U93A

Sensor de força miniatura U93A: transdutores de força miniatura para forças de tração e compressão para montagem em flange

O pequeno, robusto e muito rígido U93A mede de forma confiável forças de tração e compressão estáticas e altamente dinâmicas. As suas pequenas dimensões e boas propriedades dinâmicas fazem dele uma alternativa económica aos sensores de força piezoelétricos. A ligação mecânica é simples e segura devido às ligações roscadas de flange do U93A em ambos os lados. O sensor tem uma classificação de proteção IP68, o que o torna adequado também para utilização no exterior.

Como todos os transdutores de força da HBK, o U93A é fácil de configurar, permitindo-lhe adaptar-se facilmente a várias condições. A sua conceção, com diafragmas de suporte, torna o sensor excecionalmente robusto e resistente a forças laterais. Além disso, um pormenor importante para ambientes de produção é o fato de o cabo do sensor de força U93A ser compatível com correntes de arrasto e ser resistente ao óleo.

Novo: Agora com uma precisão muito melhorada e, a pedido, pode ser equipado com um módulo amplificador ligado permanentemente.

Classe de precisão HBM: 0,2

Forças nominais: 1 kN ... 50 kN

Saídas: IO-Link, 0 - 10 V, 4 - 20 mA, mV/V (passivo)

Code	Força nominal	Força nominal	Altura	Altura	Diâmetro (sem cabo ou plugue)	Diâmetro (sem cabo ou plugue)
1-U93A/1KN	1 kN	224.81 lbf	30.5 mm	1.2 in	26 mm	1.02 in
1-U93A/2KN	2 kN	449.62 lbf	30.5 mm	1.2 in	26 mm	1.02 in
1-U93A/5KN	5 kN	1124.04 lbf	30.5 mm	1.2 in	26 mm	1.02 in
1-U93A/10KN	10 kN	2248.1 lbf	30.5 mm	1.2 in	26 mm	1.02 in
1-U93A/20KN	20 kN	1124.04 lbf	48 mm	1.89 in	42 mm	1.65 in
1-U93A/50KN	50 kN	11240.45 lbf	48 mm	1.89 in	42 mm	1.65 in
K-U93A	1 kN, 2 kN, 5 kN, 10 kN, 20 kN, 50 kN	224.81 lbf, 449.62 lbf, 1124.04 lbf, 2248.09 lbf, 4496.18 lbf, 11240.05 lbf	30.5 mm, 48 mm	1.89 in, 1.2 in	42 mm, 26 mm	1.65 in, 1.02 in

Code

Força nominal

Altura

Diâmetro (sem cabo ou plugue)

1-U93A/1KN

1 kN

224.81 lbf

30.5 mm

1.2 in

26 mm

1.02 in

1-U93A/2KN

2 kN

449.62 lbf

30.5 mm

1.2 in

26 mm

1.02 in

1-U93A/5KN

5 kN

1124.04 lbf

30.5 mm

1.2 in

26 mm

1.02 in

1-U93A/10KN

10 kN

2248.1 lbf

30.5 mm

1.2 in

26 mm

1.02 in

1-U93A/20KN

20 kN

1124.04 lbf

48 mm

1.89 in

42 mm

1.65 in

U93A
Maximum capacity (nominal load)	50 kN, 1 kN, 2 kN, 5 kN, 10 kN, 20 kN
Maximum capacity (nominal load)	11240.45 lbf, 224.81 lbf, 449.62 lbf, 1124.04 lbf, 2248.09 lbf, 4496.18 lbf, 11240.05 lbf, 2248.1 lbf
Tensile / compression	Both directions
Type/technology	Strain Gauge
Calibration	Calibrated
Output signal	mV/V (passive strain gauge), Current (4-20mA), Voltage (0…10V), IO-Link
HBK Accuracy class	0.2
Load cell design	Flange mounting, Miniature sensor
Degree of protection	IP68
Mechanical adaptation	Both side flange mounting
Height (without accessories)	48 mm, 30.5 mm
Height (without accessories)	1.89 in, 1.2 in
Diameter (without cable or plug)	42 mm, 26 mm
Diameter (without cable or plug)	1.65 in, 1.02 in

U93A

Maximum capacity (nominal load)

50 kN, 1 kN, 2 kN, 5 kN, 10 kN, 20 kN

Maximum capacity (nominal load)

11240.45 lbf, 224.81 lbf, 449.62 lbf, 1124.04 lbf, 2248.09 lbf, 4496.18 lbf, 11240.05 lbf, 2248.1 lbf

Tensile / compression

Both directions

Type/technology

Strain Gauge

Calibration

Calibrated

Output signal

mV/V (passive strain gauge), Current (4-20mA), Voltage (0…10V), IO-Link

HBK Accuracy class

0.2

Load cell design

Flange mounting, Miniature sensor

Degree of protection

IP68

Mechanical adaptation

Both side flange mounting

Height (without accessories)

48 mm, 30.5 mm

Height (without accessories)

1.89 in, 1.2 in

Diameter (without cable or plug)

42 mm, 26 mm

Diameter (without cable or plug)

1.65 in, 1.02 in

FAQ | Respostas às suas perguntas sobre os Sensores de Força Inteligentes HBK IO-Link

O módulo amplificador IO-Link oferece inúmeras funções que aumentam a precisão das medições de força através da linearização e compensação digital de temperatura, ao mesmo tempo que melhoram a fiabilidade do processo através da monitorização da saúde dos sensores HBK. Também é fornecida informação adicional, como dados de temperatura.

Linearização
Filtro passa-baixa ajustável
Dois interruptores de fim de curso
Duas saídas digitais de comutação
Monitoramento da integridade do sensor
Funções estatísticas (memória min/max, valores médios)
Informação de Temperatura

Linearização

Pode inserir até 21 pontos de apoio. Em alternativa, pode-se usar os coeficientes de uma interpolação polinomial da curva característica do sensor. Ambos os algoritmos foram concebidos para o uso ótimo dos certificados de calibração.

Dica: O HBK irá introduzir os parâmetros do certificado de calibração se encomendar a calibração dos seus sensores através do HBK. Neste caso, o seu sensor será devolvido como um transdutor plug-and-measure!

Filtro passa-baixa ajustável

Filtros digitais de 6ª ordem (Bessel ou Butterworth) com frequência de corte livremente ajustável

Dois interruptores de fim de curso

Os interruptores de final de curso são concebidos de acordo com o "Perfil de Sensores Inteligentes" da IO-Link. Além do nível de comutação, pode definir uma histerese se necessário. O chamado "Modo Janela" permite ativar o interruptor de limite quando o valor medido se enquadra numa faixa de força definida, por exemplo, entre 1 kN e 1,8 kN. Todos os interruptores podem ser anulados.

Duas saídas digitais de comutação

Um interruptor de saída está sempre disponível. O resultado é fornecido muito rapidamente na saída de comutação digital – com uma latência máxima de apenas 0,35 ms após o ponto de comutação ser ultrapassado.

Pode interromper a comunicação IO-Link para desativar a transmissão de dados de medição. Neste caso, a linha normalmente usada para transmissão de sinal digital pode ser reutilizada como um segundo comutador de saída digital.

Monitoramento da integridade do sensor

O sensor emite um aviso quando os limites físicos são ultrapassados – como sobrecargas estáticas ou dinâmicas, ou temperaturas além das especificações.

As características relevantes do sensor são armazenadas na memória do sensor:

Temperatura operacional mais alta e mais baixa
Temperatura nominal mais alta e mais baixa
Limite de temperatura do módulo amplificador
Limite de temperatura da CPU
Força nominal mais alta e mais baixa
Maior e menor força operacional
Força máxima de pico a pico a pico

O módulo amplificador compara continuamente os valores medidos com os limites definidos e envia um aviso em caso de infração, permitindo a tomada de medidas corretivas. A elevada taxa de amostragem de 40 kS/s garante que mesmo picos curtos de sobrecarga são detetados e disparam um aviso

• Funções estatísticas (memória min/max, valores médios)

Todas as funções estatísticas são avaliadas a uma taxa de amostragem de 40 kS/s. Isto garante valores Min/Max precisos, mesmo no caso de sinais de força rápida.

• Informação de temperatura (quando o módulo amplificador está integrado no sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

Uma funcionalidade importante é a medição integrada da temperatura dentro do sensor. Isto fornece a temperatura do seu processo sem necessidade de um sensor de temperatura adicional. Esta funcionalidade não está disponível para sensores que utilizam um amplificador em linha.

Os transdutores de força HBK com IO-Link operam a uma taxa de amostragem interna de 40 kHz e suportam o padrão COM3, que oferece a taxa de dados mais rápida do ecossistema IO-Link. O tempo de ciclo dos nossos sensores é inferior a 1 ms. O tempo de ciclo da sua configuração depende do mestre IO-Link e da sua configuração.

O HBK utiliza o padrão COM3, que proporciona a taxa de dados mais rápida do ecossistema IO-Link. O módulo opera internamente a uma alta taxa de amostragem de 40 kHz, garantindo que a deteção de picos funciona com precisão mesmo com sinais de força rápida.

Dois aspetos são importantes:

O tempo de propagação do sinal do módulo amplificador não ultrapassa 350 μs. Isto significa que demora no máximo 0,35 ms para que um evento físico na entrada do amplificador fique disponível na sua saída. A interface IO-Link opera com base no princípio de que o mestre IO-Link determina o tempo de ciclo. O atraso máximo de propagação é a soma do atraso interno do módulo amplificador (0,35 ms) e do tempo de ciclo especificado pelo mestre IO-Link através das suas características de parametrização e técnicas. Note que os filtros aumentam o tempo de propagação do sinal. A saída para as saídas digitais de comutação não depende do mestre IO-Link – o atraso de propagação do sinal neste caso é de 0,35 ms. Estes sensores suportam comutação rápida.
A largura de banda da cadeia de medição depende da rigidez do sensor e da instalação mecânica – como a rigidez da introdução da carga e do peso dos componentes adaptados – do ponto de vista mecânico. O número de valores de medição transmitidos por segundo é o fator chave no cálculo da largura de banda de qualquer cadeia de medição digital. O módulo amplificador tem um tempo de ciclo inferior a 1 ms, o que significa que pode transferir mais de 1.000 valores de medição por segundo. Como regra geral, a largura de banda é aproximadamente um décimo do número de valores de medição transmitidos por segundo. Se o mestre IO-Link também tiver um tempo de ciclo de 1 ms, a largura de banda resultante é de 100 Hz – assumindo que a instalação mecânica suporta a medição nessa frequência.

Note que a largura de banda interna é de 40 kHz – a deteção de picos é capaz de medir muito mais rapidamente.

O IO-Link é uma interface excecional e económica compatível com qualquer sistema fieldbus. Permite um processo de integração que poupa tempo e pode ser usado em combinação com baixos custos de cablagem. A integração fácil e rápida de dispositivos IO-Link no seu ambiente fieldbus é outra grande vantagem desta interface.

O gateway que liga dispositivos IO-Link – como sensores HBK – ao nível do fieldbus é o chamado mestre IO-Link. Os mestres IO-Link estão disponíveis para todos os sistemas de fieldbus existentes, o que significa que sensores e atuadores IO-Link podem ser usados em todas as plataformas de fieldbus.

A ligação entre o sensor e o mestre IO-Link utiliza um cabo sensor padrão M12 sem blindagem. Este único cabo gere tanto a transmissão de dados como o fornecimento de tensão e é altamente flexível – garantindo que não afeta as propriedades mecânicas do ponto de medição, mesmo quando são usados sensores para forças muito pequenas.

Como mencionado acima, os cabos de ligação IO-Link não têm blindagem, e tanto o sensor como a carcaça do mestre IO-Link são isolados galvanicamente. Em caso de potenciais elétricos diferentes entre a carcaça do sensor e a caixa mestre IO-Link, não circula corrente sobre qualquer blindagem que possa influenciar a medição.

Sim. Para a nova geração de ferramentas de medição de força, a HBK oferece o mesmo serviço de calibração que para os produtos tradicionais, garantindo medições rastreáveis. Os requisitos das normas de qualidade, como a ISO 9001, podem ser cumpridos sem restrições.

O laboratório de calibração HBK está certificado de acordo com a norma ISO 17025. Isto significa que os serviços de calibração da HBK cumprem todos os requisitos de rastreabilidade para normas nacionais – um requisito fundamental de normas de qualidade como a ISO 9001. O processo de calibração para sensores digitais é idêntico ao das células de carga tradicionais: utilizam-se os mesmos equipamentos e padrões de calibração. Como resultado, os clientes beneficiam da elevada precisão do equipamento de calibração da HBK para sensores digitais.

O procedimento de calibração é o seguinte:

a. O primeiro passo é ler todos os dados para linearização (pontos de suporte ou coeficientes do polinómio cúbico) armazenados no sensor. Estes dados são armazenados em segurança externamente.
b. Depois disto, todos os dados de linearização são eliminados. O sensor funciona agora sem correção por erro de linearidade.
c. Diferentes passos de carga são aplicados ao sensor, e os resultados são armazenados na memória do sensor. O sensor funciona agora com correção de linearidade.

Como resultado, recebe um sensor plug-and-play com compensação ativa para erro de linearização. O cálculo da incerteza de medição é válido para todo o sistema.

Está também disponível um serviço de calibração padrão funcional.

Poupança de custos, instalação fácil e rápida, e comunicação até ao nível do terreno – as vantagens são substanciais.

Na maioria dos casos, a poupança de custos é o argumento mais forte para escolher um sensor com tecnologia IO-Link. Os benefícios mais importantes da tecnologia IO-Link incluem:

Não é necessário espaço no armário.
Reduza os custos de cabeamento.
Poupança de tempo durante o processo de integração.
Plug and play sem parametrização: depois de ligar o dispositivo a um master IO-Link, recebe imediatamente valores de medição precisos em Newtons.
A comunicação do nível de controlo para o nível de campo é possível.

A maior precisão ajuda-o a cumprir requisitos cada vez mais exigentes de qualidade do produto. Além disso, os sensores de força IO-Link da HBK são ainda mais fiáveis do que os já conhecidos produtos da HBK.

Transdutores de força inteligentes da HBK melhoram a precisão.

Os algoritmos de linearização dos sensores melhoram a precisão dos sensores digitais – especialmente quando uma calibração é ordenada. Sensores com módulo amplificador integrado (U10M, U10F, C10, U2B, C2) também apresentam compensação digital de temperatura. O efeito da temperatura no ponto zero – um dos fatores mais importantes que contribuem para a incerteza da medição da força – é reduzido a apenas metade do das versões passivas. Como nenhum cabo transmite sinais analógicos, a influência dos campos eletromagnéticos é minimizada. O HBK utiliza um módulo amplificador de baixo ruído com alta resolução.

Sensores de força inteligentes são ferramentas de medição altamente precisas. Especialmente em ambientes industriais com condições de temperatura desafiantes e uma ampla gama de medições, oferecem excelente precisão.

A robustez mecânica do sensor mantém-se inalterada com o amplificador integrado. A gama de temperatura é inferior à dos sensores tradicionais – consulte as nossas fichas técnicas.

A HBK realiza testes de choque e vibração em todos os produtos. No que diz respeito à eletrónica integrada, não há compromissos: a resistência ao choque e à vibração é equivalente à dos sensores tradicionais e é testada de acordo com as normas IEC relevantes. O mesmo se aplica ao grau de proteção. O amplificador em linha atinge a classe de proteção IP67, tal como os transdutores de força com amplificadores integrados. Por favor, note que um cabo adequado deve estar ligado ao sensor para manter este nível de proteção.

Quanto à temperatura, os sensores são limitados pelas características dos componentes eletrónicos. A gama de temperatura é limitada a 60°C, comparado com 85°C nas versões tradicionais.

U93a - Folha de dados	Data Sheets	English
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U93a - Folha de dados	Data Sheets	Japanese
U93a - Folha de dados	Data Sheets	Italian
U93A - Guia rápido	Quick Start Guide	English, Italian, French, Chinese, German
U93a - Instruções de instalação	Mounting Instructions	English, German
Release Notes - IO-Link Force Sensors	Release Note	English

Force transducers - Folheto	Brochure	English
Force transducers - Folheto	Brochure	German

U93a capacity 1kn - CAD	CAD Step Files
U93a capacity 2kn - CAD	CAD Step Files
U93a capacity 5kn - CAD	CAD Step Files
U93a capacity 10kn - CAD	CAD Step Files
U93a capacity 20kn - CAD	CAD Step Files
U93a capacity 50kn - CAD	CAD Step Files
U9C/U93a Inline Amplifier AV12 : - CAD	CAD Step Files
IO2 - firmware v2.0.0	Firmware
U93A 1kN - IODD v2.0.0	IODD files (IO Link)
U93A 2kN - IODD v2.0.0	IODD files (IO Link)
U93A 5kN - IODD v2.0.0	IODD files (IO Link)
U93A 10kN - IODD v2.0.0	IODD files (IO Link)
U93A 20kN - IODD v2.0.0	IODD files (IO Link)
U93A 50kN - IODD v2.0.0	IODD files (IO Link)
IO3 - firmware v2.0.8	Firmware
U93A 1kN - IODD v2.0.8	IODD files (IO Link)
U93A 2kN - IODD v2.0.8	IODD files (IO Link)
U93A 5kN - IODD v2.0.8	IODD files (IO Link)
U93A 10kN - IODD v2.0.8	IODD files (IO Link)
U93A 20kN - IODD v2.0.8	IODD files (IO Link)
U93A 50kN - IODD v2.0.8	IODD files (IO Link)
IO4 - firmware v2.0.10	Firmware
U93A 1kN - IODD v2.0.10	IODD files (IO Link)
U93A 2kN - IODD v2.0.10	IODD files (IO Link)
U93A 5kN - IODD v2.0.10	IODD files (IO Link)
U93A 10kN - IODD v2.0.10	IODD files (IO Link)
U93A 20kN - IODD v2.0.10	IODD files (IO Link)
U93A 50kN - IODD v2.0.10	IODD files (IO Link)
IO5 Firmware v2.0.12	Firmware
U93A 1 kN - IODD v2.0.12	IODD files (IO Link)
U93A 2 kN - IODD v2.0.12	IODD files (IO Link)
U93A 5 kN - IODD v2.0.12	IODD files (IO Link)
U93A 10 kN - IODD v2.0.12	IODD files (IO Link)
U93A 20 kN - IODD v2.0.12	IODD files (IO Link)
U93A 50 kN - IODD v2.0.12	IODD files (IO Link)
PLC Function Block IOL Force - RSLogix5000 - EN	PLC Function blocks
PLC Function Block IOL Force - RSLogix5000 - DE	PLC Function blocks
PLC Function Block IOL Force - TwinCAT V3 - EN	PLC Function blocks
PLC Function Block IOL Force- TwinCAT V3 - DE	PLC Function blocks
PLC Function Block IOL Force - TIA Portal V14 - EN	PLC Function blocks
PLC Function Block IOL Force - TIA Portal V14 - DE	PLC Function blocks

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U93A

Sensor de força miniatura U93A: transdutores de força miniatura para forças de tração e compressão para montagem em flange

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Pequeno e rápido

FAQ | Respostas às suas perguntas sobre os Sensores de Força Inteligentes HBK IO-Link

Linearização

Filtro passa-baixa ajustável

Dois interruptores de fim de curso

Duas saídas digitais de comutação

Monitoramento da integridade do sensor

• Funções estatísticas (memória min/max, valores médios)

• Informação de temperatura (quando o módulo amplificador está integrado no sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

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FAQ | Respostas às suas perguntas sobre os Sensores de Força Inteligentes HBK IO-Link

Quais são as características dos sensores de força IO-Link?

Linearização

Filtro passa-baixa ajustável

Dois interruptores de fim de curso

Duas saídas digitais de comutação

Monitoramento da integridade do sensor

• Funções estatísticas (memória min/max, valores médios)

• Informação de temperatura (quando o módulo amplificador está integrado no sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

Quão rápidos são os sensores de força HBK com interface IO-Link?

Porque é que a HBK escolheu o IO-Link como interface para sensores de força?

Posso realizar medições rastreáveis?

Quais são as vantagens de usar sensores de força inteligentes HBK?

Os sensores de força HBK IO-Link são menos precisos do que os sensores tradicionais?

Quão robustos são os sensores HBK IO-Link contra temperaturas, humidade ou choques e vibrações?

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