مستشعر وزن ذو عارضة متحيزة CZL803

خلية الحمل الحزمة هي عنصر الكشف الحساس للقوة على أساس مبدأ مقاومة الإجهاد، مع جسم مرن على شكل حزمة الحزمة ثابتة في نهاية واحدة ومعلقة في الآخر كهيكل جوهرها. عندما يتعرض للقوة، فإن تشوه ثني الحزمة يدفع مقياس التوتر إلى إنتاج تغييرات في المقاومة، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى إشارات كهربائية موحدة. يجمع بين مزايا مثل قدرة الحمل المتوسطة المدى ، ومساحة التثبيت المرنة ، ومقاومة الصدمة القوية ، ويستخدم على نطاق واسع في السيناريوهات التي تحتوي على قوى مركزة من الحمل المتوسط والمنخفض ، مثل خزانات المواد الصناعية يقدم ما يلي شرحا مفصلا من الأبعاد الأساسية لتلبية احتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1) الميزات والوظائف الأساسية للمنتج

الميزات الأساسية

1) التصميم الهيكلي: يعتمد هيكلًا متكاملًا بعارضة نهائية (سمك العارضة 8 - 50 مم، الطول 50 - 300 مم)، مع وجود عدة مجموعات من فتحات التثبيت عند الطرف الثابت لتعزيز الاستقرار. يتم تركيز الإجهاد عند الطرف المحمل في الجزء الأوسط من العارضة، ويدعم قياس الحمل المركّز العمودي الهابط، ويتميز بمقاومة تأثير استثنائية (يمكنه تحمل تأثير لحظي بنسبة 200% - 300% من الحمولة المصنفة) وكفاءة عالية في نقل الإجهاد.

2) الأداء الدقيق: تصنيف الدقة يشمل من C3 إلى C6، مع وصول الموديلات الشائعة إلى C3. خطأ عدم الخطية ≤ ±0.02% من المدى الكامل، خطأ التكرار ≤ ±0.01% من المدى الكامل، انحراف الصفر ≤ ±0.003% من المدى الكامل/درجة مئوية، وتمتاز باستقرار دقة أفضل من أجهزة الاستشعار المماثلة في السيناريوهات المتوسطة النطاق من 50 كجم إلى 5 طن.

3) المواد والحماية: يستخدم الهيكل المرن عادةً فولاذ سبائكي (Q235، 40CrNiMoA) أو فولاذ مقاوم للصدأ من النوع 304/316L، معالج السطح بالرمل وازالة الصدأ ثم تغطية بالنيكل (للفولاذ السبائكي) أو معالجة بالتسقيط (للفولاذ المقاوم للصدأ)؛ درجة الحماية تكون عادةً IP66/IP67، ويمكن للنماذج الصناعية الثقيلة أن تصل إلى IP68، وهي مناسبة للبيئات الصناعية المعقدة مثل البيئات الغبارية والرطبة.

4) توافق التركيب: يدعم الطرف الثابت التثبيت بالبراغي أو اللحام، ويمكن توصيل الطرف المحمل عبر الخيوط أو الشفاه أو رؤوس الضغط، وهو مناسب للتركيب في مواقع متعددة مثل القاع أو الجانب وغيرها من أجزاء المعدات. يمكن استخدام وحدة واحدة أو أكثر بشكل متوازٍ، مما يوفر مرونة عالية في التركيب.

الوظائف الأساسية

1) قياس القوة بمدى متوسط: يركز على الوزن الثابت/شبه الديناميكي للأحمال المتوسطة والمنخفضة (وقت الاستجابة ≤ 7 مللي ثانية)، مع نطاق يغطي من 50 كجم إلى 20 طن، وتتركز التطبيقات النموذجية في المدى من 1 طن إلى 10 أطنان. يمكن تمديد بعض الطُرز الثقيلة حتى 50 طنًا لتلبية احتياجات معظم السيناريوهات الصناعية ذات الأحمال المتوسطة.

2) إخراج إشارة قياسي: يوفر إشارات تناظرية (4 - 20 مللي أمبير، 0 - 5 فولت، 0 - 10 فولت) وإشارات رقمية (RS485/Modbus RTU)، وبعض الطُرز الصناعية تدعم بروتوكول HART، مما يسمح بالتوصيل المباشر مع أنظمة PLC وDCS وأنظمة إدارة الوزن دون الحاجة إلى وحدات إضافية لمعالجة الإشارة.

3) وظيفة حماية السلامة: يحتوي على تعويض درجة حرارة ضمن نطاق واسع (-20°م ~ 80°م)، ويتميز بحماية من الحمل الزائد (150% - 250% من الحمولة المصنفة، وتصل إلى 300% في الطُرز المصنوعة من سبائك الصلب)، كما أن الطُرز المقاومة للانفجار تحمل شهادة Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6، وبعض الطُرز تحتوي على وصلات كابل مقاومة للانفكاك.

4) الموثوقية طويلة الأمد: عمر التعب ≥ 10⁶ دورة تحميل، مع انحراف سنوي ≤ ±0.015% من المدى الكامل تحت الحمل المقنن، مناسب لسيناريوهات التشغيل المستمر طويلة الأمد مثل خطوط الإنتاج الصناعية ومراقبة خزانات المواد.

2. المشاكل الأساسية التي تم حلها

1) صعوبة تركيب المعدات على الحافة: للتغلب على قيود أجهزة الاستشعار التقليدية التي تتطلب تركيبًا متماثلًا، يمكن هيكل "الحزمة المثبتة من طرف واحد" في العارضة الواقفة أن يُركَّب مباشرة على الحافة السفلية للمعدات أو جانب الدعامة، مما يحل مشكلة نقص مساحة التركيب في منتصف المعدات مثل الصوامع والميزان المنصّة.
2) قياس الأحمال المركزية في المدى المتوسط: في المدى المتوسط من 1 طن إلى 10 أطنان، يتم التحكم في خطأ قياس الحمولة المركزية ضمن ±0.02% من المدى الكامل بفضل التصميم المُحسّن لإجهاد العارضة، لتلبية متطلبات الدقة في سيناريوهات الأحمال المتوسطة مثل الخلط الصناعي ووزن المنتجات النهائية.

3) الضرر الناتج عن حمل الصدمة الديناميكي: تتميز خصائص تشوه العازل لمطاط العارضة المعلقة بقدرتها على امتصاص التأثير اللحظي الناتج عن سقوط المواد واهتزاز المعدات بشكل فعال، مما يحل مشكلتي التلف السهل وانحراف الدقة في أجهزة الاستشعار التقليدية ضمن السيناريوهات الديناميكية.

4) الوزن المدمج من أجهزة استشعار متعددة: تمتاز أجهزة الاستشعار هذه بتناسق جيد (خطأ ≤ ±0.01% من المدى الكامل لنفس الدفعة)، وتدعم الوزن بالتوازي من 2 إلى 4 أجهزة، مما يحل مشكلتي تراكم الأوزان والتوحيد الدقيق في التطبيقات التي تتوزع فيها القوى مثل الموازين المنصات الكبيرة والمخازن.

5) التكيف مع البيئات الصناعية القاسية: من خلال تعزيز مادة الفولاذ السبائكي وتصميم مستويات حماية IP67 فأعلى، تم حل مشكلات تآكل أجهزة الاستشعار واختلال الإشارات في البيئات الغبارية (مثل المناجم) والرطبة (مثل الصناعة الكيميائية) والقليلة التآكل (مثل الجلفنة).

3. تجربة المستخدم

1) مرونة تركيب عالية: الفتحات القياسية للتركيب في الطرف الثابت متوافقة مع هياكل معدات مختلفة، مما يلغي الحاجة إلى أدوات تحديد المواقع الاحترافية. يمكن إتمام التركيب والمعايرة باستخدام مستوى، ويمكن لشخص واحد إكمال تثبيت وتوصيل مستشعر واحد خلال 20 دقيقة.

2) التشغيل والمعايرة السهلة: يدعم عملية الصفر بنقرة واحدة على جهاز الوزن، وتُعد عملية المعايرة الثلاثية النقاط (25٪، 50٪، 100٪ من الحمولة المصنفة) مناسبة للسيناريوهات ذات المدى المتوسط، ويمكن للنموذج الرقمي إتمام تهيئة المعايرة عن بُعد من خلال برنامج الحاسوب المضيف.

3) تكلفة صيانة قابلة للتحكم: الهيكل المغلق بالكامل يقلل من دخول الغبار، مع متوسط معدل الفشل السنوي ≤ 0.5%؛ أحزمة القياس ، المحطات) يتم تعبئتها بشكل مستقل، ويمكن إصلاح الأخطاء المحلية بشكل منفصل دون الحاجة إلى استبدال كامل.

4) تغذية راجعة مستقرة للبيانات: تقلب بيانات القياس الثابتة ≤ ±0.005% من المدى الكامل، ويتميز باستجابة سريعة دون تأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية (مثل الناقل الحزامي)؛ كما يحتوي النموذج الرقمي على وظيفة تشخيص الأعطال المدمجة، والتي توفر تنبيهات فورية للحالات غير الطبيعية مثل الحمل الزائد والجهد المنخفض.

5) قدرة عالية على التكيف مع التركيبات المركبة: عند توصيل أجهزة استشعار متعددة بشكل متوازي، يدعم النظام توزيعًا تلقائيًا للحمل، مما يلغي الحاجة إلى جهاز موازنة إضافي، ويتلاءم مع متطلبات التصميم لأجهزة الوزن المنصاتية والصوامع ذات الأحجام المختلفة، ويقلل من صعوبة دمج النظام.

4. حالات الاستخدام النموذجية

1) وزن الصوامع الصناعية/الحظائر
• خزانات المواد الخام الكيميائية: وزن خزانات تخزين المواد الخام الكيميائية بسعة 1 - 10 طن، يتم تركيب 2 - 4 مستشعرات شعاع معلق بشكل متماثل على هيكل قاعدة الخزان، وتكون المادة من الفولاذ السبائكي المقاومة للتآكل، وتحميته IP67 مناسبة للبيئة الرطبة في ورشة العمل، ودقتها ±0.02% من المدى الكامل تضمن قياسًا دقيقًا للمخزون.
• صوامع التغذية/الدقيق: وزن الصوامع الدفعة في صناعة معالجة الحبوب، حيث تُركَّب أجهزة الاستشعار على أرجل الدعم في قاع الصومعة، ويتعامل التصميم المقاوم للصدمات مع تأثير سقوط المواد، ويعمل بالتعاون مع نظام التحكم لتحقيق التغذية الدقيقة.

2) وزن الموازين الحزامية/ناقلات الأحزمة
• الميزان الصناعي: وزن أحزمة نقل المواد السائبة في المناجم ومحطات الطاقة، يتم تثبيت أجهزة استشعار على دعامة العجلة، تحمل الحمل المشترك للحزام والمواد، مع وقت الاستجابة ≤ 7ms مناسبة لسيناريوهات نقل مستمر

• الناقل: يُستخدم للوزن أثناء الخط والفرز في صناعتي الإلكترونيات والأغذية. تُدمج أجهزة الاستشعار في قاع الناقل للكشف عن وزن المنتج في الوقت الفعلي والتفاعل مع آلية الفرز. وتفي الدقة المتوسطة باحتياجات الإنتاج الضخم.

3) موازين الشاحنات الصغيرة والمتوسطة الحجم/موازين المنصات

• منصة ميزان الورشة: منصة ميزان بسعة دوران من 1 إلى 5 طن لورشة العمل. يتم تركيب أربعة مستشعرات شعاع قص في الزوايا الأربع لهيكل الميزان. ويتم تثبيت الطرف الثابت على الأرض، بينما يحمل الطرف الداعم حمل هيكل الميزان. وتضمن القدرة المقاومة للتحميل غير المركزي دقة وزن متسقة عند المواقع المختلفة.

• ميزان رافعة الشوكية: جهاز وزن محمول للرافعة الشوكية. يتم تركيب المستشعرات على عربة شوكة الرافعة الشوكية لتحمل الحمولة العمودية للبضائع. ويتميز هيكله المصنوع من الفولاذ السبائكي بمقاومته للصدمات، وهو مناسب لمتطلبات الوزن الديناميكية أثناء تشغيل الرافعة الشوكية.

4) التحكم بالقوة في المعدات الأوتوماتيكية

• مراقبة الضغط في معدات الختم: التحكم بالضغط في آلات الختم الصغيرة. يتم تركيب المستشعرات بين رأس الختم وهيكل الآلة لتوفير تغذية راجعة فورية لقيمة قوة الختم، ومنع تلف القوالب الناتج عن الحمل الزائد. وتوفر دقة مقدارها ±0,01% من المدى الكامل ضماناً لجودة عملية الختم.

• التحكم في القوة أثناء تجميع الروبوتات: مراقبة الضغط في عملية تجميع الروبوتات الصناعية. يتم دمج أجهزة استشعار الشعاع القصي في نهاية الذراع الروبوتية للكشف عن ضغط التجميع وتعديل قوة الحركة، وهو مناسب لتجميع أجزاء السيارات والمكونات الإلكترونية.

5) تطبيقات الصناعات الخاصة

• السيناريوهات المقاومة للانفجار: معدات وزن مقاومة للانفجار لصناعات الفحم والمناجم والنفط والغاز. تُستخدم أجهزة استشعار شعاع قصي مقاومة للانفجار من النوع Ex d IIB T4 وتُركب داخل صناديق وزن مقاومة للانفجار لتلبية متطلبات السلامة في البيئات المعرضة للانفجار.

• البيئات المسببة للتآكل: معدات وزن لصناعات الطلاء الكهربائي والكيماويات. أجهزة الاستشعار مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ نوع 316L مع علاج سطحي لإزالة التفاعل، مما يجعلها مقاومة للتآكل الناتج عن الأحماض والقلويات، ومناسبة لسيناريوهات مثل كشف تركيز محلول الطلاء الكهربائي وأوزان الكواشف الكيميائية.

5. تعليمات الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: نظّف سطح التركيب (تأكد من أنه مستوٍ، خالٍ من الزيت، وأن خطأ الاستواء ≤0.1 مم/م)، وتفقّد مظهر المستشعر (لا تشوه في هيكل الشعاع ولا تلف في الكابل)، وحدّد براغي التثبيت بمواصفات M12-M24 وفق النطاق.

• التموضع والتثبيت: ثبّت الطرف الثابت من المستشعر إلى دعامة المعدات باستخدام البراغي لضمان تثبيته بإحكام دون أي ترخٍ؛ يجب أن يكون الطرف الحامل للحمل مطابقًا لهيكل تحمل الحمل لضمان تأثير الحمل عموديًا على هيكل الشعاع، مع تجنّب القوى الجانبية والالتوائية.

• مواصفات التوصيلات: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع مبدأ توصيل الأسلاك "الأحمر - مصدر الطاقة +، الأسود - مصدر الطاقة -، الأخضر - الإشارة +، الأبيض - الإشارة -"؛ وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالتوصيل وفقًا للأطراف المقابلة لبروتوكول Modbus؛ يجب أن تكون التوصيلات بعيدة عن مصادر التداخل القوية مثل محولات التردد، وبمسافة لا تقل عن 15 سم.

• معالجة الحماية: للتركيب في الهواء الطلق، يجب إضافة غطاء ضد المطر؛ وفي البيئة الرطبة، يجب ختم وصلات الكابلات بصندوق اتصال مانع للتسرب؛ وفي البيئة المسببة للتآكل، يجب تطبيق طبقة خاصة مضادة للتآكل على السطح غير الحامل للم_SENSOR.

2) المعايرة والتشغيل

• معايرة الصفر: شغّل الطاقة وسخّن الجهاز لمدة 30 دقيقة، ثم نفّذ أمر "معايرة الصفر" لضمان أن يكون إخراج الصفر ضمن النطاق ±0.002%FS. إذا كان الانحراف كبيرًا جدًا، فتحقق من ثبات التركيب وما إذا كانت هناك قوة جانبية.

• معايرة الحمل: ضع أوزانًا قياسية بنسبة 25% و50% و100% من الحمولة المصنفة بالترتيب، وسجّل قيم إشارة الإخراج عند كل نقطة، وصحّح الخطأ الخطي من خلال برنامج المعايرة، وتأكد من أن الخطأ عند كل نقطة حمل ≤ القيمة المسموح بها للفئة C3 (±0.02%FS).

• اختبار خطي: اختيار 5 نقاط اختبار بشكل موحد ضمن نطاق القياس للتحقق من خطية إشارة الخرج. يجب أن يكون الخطأ الخطي ≤ ±0.015% من المدى الكامل (FS) لضمان استقرار الدقة عبر المدى الكامل في النطاق المتوسط.

3) الصيانة الروتينية

• الفحص الدوري: تنظيف الغبار والزيت على سطح المستشعر شهريًا، والتحقق من شد براغي التثبيت؛ وإجراء معايرة النقطة الصفرية مرة كل ربع سنة، وإتمام المعايرة الكاملة واختبار الأداء سنويًا.

• معالجة الأعطال: عند حدوث انحراف في البيانات، تحقق أولًا من جهد مصدر الطاقة (يجب أن يكون مستقرًا بين 12-24 فولت تيار مستمر)؛ وعند ظهور قراءات غير طبيعية، افحص وجود حمل زائد (قد يتسبب تجاوز 300٪ من الحمولة المصنفة في تلف) أو تشوه في العارضة، واستبدل المستشعر عند الضرورة.

6. طريقة الاختيار (مطابقة المتطلبات بدقة)

1) تحديد المعاملات الأساسية

• اختيار المدى: اختر نموذجًا بمدى يتراوح بين 1.3 إلى 1.6 ضعف الحمولة القصوى الفعلية (على سبيل المثال، بالنسبة لحمولة قصوى تبلغ 5 أطنان، يمكن اختيار مستشعر بسعة 6.5 إلى 8 أطنان) لتوفير هامش أمان للحمولات الصدمية.

• فئة الدقة: اختر الفئة C3 (الخطأ ≤ ±0.02% من المدى الكامل) لقياسات الصناعة، والفئة C6 (الخطأ ≤ ±0.03% من المدى الكامل) للمراقبة العامة، ونموذج من الفئة C3 بزمن استجابة ≤ 7 مللي ثانية للوزن الديناميكي.

• نوع الإشارة: اختر الإشارات التناظرية (4-20 مللي أمبير) للأنظمة التحكم التقليدية، والإشارات الرقمية (RS485) للأنظمة الذكية، والطُرز المزودة بوحدات إرسال لاسلكية لسيناريوهات إنترنت الأشياء الصناعية.

2) اختيار القدرة على التكيف مع البيئة

• درجة الحرارة: اختر الطُرز العادية للبيئات العادية (-20°م ~ 60°م)، والطُرز المُعوَّضة ضد درجات الحرارة العالية للبيئات الساخنة (60°م ~ 120°م)، والطُرز المقاومة للبرودة للبيئات الباردة (-40°م ~ -20°م).

• الوسط: اختر الفولاذ السبائكي (مطلي بالنيكل) للبيئات الجافة، والفولاذ المقاوم للصدأ 304 للبيئات الرطبة/ذات التآكل الخفيف، والفولاذ المقاوم للصدأ 316L للبيئات شديدة التآكل (محاليل حمضية-قاعدية).

• درجة الحماية: ≥IP66 للبيئات الداخلية الجافة، و≥IP67 للبيئات الخارجية/الرطبة، و≥IP68 للبيئات تحت الماء أو شديدة الغبار.

3) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: اختر التثبيت بالبراغي للتركيب السفلي للمعدات، والاتصال بالشفة للتركيب الجانبي؛ عند استخدام أجهزة استشعار متعددة في نظام الوزن، اختر النماذج الرقمية التي تدعم الترميز العنواني لتجنب تعارض الإشارات.

• التوافق: تأكد من أن إشارة المستشعر تطابق بروتوكول الاتصال لجهاز القياس/PLC الحالي. على سبيل المثال، بالنسبة لـ Siemens PLC، يُفضل اختيار النماذج التي تدعم بروتوكول Profibus لتقليل صعوبة الدمج.

4) تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادات: تتطلب السيناريوهات المقاومة للانفجار شهادة بالدرجة المقاومة للانفجار المقابلة (Ex d I لمناجم الفحم، Ex ia IIC T6 للصناعات الكيميائية)، وتتطلب سيناريوهات القياس شهادة CMC، والمنتجات المصدرة تتطلب شهادة OIML.

• الميزات الخاصة: للوزن الديناميكي، يجب اختيار نوع مقوى مقاوم للصدمات (حمل الصدمة ≥300% من السعة الكلية)؛ لمراقبة عن بُعد، ينبغي اختيار نموذج مزود بوحدة NB-IoT/LoRa؛ وفي الحالات التي تنطوي على درجات حرارة عالية، يجب اختيار نموذج متخصص يحتوي على شريحة تعويض الحرارة.

ملخص

يتميز مستشعر الوزن ذو العارضة المعلقة بمزايا أساسية تتمثل في "الدقة ضمن النطاق المتوسط، والتثبيت المرن، ومقاومة الصدمات القوية"، ويُعالج بشكل أساسي قضايا مثل تركيب الحواف، وقياس الأحمال المركزية، وحماية الصدمات الديناميكية في السيناريوهات الصناعية متوسطة الحمل. ويركز تجربة المستخدم على سهولة التركيب، والصيانة دون عناء، والتوافق الجيد مع النظام. عند اختيار الطراز، يجب أولاً تحديد المتطلبات الأساسية الأربعة وهي المدى والدقة وموقع التركيب والبيئة، ثم اتخاذ القرار بناءً على التوافق مع النظام والوظائف الإضافية؛ أثناء الاستخدام، يجب تجنب القوى الجانبية والتحميل الزائد، والالتزام بدقة بمواصفات المعايرة الدورية لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل. وهو مناسب لخزانات المواد الصناعية، والميزان الحزامي، وأجهزة القياس الصغيرة والمتوسطة، وقطاعات أخرى، ويُعد الحل الاستشعاري الرئيسي للسيناريوهات الصناعية للوزن ذات الأحمال المنخفضة إلى المتوسطة.