خلية تحميل بعارضة متوازية CZL601

مقدمة المنتج

شعاع متوازي خلايا الحمل هي عناصر كشف حساسة للقوة تعتمد على مبدأ مقاومة الانفعال، وتتكون من هيكل مرن مكوّن من شعاعين متوازيين أو شعاع واحد متوازي كمكون أساسي. عند تعرّضها للقوة، يؤدي انحناء الشعاع إلى تشويه المقياس الكهربائي، ما يُنتج تغيرات في المقاومة يتم تحويلها بعد ذلك إلى إشارات كهربائية قياسية. وتجمع هذه العناصر بين مزايا الدقة العالية تحت الأحمال الخفيفة، والمقاومة المستوية للحمل غير المركزي، والتثبيت السهل، وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الوزن ذات المدى الصغير، والقوى المستوية، والقياسات المدمجة. فيما يلي التفاصيل من الأبعاد الأساسية لتلبية احتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1. الميزات والوظائف الخاصة بالمنتج

الميزات الأساسية

• تصميم الهيكل: يعتمد هيكل شعاعي متوازي متكامل (سماكة جسم الشعاع من 2 إلى 15 مم، والطول من 20 إلى 150 مم)، مع توزيع منتظم للإجهاد يتركز في الجزء الأوسط من جسم الشعاع، ويدعم قوى متعددة الزوايا في المستوى، ويتميز بقدرة استثنائية على تحمل الأحمال غير المركزية (يمكنه تحمل أحمال غير مركزية في المستوى بنسبة ±20٪ إلى ±30٪ من الحمولة المصنفة)، ولا توجد نقاط عمياء واضحة للإجهاد.
• أداء الدقة: تتراوح مستويات الدقة من C1 إلى C3، وتصل الموديلات الشائعة إلى مستوى C2. خطأ الخطية ≤±0.01% من المدى الكامل (FS)، وخطأ التكرار ≤±0.005% من المدى الكامل (FS)، وانحراف الصفر ≤±0.002% من المدى الكامل (FS)/درجة مئوية، وتتفوق أداء الدقة على المستشعرات المماثلة في السيناريوهات ذات المدى الصغير من 0.1 كجم إلى 500 كجم.
• المواد والحماية: يستخدم الهيكل المرن عادةً سبائك الألومنيوم (للمشاهد التي تتطلب خفة الوزن)، أو سبائك الصلب (للمشاهد الصناعية التقليدية)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (للمشاهد التآكلية)، معالجة السطح بالأنودة أو الطلاء النيكوتي أو التمرير؛ ومستوى الحماية يكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج الغذائية الوصول إلى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.
• التوافقية في التركيب: تُوفَّر فتحات تثبيت قياسية (فتحات مترسخة أو فتحات ناعمة) في القاع، لدعم التثبيت بالبراغي أو باستخدام اللصق. يمكن تركيب بعض النماذج الدقيقة بطريقة مدمجة، وهي مناسبة للمساحات الضيقة الخاصة بأجهزة الوزن المكتبية والمعدات الآلية، ويمكن لوحدة واحدة تلبية متطلبات الوزن المستوية.

الوظائف الأساسية

• قياس القوة للحمولات الخفيفة: يركز على الوزن الثابت/شبه الديناميكي ذو الحمل الخفيف (وقت الاستجابة ≤ 4 مللي ثانية)، مع نطاق قياس يتراوح بين 0.1 كجم - 500 كجم. تتركز التطبيقات النموذجية في المدى من 1 كجم إلى 200 كجم، ويمكن للنموذج المصغر تحقيق قياسات في مدى ضئيل جدًا بقيمة 0.01 كجم.
• أنواع متعددة لإخراج الإشارة: يوفر إشارات تناظرية (4 - 20 مللي أمبير، 0 - 3 فولت، 0 - 5 فولت) وإشارات رقمية (RS485/Modbus RTU، I2C). ويحتوي النموذج الذكي المصغر على وحدة تكييف إشارة مدمجة، ويمكن توصيله مباشرة بوحدات المايكروكونترولر ووحدات الإنترنت للأشياء (IoT).
• وظيفة حماية السلامة: يُدمج تعويض درجة الحرارة ضمن مدى واسع (-10°م ~ 70°م)، ويحتوي على حماية ضد الحمل الزائد (150% - 200% من الحمولة المقدرة، وعادةً ما تكون 150% للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم)، وبعض النماذج تتضمن هيكلًا واقيًا مضادًا للصدمات.
• الاستقرار طويل الأمد: عمر التعب ≥ 10⁷ دورة تحميل، مع انحراف سنوي ≤ ±0.01% من المدى الكامل (FS) تحت الحمولة المقدرة، وهو مناسب لسيناريوهات التشغيل المستمر الطويلة مثل السوبر ماركت والمختبرات.

2. المشاكل الأساسية التي تم حلها

• دقة غير كافية في سيناريوهات الأحمال الخفيفة: لحل مشكلة الخطأ المفرط في أجهزة الاستشعار التقليدية في السيناريوهات الصغيرة التي تقل عن 10 كجم، تم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.005%FS من خلال تحسين تصميم إجهاد هيكل العارضة، لتلبية متطلبات الدقة العالية في وزن المواد الغذائية والجرعات الصيدلانية وغيرها.

•عدم دقة القياس عند تحميل الحمل غير المركزي على السطح المستوي: تتيح خاصية التوزيع الموحد للإجهاد في هيكل العارضة المتوازية تعويض تأثير الحمل غير المركزي الناتج عن انحراف الجسم المراد وزنه، مما يحل مشكلة الدقة الناتجة عن مواقع وضع المواد غير الثابتة في أجهزة الوزن المكتبية ومعدات الفرز.

•صعوبات في دمج المعدات والتثبيت: يُعالج التصميم المدمج وطرق التركيب المرنة متطلبات التثبيت المدمج للمعدات الآلية والأجهزة الذكية المنزلية، دون الحاجة إلى تعديل الهيكل الرئيسي للمعدات، مما يقلل من تكاليف الدمج.

• محدودية التكيف مع بيئات متعددة: من خلال ترقيات في المواد ومستوى الحماية، تم حل المشكلات مثل تلف المستشعرات وانحراف الإشارات في سيناريوهات الرطوبة (مثل وزن المنتجات المائية)، والتآكل (مثل وزن الكيماويات)، والغبار (مثل معالجة الدقيق).

•الضغط على التكلفة في الأجهزة الصغيرة: يمكن لمستشعر واحد أن يلبي متطلبات الوزن في المستوى المستوي، مما يلغي الحاجة إلى استخدام عدة مستشعرات بشكل تجميعي. وفي الوقت نفسه، فإن مادة سبائك الألومنيوم تقلل من وزن المنتج والتكلفة، ما يحل مشكلة التحكم في التكلفة في أجهزة القياس الصغيرة والإلكترونيات الاستهلاكية.

3. تجربة المستخدم

• تركيب فائق التبسيط: تُلغي الثقوب القياسية للتركيب والأسطح المرجعية للتحديد الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية. يمكن إتمام التركيب باستخدام مفك براغي عادي، مع متطلبات منخفضة بالنسبة للمستوى (≤0.1 مم/م)، ويمكن لشخص واحد إكمال عملية الضبط في غضون 10 دقائق.

• عائق تشغيلي منخفض: يدعم إجراء التصفير بنقرة واحدة والمعايرة بنقطة واحدة لأجهزة قياس الوزن (ويتطلب فقط وزنًا قياسيًا بنسبة 100٪ من الحمولة المقدرة). يمكن معايرة النماذج الرقمية بسرعة عبر برنامج كمبيوتر، مما يتيح للمستخدمين غير المحترفين التشغيل بسهولة.

• تكلفة صيانة منخفضة للغاية: يقلل الهيكل المغلق بالكامل من دخول الغبار والرطوبة، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤0.2%. والنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن (الحد الأدنى 5 جم فقط)، ويسهل استبدالها ولا تتطلب فك هياكل كبيرة أثناء الصيانة.

•تغذية راجعة دقيقة للبيانات: اهتزاز بيانات القياس الثابتة ≤±0.003%FS، دون تأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية. تأتي النماذج الرقمية بوظيفة تعويض داخلية عن الانحراف الصفري، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة ويضمن ثباتًا قويًا للبيانات.

• توافق جيد للتكامل: تُعد النماذج المصغرة صغيرة الحجم (أدنى أبعاد 20 مم × 10 مم × 5 مم)، ويمكن دمجها داخل الأجهزة الذكية دون التأثير على تصميم مظهر الجهاز. كما أن إخراج الإشارة متوافق مع وحدات التحكم الصغيرة الشائعة، ويدعم خاصية التوصيل والتشغيل.

4. حالات الاستخدام النموذجية

1) أجهزة قياس الوزن الخفيف للمجال المدني والتجاري

• موازين السوبرماركت/الموازين الإلكترونية المنصّة: وحدات استشعار أساسية لموازين التسعير بسعة 3-30 كجم، تتميز بتصميم خفيف الوزن مصنوع من سبائك الألومنيوم، وتتمتع بخصائص مقاومة للحمل غير المركزي تضمن دقة وزن متسقة عند مختلف مواقع التثبيت، مع خطأ لا يتجاوز ±1 جم.

• الموازين الإلكترونية للشحن السريع: معدات وزن للشحن تتراوح سعتها بين 1-50 كجم، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة الاتساخ وسهولة التنظيف، وبتصنيف حماية IP67 مناسبة للبيئات الرطبة والمليئة بالغبار في منافذ الشحن السريع، وتدعم الوزن السريع والمستمر.

• موازين المطبخ/موازين الخبز: موازين مطبخ عالية الدقة تتراوح من 0.01 إلى 5 كجم، مع أجهزة استشعار شعاعية متوازية دقيقة تحقق دقة على مستوى الملليغرام، ومخرج إشارة رقمي متوافق مع شاشات العرض عالية الوضوح، وتلبي الحاجة إلى تحديد نسب المكونات بدقة.

2) معدات الأتمتة الصناعية

• معدات الفرز الآلي: فوازِّر الوزن في صناعات الأغذية والأدوات، يتم تركيبها أسفل حزام النقل للفرز، وتقوم باكتشاف وزن المنتج في الوقت الفعلي والربط مع آلية الفرز، وبدقة فرز تصل إلى ±0.1 غم.

• كشف المواد في خط التجميع: اكتشاف نقص المواد في خطوط تجميع المكونات الإلكترونية، ويحدد ما إذا كانت المواد مفقودة من خلال الوزن (مثل تجميع بطاريات الهواتف المحمولة)، زمن الاستجابة ≤ 4 مللي ثانية، ومناسبة للخطوط عالية السرعة.

• التحكم الكمي في آلات التعبئة: الوزن الكمي لآلات تعبئة الجسيمات/المساحيق الصغيرة، ونماذج دقة من الفئة C2 تضمن أن خطأ الوزن لكل كيس ≤ ±0.2%، وتفي بالمعايير القياسية.

3) الصناعات الغذائية والدوائية

• وزن المكونات الدوائية: وزن المواد الخام بجرعات صغيرة (0.1-10 كجم) في الصناعة الدوائية، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L + شهادة GMP، سطح مصقول خالي من الزوايا الميتة، يسهل التعقيم والتخلص من الجراثيم، بدقة ≤ ±0.01% من المدى الكامل.

• وزن المنتجات المائية/اللحوم: معدات تقطيع ووزن في المسالخ وأسواق المنتجات المائية، تصميم مقاوم للماء والتأكل (IP68)، يمكن غسلها مباشرة، مناسبة للبيئات الرطبة والغنية بالمياه.

4) المعدات العلمية والتجريبية

• وزن التجارب البيولوجية: وزن الكواشف والعينات في المختبرات، حيث يمكن للنماذج ذات المدى الصغير جدًا (0.01-1 كجم) تلبية متطلبات الدقة العالية الخاصة بزراعة الميكروبات وتقدير نسب الكواشف الكيميائية.

• قياس القوة للأجهزة الطبية: قياس القوة/الوزن لمعدات إعادة التأهيل (مثل مقاييس قوة القبضة) والميزان الطبي (ميزان الأطفال)، ويُحسّن التصميم الخفيف من سبائك الألومنيوم قابلية حمل المعدات، وبدقة تصل إلى ±0.005% من المدى الكامل.

5) الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT)

• الأجهزة المنزلية الذكية: اكتشاف وزن الغسيل في غسالات الملابس ووزن حاويات حبوب القهوة في ماكينات تحضير القهوة، وتتيح أجهزة الاستشعار المصغرة المدمجة التحكم الذكي في الأجهزة، مما يعزز تجربة المستخدم.

• طرفية إنترنت الأشياء: مراقبة الوزن للرفوف الذكية وصناديق القمامة الذكية، وتدعم النماذج الرقمية منخفضة الطاقة نقل البيانات اللاسلكي عبر تقنية NB-IoT، وهي مناسبة لسيناريوهات الإدارة عن بعد عبر إنترنت الأشياء.

5. تعليمات الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: نظّف سطح التركيب (أزل البقع الزيتية والشوائب)، وافحص مظهر المستشعر (لا تشوه في هيكل الشعاع ولا تلف في الكابل)، وحدّد براغي التثبيت المناسبة وفقًا لمدى القياس (تجنب استخدام البراغي عالية القوة للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم).

• التموضع والتثبيت: قم بتركيب المستشعر أفقيًا على السطح الحامل، مع التأكد من أن الحمل يعمل عموديًا فوق هيكل الشعاع (تجنب الصدمات الجانبية)؛ واستخدم مفتاح عزم الدوران لشَد البراغي (5-10 نيوتن·متر للنماذج المصنوعة من الألومنيوم، و10-20 نيوتن·متر للسبيكة الفولاذية)، لمنع الإفراط في الشَد مما قد يتسبب في تلف هيكل الشعاع.

• مواصفات التوصيلات: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع التوصيلات التالية "الأحمر - مصدر الطاقة +، الأسود - مصدر الطاقة -، الأخضر - الإشارة +، الأبيض - الإشارة -"؛ وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالتوصيل وفقًا لتعريف الدبابيس؛ وعند توصيل النموذج المصغر، تجنّب شد الكابل، ويُوصى بإبقاء طول زائد بمقدار 5 سم.

• معالجة الحماية: في البيئة الرطبة، قم بغلق موصل الكابل بشريط مقاوم للماء؛ وفي صناعة الأغذية، نظف سطح المستشعر فور الاستخدام لتجنب التآكل الناتج عن المواد المتبقية.

2) المعايرة والتشغيل التجريبي

• معايرة الصفر: شغّل الطاقة وسخّن الجهاز لمدة 10 دقائق، ثم نفّذ أمر "معايرة الصفر"، وتأكد من أن خرج الصفر ضمن ±0.001%FS، وإذا كان الانحراف كبيرًا جدًا، فتحقق مما إذا كانت سطح التركيب مستوٍ.

• معايرة الحمل: ضع وزنًا قياسيًا يعادل 100٪ من الحمولة المصنفة (استخدم أوزانًا قياسية في حالات النطاقات الصغيرة للقياس)، وسجّل قيمة إشارة الخرج، ثم صحّح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها لفئة الدقة المقابلة (فئة C2 ≤ ±0.01%FS).

• اختبار الحمل غير المتمركز: ضع نفس الوزن في مواقع مختلفة على سطح التحمل للمستشعر، وراقب تجانس القراءات، ويجب أن لا يتجاوز الانحراف ±0.02% من المدى الكامل (FS)؛ وإلا، قم بتعديل مستوى التركيب.

3) الصيانة الروتينية

• الفحص المنتظم: نظّف سطح المستشعر أسبوعيًا، وتفقّد شهريًا ما إذا كانت الأسلاك فضفاضة؛ قم بمعايرة أجهزة القياس التجارية كل ثلاثة أشهر، وأجهزة المختبرات شهريًا.

• معالجة الأعطال: عند حدوث انحراف في البيانات، تحقق أولًا من جهد مصدر الطاقة (يجب أن يكون مستقرًا بين 5-24 فولت تيار مستمر، وعادةً 5 فولت للنماذج المصغرة)؛ وعند ملاحظة قراءة غير طبيعية، تحقق مما إذا كان هناك حمل زائد (حيث تكون النماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم عرضة للتشوه الدائم عند تجاوز الحد الأقصى للحمل)، واستبدل المستشعر عند الضرورة.

6. طريقة الاختيار (مطابقة المتطلبات بدقة)

1) تحديد المعلمات الأساسية

• اختيار النطاق: اختر الطراز وفقًا لنحو 1.2 - 1.4 ضعف الحد الأقصى للوزن الفعلي (مثلاً، بالنسبة لسعة وزن قصوى تبلغ 10 كجم، يمكن اختيار مستشعر بسعة 12 - 14 كجم)، وتجنب اختيار نطاق كبير جدًا في حالات الأحمال الخفيفة لمنع نقص الدقة.

• فئة الدقة: اختر الفئة C1 (الخطأ ≤ ±0.005% من السعة الكاملة) للتطبيقات المعملية/الطبية، والفئة C2 (الخطأ ≤ ±0.01% من السعة الكاملة) لقياسات الصناعة، والفئة C3 (الخطأ ≤ ±0.02% من السعة الكاملة) لأجهزة الوزن المدنية.

• نوع الإشارة: اختر الإشارات التناظرية (0 - 5 فولت) لأجهزة الوزن المدنية، والإشارات الرقمية (I2C/RS485) للأجهزة الذكية، والطرازات المزودة بوحدات لاسلكية لسيناريوهات إنترنت الأشياء.

2) الاختيار بناءً على القابلية للتكيف مع البيئة

• درجة الحرارة: اختر الطرازات العادية للظروف العادية (-10°م ~ 60°م)، والطرازات المقاومة للبرودة في ظروف التبريد المنخفضة (-20°م ~ 0°م)، والطرازات ذات التعويض عن الحرارة العالية في الظروف شديدة الحرارة (60°م ~ 80°م).

• الوسيط: اختر سبيكة الألومنيوم للبيئات الجافة، والفولاذ المقاوم للصدأ 304 للصناعات الرطبة/الغذائية، والفولاذ المقاوم للصدأ 316L للبيئات ذات التآكل الكيميائي.

• فئة الحماية: ≥IP65 للبيئات الداخلية الجافة، ≥IP67 للبيئات الرطبة/المُغسولة، و≥IP68 للبيئات تحت الماء أو شديدة التآكل.

3) التثبيت والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: اختر التثبيت بالبراغي لأجهزة القياس المكتبية، والتركيب المدمج للأجهزة الذكية؛ وفي السيناريوهات محدودة المساحة، أولِ الطرز الصغيرة ذات الطول ≤30 مم.

• التوافق: تأكد من أن جهد تشغيل المستشعر ونوع الإشارة متطابقان مع وحدة التحكم. بالنسبة للنماذج الصغيرة، تحقق من تعريفات الدبابيس لتجنب أخطاء التوصيل التي قد تتسبب في تلف الوحدة.

4) تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادات: تتطلب الصناعات الغذائية والدوائية شهادة FDA/GMP، وتحتاج سيناريوهات القياس إلى شهادة CMC، بينما تتطلب المنتجات المصدرة شهادة OIML.

• وظائف خاصة: اختر النماذج ذات زمن استجابة أقل من أو يساوي 3 مللي ثانية لفرز عالي السرعة، والنماذج المزودة بتقنية إنترنت الأشياء والتي تستهلك تيارًا في وضع الاستعداد أقل من أو يساوي 10 مايكرو أمبير للتطبيقات منخفضة الطاقة، والنماذج المدمجة دون خيوط أو زوايا ميتة للتطبيقات الصحية.

ملخص

تتميز خلية الحمل ذات الشعاع المتوازي بـ"الدقة العالية في الأحمال الخفيفة، والمقاومة المستوية للحمل غير المركزي، والدمج السهل" كمزايا أساسية، وتُعالج بشكل أساسي مشكلات مثل الوزن الدقيق للمدى الصغير، وانحراف المواد عن المركز، والتثبيت المضمن للمعدات. يركز تجربة المستخدم على التشغيل البسيط، وسهولة الصيانة دون قلق، والتكاليف القابلة للتحكم. عند اختيار خلية الحمل، يجب أولاً تحديد المتطلبات الأساسية الأربعة وهي المدى، والدقة، ومساحة التثبيت، والبيئة، ثم اتخاذ القرار بالاقتران مع توافق النظام والوظائف الإضافية؛ أثناء الاستخدام، يجب تجنب الحمولات الزائدة والصدمات الجانبية، واتباع مواصفات المعايرة الدورية بدقة لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل. وهي مناسبة للتطبيقات في أجهزة الوزن ذات الأحمال الخفيفة، والمعدات الأوتوماتيكية، والصناعات الغذائية والدوائية، وغيرها من المجالات، وتشكّل الحل الأمثل للاستشعار في سيناريوهات الوزن ذات المدى الصغير والسطح المستوي.

عرض التفاصيل

المواصفات