Тензодатчик спицевого типу CZL204

Вступ до продукту

Типу спиці датчиках навантаження — це чутливі до навантаження елементи, що ґрунтуються на принципі деформаційного опору, з пружним елементом у формі спиці як основною структурою. Під дією сили деформація пружного елемента зумовлює зміну опору тензометричного перетворювача, яка потім перетворюється на вимірюваний електричний сигнал. Вони поєднують такі переваги, як компактна конструкція та винятковий опір ексцентричному навантаженню, і широко використовуються у системах зважування з середнім або низьким навантаженням та обмеженим простором. Нижче наведено детальне пояснення з основних аспектів для задоволення потреб продукт вибору, технічної оцінки та розробки рішень:

1. Характеристики та функції продукту

Основні особливості

• Структурний проект: Застосовує спицеву інтегровану конструкцію (обід і ступиця з'єднані спицями, висота зазвичай становить від 20 до 80 мм), яка 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.

• Точнісні характеристики: Клас точності охоплює C2 - C6, найпоширеніші моделі досягають C3. Похибка нелінійності ≤ ±0,02%ВП, похибка відтворюваності ≤ ±0,01%ВП, дрейф нуля контролюється на рівні ≤ ±0,003%ВП/℃, забезпечується висока збереженість точності в умовах динамічних переривчастих навантажень.
• Матеріал і захист: Еластомер зазвичай виготовляють із легованої сталі (межа текучості ≥ 900 МПа) або нержавіючої сталі 304/316L, поверхня якої пасивована або покрита нікелем для підвищення стійкості до корозії; ступінь захисту зазвичай становить IP66/IP67, а спеціальні замовні моделі можуть досягати IP68, що робить їх придатними для вологих і запилених промислових умов.
• Сумісність із встановленням: Верхні та нижні торцеві поверхні фіксуються болтами або з'єднуються фланцями, деякі моделі підтримують різьбове приєднання. Висота монтажу низька (мінімум 18 мм), підходить для вузьких просторів, що зазнають переважно вертикальних навантажень, може використовуватися окремо або в кількох комбінаціях.

Основна функція

• Визначення маси/сили: Підтримує статичне зважування та квазідинамічне зважування (час відгуку ≤ 8 мс), діапазон вимірювання охоплює 0,1–200 т. Типові застосування концентруються в діапазоні 1–50 т, а деякі замовні моделі можуть задовольняти особливі вимоги 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 і можуть безпосередньо підключатися до ПЛК, DCS та систем зважування.
• Додаткові функції: Інтегрує компенсацію температури в широкому діапазоні (-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 конструкцією з захистом від обриву кабелю.
• Довгострокова 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 в спицевій конструкції похибку ексцентричного навантаження зведено до меж ±0,03% НВ, вирішивши проблеми точності в сценаріях, таких як ексцентриситет силоса та удар матеріалу.
• Складне встановлення в обмежених просторах: Завдяки своїм «коротким і масивним» конструктивним характеристикам (діаметр 50–200 мм, висота 20–80 мм) вирішує проблеми адаптації монтажу в сценаріях із обмеженим простором, таких як всередині обладнання, малих вагових приладів та вбудованих зважувальних модулів, без необхідності додаткового резервного простору.
• Схильний до пошкодження під час вібрації та ударів: Розподіл напружень у пружному елементі спицеподібного 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 сценаріях, таких як механічні вібрації та удар при падінні матеріалу, і подовжує термін його служби.
• Недостатня адаптивність до різних сценаріїв: Завдяки оновленню матеріалів (наприклад, нержавіюча сталь 316L) та підвищенню захисту (IP68) вирішується проблема корозії датчиків у вологих та агресивних середовищах, таких як переробка харчових продуктів та хімічне дозування, тоді як вибухозахищена модель відповідає вимогам безпеки в небезпечних вибухонебезпечних зонах.
• Громіздка інтеграція та підключення системи: Підтримує кілька типів вихідних сигналів та найпоширеніші промислові протоколи, вирішуючи проблеми сумісності з різними брендами ПЛК (наприклад, Mitsubishi, Schneider) та зважувальними пристроями, а також скорочуючи витрати на проміжне обладнання, таке як перетворювачі сигналів.

3. Досвід користувача

• Зручність установки: Стандартизовані монтажні отвори на торцевих поверхнях і опорні базові поверхні разом із спеціальними ущільнювальними прокладками та кріпильними болтами дозволяють виконати горизонтальне позиціонування без застосування професійних калібрувальних інструментів. Встановлення та введення в експлуатацію одного датчика може бути виконано однією особою протягом 30 хвилин.
• Експлуатація та калібрування: Підтримує функцію однокнопкового обнулення та двоточкового калібрування приладу, спрощує процес калібрування (потрібні лише стандартні важки 20% і 100% від номінального навантаження), а цифрова модель дозволяє виконувати віддалене калібрування та налаштування параметрів через програмне забезпечення комп'ютера, знижуючи поріг складності обслуговування.
• Низька вартість обслуговування: Повністю герметична конструкція зменшує проникнення пилу та вологи, середньорічний коефіцієнт відмов ≤ 0,3%; клемна колодка має конструкцію, яка запобігає самовідкручуванню, а інтерфейс кабелю має водонепроникне та пилозахисне ущільнення. У повсякденному використанні потрібні лише щоквартальні очищення та перевірка нульової точки, що забезпечує низьку трудомісткість обслуговування.
• Зворотний зв'язок із даними: Статичні коливання даних зважування ≤ ±0,005% НВ, без помітного затримання в квазідинамічних сценаріях; цифрова модель має вбудований модуль діагностики несправностей, який може надавати оперативний зворотний зв'язок щодо перевантаження, розриву, аномальної температури та інших станів, що сприяє швидкому виявленню проблем.
• Досвід сумісності: Сумісність понад 95% пристроїв керування зважуванням на ринку, підтримка автоматичного розподілу навантаження при паралельному використанні кількох датчиків, що усуває необхідність додаткових балансирів; інтелектуальна модель може безпосередньо підключатися до промислового IoT-платформи для дистанційного моніторингу даних.

4. Типові сценарії застосування

1) Виробництво промислового зважувального обладнання

• Малі та середні платформені терези/підлогові терези: основні чутливі елементи для платформених і підлогових терезів вантажопідйомністю 1–50 т, компактна конструкція, придатна для внутрішнього монтажу у зважувальне обладнання, а також властивості протидії ексцентричному навантаженню, що забезпечують стабільність точності на різних позиціях зважування (наприклад, платформені цінові терези для супермаркетів та підлогові терези для обліку оборотів 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 інженерна техніка

• Зважування навантажувачів/екскаваторів: Встановлюється в гідравлічну систему ковша, здійснює непряме зважування шляхом виявлення гідравлічного тиску; конструкція зі спицевими датчиками має високу стійкість до вібрації та ударів, що дозволяє адаптуватися до важких умов експлуатації будівельної техніки, з точністю до ±0,5% від діапазону 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 процесів

• Вага невеликих і середніх матеріальних баків/сило: Вага баків для розповсюдження та буферних баків у фармацевтичній та харчовій промисловості, з 4 сенсорами, встановленими симетрично, з антиекцентричними характеристиками навантаження, що вирішують проблему зрушення центру тяжіння

• Вага упаковкових машин: Динамічні модулі ваги для машин для упаковки частинок і машин для наповнення рідиною, з часом реагування ≤8 мс для задоволення вимог високошвидкісної упаковки та точністю, контрольованою в межах ± 0,1%FS, щоб забезпечити відповідність вимірювання

4) Обладнання для випробувань матеріалів та наукових досліджень

• Машини для тестування тяги/сжимання: вимірювання значення статичної сили при тестуванні механіки матеріалів, точність рівня C2 може відповідати вимогам тестування на рівні наукових досліджень, а структура спиків рівномірно натякувана, що забезпечує повторність та точність даних випробування.

• Обладнання для випробувань на витривалість: моніторинг навантаження під час випробувань терміну служби на витривалість компонентів із кількістю циклів ≥10⁷ та стабільними механічними властивостями, здатне задовольняти потреби довготривалих експериментів.

5) Спеціальні галузеві застосування

• Харчова та фармацевтична промисловість: датчики з гігієнічної нержавіючої сталі 316L з полірованою поверхнею (Ra ≤0,8 мкм), що відповідають стандартам GMP, використовуються для зважування сировини, дозування готової продукції та інших процесів, забезпечуючи легке очищення та дезінфекцію.

• Гірництво та металургія: спицеві датчики високотемпературні (компенсація температури -40°C~120°C), призначені для обладнання для сортування руди та зважування шахтних бункерів у металургії, здатні працювати в умовах високих температур та запиленого середовища.

5. Інструкція з використання (практичний посібник)

1) Процес встановлення

• Підготовка: Очистіть поверхню 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), а також підтвердьте сумісність специфікацій кріпильних болтів із датчиком.

• Позиціонування та фіксація: Встановіть датчик вертикально на монтажну основу, щоб забезпечити осьову передачу навантаження, затягніть його ключем-динамометром згідно із вказаним моментом затягування (рекомендовано 15–40 Н·м для датчиків зі сталевих сплавів та 10–30 Н·м для нержавіючої сталі), уникайте надмірного затягування, яке може 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 прокладати 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 водонепроникну розподільну коробку для герметизації місць з'єднання кабелів, а на відкритій частині датчика можна встановити пилозахисний ковпак; у корозійному середовищі слід нанести спеціальне антикорозійне покриття на ненавантажену поверхню.

2) Калібрування та налагодження

• Калібрування нуля: Увімкніть живлення та прогрійте протягом 20 хвилин, виконайте команду «калібрування нуля» через терезовий прилад або головний комп’ютер, щоб забезпечити вихід нуля в межах ±0,002%FS; якщо відхилення надто велике, перевірте рівень встановлення.

• 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 вибирайте аналогові сигнали (4–20 мА); для інтелектуальних IoT-систем — цифрові сигнали (RS485); для будівельної техніки — моделі з протоколом CANopen.

2) Вибір за експлуатаційною стійкістю

• Температура: для звичайних умов (-30°C ~ +60°C) вибирайте 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 внутрішніх сухих приміщень — ≥ IP66; для зовнішніх/вологих умов — ≥ IP67; для підводних або запилених середовищ — ≥ IP68.

3) Монтаж та сумісність із системою

• Спосіб монтажу: для вузьких просторів обирайте болтове з’єднання торцем; для сценаріїв із великим навантаженням — фланцеве з’єднання; якщо є значне ексцентричне навантаження, надавайте перевагу покращеним моделям із похибкою ексцентричного навантаження ≤ ±0,01%FS.

• Сумісність: переконайтеся, що сигнал датчика відповідає протоколу зв’язку наявного приладу/PLC. Якщо використовується кілька датчиків одночасно, обирайте цифрові моделі з підтримкою адресного кодування, щоб уникнути конфліктів сигналів. 4. Підтвердження додаткових вимог

• Вимоги до сертифікації: для вибухонебезпечних сценаріїв потрібна відповідна сертифікація ступеня вибухозахисту (наприклад, Ex d I для шахт вугілля, Ex ia IIC T6 для хімічної промисловості), для харчової промисловості — сертифікація FDA/GMP, для метрологічних сценаріїв — сертифікація 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

Тензометричний перетворювач типу спиця має «високу стійкість до ексцентричного навантаження, компактну конструкцію та високу стабільність» як основні переваги й призначений насамперед для вирішення завдань точного зважування за середніх і низьких навантажень, обмеженого місця для встановлення та ексцентричних умов навантаження. Досвід користувача зосереджений на простоті монтажу, відсутності необхідності у складному обслуговуванні та надійності даних. Під час вибору моделі необхідно спочатку визначити чотири ключові вимоги: діапазон, точність, місце для встановлення та умови навколишнього середовища, а потім прийняти рішення з урахуванням сумісності з системою та додаткових функцій; під час експлуатації слід суворо дотримуватися принципу встановлення осьового навантаження та регулярно калібрувати пристрій, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу. Він підходить для промислових засобів зважування, будівельної техніки, процесів керування та інших галузей і є ідеальним рішенням для зважування в умовах середніх і низьких навантажень та особливих умов монтажу.

Детальний дисплей

Параметри