошкодження від ударних навантажень.

• Клас точності: для промислової метрології вибирайте клас C3 (похибка ≤ ±0,02% НВ); для наукових досліджень — клас C2 (похибка ≤ ±0,01% НВ); для загального моніторингу — клас C6 (похибка ≤ ±0,03% НВ).

• Тип сигналу: для традиційних систем керування обирайте аналогові сигнали (4–20 мА); для інтелектуальних систем ІоТ — цифрові сигнали (RS485); для будівельної техніки — моделі з протоколом CANopen.

2) Вибір за експлуатаційною стійкістю

• Температура: для звичайних умов (-30°C ~ 60°C) обирайте звичайні моделі; для високотемпературних умов (60°C ~ 120°C) — моделі з компенсацією високих температур; для низькотемпературних умов (-50°C ~ -30°C) — морозостійкі моделі.

• Середовище: для сухих умов — легована сталь; для вологих/слабо агресивних середовищ — нержавіюча сталь 304; для сильно агресивних середовищ (кислотно-лужні розчини) — нержавіюча сталь 316L або матеріали на основі хастеллою.

• Клас захисту: для сухих приміщень — ≥IP66; для зовнішніх/вологих умов — ≥IP67; для підводних або запилених середовищ — ≥IP68.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Спосіб монтажу: для обмежених просторів обирайте кріплення болтами на торцевій стороні; для випадків великих навантажень — фланцеве з'єднання; при наявності помітного ексцентричного навантаження краще обрати підсилені моделі з похибкою ексцентричного навантаження ≤ ±0,01%FS.

• Сумісність: Переконайтеся, що сигнал датчика відповідає протоколу зв'язку наявного приладу/ПЛК. Якщо використовується кілька датчиків одночасно, вибирайте цифрові моделі з підтримкою адресного кодування, щоб уникнути конфліктів сигналів. 4) Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: Для вибухонебезпечних середовищ потрібна відповідна сертифікація ступеня вибухозахисту (наприклад, Ex d I для вугільних шахт, Ex ia IIC T6 для хімічної промисловості), харчова промисловість вимагає наявності сертифікації FDA/GMP, а метрологічні застосування — сертифікації CMC.

• Спеціальні функції: для динамічного зважування обирайте моделі з часом відгуку ≤ 5 мс; для дистанційного моніторингу — інтелектуальні моделі з бездротовими модулями LoRa/NB-IoT; для високотемпературних умов — спеціальні моделі з чіпами компенсації температури.

Резюме

Датчик зважування спицевого типу має ключові переваги: «висока стійкість до перевантажень, компактна конструкція та висока стабільність», що вирішує проблему точного зважування за середніх і низьких навантажень, обмеженого простору та умов зсуву навантаження. Досвід користувача зосереджений на зручній установці, відсутності необхідності в обслуговуванні та надійності даних. Під час вибору слід віддавати пріоритет чотирьом основним вимогам: діапазон, точність, місце для встановлення та умови навколишнього середовища, а також враховувати сумісність із системою та наявність додаткових функцій. Під час експлуатації необхідно суворо дотримуватися принципу осьового навантаження та регулярно калібрувати датчик, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу. Він підходить для промислових ваг, будівельної техніки, систем керування технологічними процесами та інших галузей і є ідеальним рішенням для зважування при середніх і низьких навантаженнях та спеціальних умовах встановлення.

Детальний дисплей

Параметри