ABB 3BSE023316R1002 датчики радиальных нагрузок Pressductor

I. Обзор

II. Основные функциональные характеристики

1. Малый диапазон и высокая точность измерения натяжения

• Экстремальная точность измерения: Точность измерения достигает ±0,05% FS (полный диапазон), линейная ошибка ≤0,03% FS и ошибка гистерезиса ≤0,02% FS. Минимальное разрешение в диапазоне 1,0 кН может достигать 0,01 Н. Например, на производственной линии сепараторов для литиевых батарей, когда натяжение сепаратора колеблется от 0,3 кН до 0,32 кН, датчик может выводить сигнал тока в реальном времени от 9,2 мА (соответствует 0,3 кН) до 9,84 мА (соответствует 0,32 кН) с ошибкой ≤0,005 мА. Это обеспечивает точную основу для регулировки контроллера, предотвращая появление отверстий или неравномерного растяжения сепаратора из-за колебаний натяжения.

• Широкая защита от перегрузки: Он имеет кратковременную способность к перегрузке 150% FS (1,5 кН) и длительную способность к перегрузке 120% FS (1,2 кН), что позволяет ему выдерживать мгновенные удары натяжения в процессе производства, например, при прохождении стыков рулонных материалов и запуске/остановке оборудования. Например, при скрутке микро-кабелей, когда стык кабеля проходит через натяжной ролик, мгновенное натяжение достигает 1,4 кН. Датчик может нормально выдерживать эту нагрузку без потери точности, предотвращая повреждение датчика из-за перегрузки.

• Низкий дрейф сигнала: Он использует тензорезисторы из металла с низким температурным дрейфом (температурный коэффициент ≤0,0005% FS/°C) и высокоточную компенсационную схему. В диапазоне рабочих температур от -10 °C до 70 °C температурный дрейф ≤0,001% FS/°C. Например, в электронном цехе летом (температура 35 °C) и зимой (температура 10 °C) изменение ошибки измерения составляет только ≤0,025% FS, что значительно ниже температурного дрейфа 0,05% FS у обычных датчиков малого диапазона, обеспечивая стабильность измерений на всем температурном диапазоне.

2. Миниатюрная конструкция и гибкая интеграция

• Ультра-малые размеры и легкий вес: С компактными размерами 120 мм × 80 мм × 50 мм, он может быть интегрирован в узкие пространства рядом с небольшими натяжными и направляющими роликами (например, в малых блоках регулировки натяжения на производственных линиях FPC). Легкая конструкция весом 0,8 кг позволяет непосредственно устанавливать его на легкие натяжные роликовые опоры из пластика или алюминиевого сплава, не требуя дополнительных усилительных конструкций и уменьшая сложность модификации производственной линии.

• Приспособляемость к различным способам установки: Он поддерживает три способа установки - установка на мини-ланце, защелкивание и болтовое крепление - для адаптации к механическим схемам различных легкозагруженных устройств. Например, на текстильном прядильном станке используется защелкивание для фиксации датчика рядом с нитевым направляющим роликом для быстрого измерения натяжения нити; на оборудовании для тяги микро-кабелей используется болтовое крепление на боковой стороне подшипникового узла тягового ролика, чтобы соответствовать компактной конструкции оборудования.

• Стандартизованный интерфейс и низкое энергопотребление: Он использует миниатюрный круглый разъем M8 в качестве сигнального интерфейса, требующий только 4-жилого проводка (положительный питание, отрицательный питание, положительный сигнал, отрицательный сигнал). Разъем легко вставлять и извлекать и имеет защиту от неправильного вставления. С напряжением питания 18-30 В постоянного тока и энергопотреблением ≤1 Вт, он может быть напрямую питан вспомогательным источником питания ПЛК или контроллера натяжения, не требуя дополнительного специального источника питания и упрощая схему электрической цепи.

3. Высокая помехоустойчивость и приспособляемость к окружающей среде

• Оптимизированная электромагнитная помехоустойчивость: Схема уравнивания сигнала использует трехступенчатую фильтрацию ЭМС (фильтрация по общей моде, фильтрация по разностной моде, фильтрация РЧ) и соответствует стандарту промышленной помехоустойчивости IEC 61000-6-3. Он обеспечивает защиту от электростатического разряда (ESD) ±6 кВ (воздушный разряд)/±3 кВ (контактный разряд) и защиту от быстрых электрических импульсов (EFT) ±1 кВ, что позволяет противостоять электромагнитным помехам, генерируемым высокочастотным оборудованием в электронных цехах. Это обеспечивает, чтобы колебания сигнала 4-20 мА были ≤0,003 мА, предотвращая ошибочное определение натяжения из-за помех.

• Защита IP65 и коррозионная стойкость: Корпус изготовлен из анодированного алюминиевого сплава с поверхностной твердостью HV300, способного выдерживать незначительные удары и очистку химическими реагентами (например, спиртом, изопропиловым спиртом). Степень защиты IP65 предотвращает накопление пыли и брызги воды (например, охлаждающую влагу на производственных линиях пленок) в процессе производства, предотвращая короткие замыкания внутренних цепей или коррозию компонентов.

• Стабильный выход сигнала: Он поддерживает настраиваемую частоту выборки сигнала (100 Гц - 1000 Гц). По умолчанию используется частота выборки 100 Гц в сценариях легкой нагрузки, чтобы сбалансировать скорость отклика и стабильность сигнала. Для быстрых легких рулонных материалов (например, скорость производства пленки до 100 м/мин) частоту выборки можно увеличить до 500 Гц, чтобы обеспечить реальное время захвата изменений натяжения без задержки сигнала.

4. Интеллектуальная диагностика и удобное обслуживание

• Самодиагностика неисправностей: Он имеет встроенные цепи мониторинга питания и обнаружения разрыва/короткого замыкания сигнала. Если напряжение питания превышает норму (>30 В постоянного тока), снижается ниже нормы (<18V DC), or strain gauge signal open-circuit is detected, the sensor outputs a fault signal (current fixed at 22mA or 0mA). Meanwhile, it uploads fault codes (e.g., "E01: Power Overvoltage", "E03: Strain Gauge Open-Circuit") via the optional RS485 interface, allowing maintenance personnel to quickly locate faults through the touchscreen.

• On-Site Convenient Calibration: It supports "zero calibration" and "two-point calibration" without disassembling the sensor. Zero calibration can be completed by short-pressing the calibration button on the sensor side (suitable for no-load conditions). For two-point calibration, known tension values (e.g., hanging standard weights of 0.2kN and 0.8kN) are input via ABB calibration software. The calibration process takes ≤3 minutes and can be completed by production line operators without professional calibration equipment.

• Data Storage and Traceability: With the optional RS485 interface, it can store the latest 100 tension abnormality records (including abnormal time and abnormal tension values), which can be exported via upper computer software. This facilitates traceability of product quality issues caused by tension abnormalities (e.g., defects in a batch of films due to tension fluctuations).

III. Technical Parameters

1. Electrical Parameters

2. Mechanical and Environmental Parameters

3. Reliability Parameters

• Fatigue Life: ≥5 million full-scale cycles (in accordance with ISO 3808 light-load standard);

• Mean Time Between Failures (MTBF): ≥80,000 hours;

• Material Certification: The aluminum alloy housing complies with ASTM B209 standard; the strain gauges comply with ISO 10113 standard.

IV. Working Principle

1. Light Tension Force Application Stage: When light coiled materials (e.g., lithium battery separators, ultra-fine fibers) pass through the mini tension roller, the tension value (0.1-1.0kN) is transmitted to the sensor’s elastic body (aviation-grade aluminum alloy). The elastic body undergoes slight elastic deformation under light tension (approximately 0.05mm deformation under 1.0kN tension). Although the deformation is small, it can still be captured by high-precision strain gauges.

2. 
   

3. Strain Sensing Stage: Three mini metal strain gauges are bonded to the surface of the elastic body (forming a half-bridge circuit to adapt to light-load deformation characteristics). As the elastic body deforms, the strain gauges produce resistance changes—tensile strain gauges show a slight increase in resistance (with a change rate of approximately 0.1%), which breaks the balance of the half-bridge circuit and outputs a weak voltage signal (in the μV level, different from the mV-level signal of heavy-load sensors).

4. Signal Conditioning Stage: The built-in low-noise signal conditioning circuit amplifies the μV-level signal to the V level, filters it (with an adjustable bandwidth of 10Hz-1000Hz to remove high-frequency vibration noise in light-load scenarios), and performs temperature compensation (to offset the impact of temperature-induced deformation of the aluminum alloy elastic body). This converts the signal into a voltage signal linearly corresponding to the light tension value.

5. 
   

6. Signal Conversion and Output Stage: The conditioned voltage signal is converted into a 4-20mA DC standard signal via a 16-bit D/A converter (4mA corresponding to 0kN and 20mA corresponding to 1.0kN), or output as a digital signal via the optional RS485 interface, which is then transmitted to the PLC or tension controller.

7. Closed-Loop Control Stage: The controller compares the actual tension value with the set value (e.g., 0.4kN set tension for FPC substrates). If the actual tension (0.45kN) is greater than the set value, it drives a mini actuator (e.g., a stepper motor to adjust the tension roller pressure) to reduce the tension; if the actual tension (0.35kN) is less than the set value, it increases the tension. Это обеспечивает, чтобы натяжение легкого рулонного материала было стабилизировано в пределах ±0,005 кН, предотвращая повреждение материала.