مستشعر وزن ذو شعاع متوازي CZL601AA

مقدمة المنتج

مستشعر الوزن ذو الشعاع المتوازي هو عنصر كشف حساس للقوة يعتمد على مبدأ مقاومة الانفعال، ويتكوّن من هياكل مرنة مكوّنة من شعاعين متوازيين أو شعاع واحد متوازي كبنية أساسية. وعند تعرّض الهيكل للقوة، يؤدي انحناؤه إلى تشويه يُحدث تغييرًا في مقاومة مقاييس الانفعال، ثم يتم تحويل هذا التغيير إلى إشارات كهربائية قياسية. ويتميز هذا المستشعر بخفة الحمولة، والدقة العالية، ومقاومة جيدة للحمولات غير المركزية، وسهولة التركيب، ويُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الوزن الصغيرة، والقياسات المسطحة للقوة، والقياسات المدمجة. فيما يلي شرح مفصل من البعد الأساسي لتلبية احتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الخطط.

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 ممتازة 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، مع وصول النماذج الشائعة إلى مستوى C2. خطأ اللاخطية ≤ ±0.01%FS، وخطأ التكرار ≤ ±0.005%FS، وانجراف الصفر ≤ ±0.002%FS/°م، وتُظهر أداءً دقيقًا أفضل مقارنة بأجهزة الاستشعار 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 للأحمال الخفيفة (زمن الاستجابة ≤ 4 مللي ثانية)، ومدى القياس يتراوح بين 0.1 كجم إلى 500 كجم، وتطبيقاته النموذجية تتركز في المدى من 1 كجم إلى 200 كجم. ويمكن للنموذج المصغر تحقيق قياس 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 بنطاق واسع (-10°م - 70°م)، ويحتوي على حماية من الحمل الزائد (150% - 200% من الحِمل المُصنَّف، عادةً 150% للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم)، وبعض النماذج تشمل هيكلًا واقيًا ضد الصدمات.
• الاستقرار طويل الأمد: عمر التعب ≥ 10⁷ دورة من التحميل، مع انحراف سنوي ≤ ±0.01% من المدى الكامل (FS) تحت الحمولة المصنفة، وهو مناسب لسيناريوهات التشغيل المستمر طويلة الأمد مثل السوبر ماركت والمختبرات.

2. المشاكل الأساسية التي تم حلها

• دقة غير كافية في حالات الحِمل الخفيف: لمعالجة مشكلة الخطأ الكبير في أجهزة الاستشعار التقليدية في التطبيقات ذات النطاق الصغير أقل من 10 كجم، تم تحسين تصميم إجهاد هيكل العارضة، بحيث يتم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.005% من المدى الكامل (FS)، لتلبية متطلبات الدقة العالية مثل وزن المواد الغذائية والجرعات الصيدلانية.

•قياس غير دقيق للحمل المركزي المستوي: يمكن للتوزيع الموحّد للاجهاد في هيكل العارضة المتوازية أن يُعوّض بشكل فعّال تأثير الحِمل المنحاز 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: تتوافق البنية المدمجة وطريقة التركيب المرنة مع متطلبات التركيب المدمج للمعدات الآلية والأجهزة المنزلية الذكية، مما يلغي الحاجة إلى تعديل الهيكل الرئيسي للمعدات ويقلل 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 فتحات التثبيت القياسية وأسطح المواقع المرجعية الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية. يمكن إتمام التركيب باستخدام مفك براغي عادي، مع متطلبات منخفضة للمسطحية (≤0.1 مم/م)، ويمكن إنجاز التشغيل من قبل شخص واحد خلال 10 دقائق.
• عائق تشغيلي منخفض: يدعم عملية الصفر بنقرة واحدة ومعايرة النقطة الواحدة لجهاز الوزن (ويتطلب فقط وزنًا قياسيًا بنسبة 100٪ من الحمولة المقدرة). يمكن معايرة النماذج الرقمية بسرعة عبر برنامج حاسوبي، مما يتيح تشغيلًا سهلاً حتى من قبل غير المتخصصين.
• تكلفة صيانة منخفضة للغاية: يقلل الهيكل المغلق بالكامل من دخول الغبار والرطوبة، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤0.2%. نماذج سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن (الحد الأدنى 5 جم فقط)، ويسهل استبدالها ولا تتطلب تفكيك هياكل كبيرة أثناء الصيانة.
• تغذية راجعة دقيقة للبيانات: تقلب بيانات القياس الثابتة ≤±0.003%FS، ولا يوجد تأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية. تأتي النماذج الرقمية بوظيفة تعويض تدريجي مدمجة للانحراف الصفري، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة ويضمن استقرارًا قويًا للبيانات.
• تكامل وتكيف جيدين: النماذج المصغرة صغيرة الحجم (أبعادها الدنيا 20 مم × 10 مم × 5 مم)، ويمكن دمجها داخل الأجهزة الذكية دون التأثير على تصميم مظهر الجهاز. تكون إشارة الخرج متوافقة مع وحدات التحكم الصغيرة الشائعة، وتعمل بنظام التوصيل والتشغيل.

4. سيناريوهات الاستخدام النموذجية

1) أجهزة قياس الوزن الخفيف للمجال المدني والتجاري

• موازين تسعير السوبر ماركت/ منصات الوزن الإلكترونية: دقة الوزن عند مواقع وضع مختلفة، مع خطأ ≤ ±1 جم.

• موازين إلكترونية للشحن السريع: معدات وزن للشحن السريع بسعة 1-50 كجم، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التلوث وسهولة التنظيف، وبتصنيف حماية IP67 مناسبة للبيئات الرطبة والغبارية في منافذ الشحن السريع، وتدعم الوزن المستمر السريع.

• موازين المطبخ/موازين الخَبز: موازين مطبخ عالية الدقة بسعة 0.01-5 كجم، مع مستشعر شعاعي متوازي دقيق يحقق دقة تصل إلى مستوى الملليغرام، وناتج إشارة رقمية متوافق مع شاشات العرض عالية الدقة، لتلبية الحاجة إلى قياس دقيق لنسب المكونات.

2) معدات الأتمتة الصناعية

• معدات الفرز الآلي: فوازٍ وزنية لصناعة الأغذية ومواد البناء، تُركب أسفل خط ناقل الفرز، وتُجري كشف الوزن في الوقت الفعلي وتتصل بآلية الفرز، وبدقة فرز تصل إلى ±0.1 جم.

• كشف المواد في خط التجميع: كشف نقص المواد في خطوط تجميع المكونات الإلكترونية، من خلال تحديد ما إذا كانت المواد مفقودة باستخدام الوزن (مثل بطاريات الهواتف المحمولة)، مع زمن استجابة ≤ 4 مللي ثانية، وهو مناسب للخطوط الإنتاجية عالية السرعة.

• التحكم الكمي في آلات التعبئة: الوزن الكمي لآلات تعبئة الجسيمات/المساحيق الصغيرة، وتوفر الموديلات بدقة الفئة C2 خطأ وزني لكل كيس ≤ ±0,2%، وتفي بالمعايير القياسية.

3) الصناعات الغذائية والدوائية

• وزن مكونات الأدوية: وزن المواد الخام بجرعات صغيرة (0.1-10 كجم) في الصناعة الدوائية، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L + شهادة GMP، مع سطح مصقول خالٍ من الزوايا الميتة لتسهيل التعقيم والتطهير، وبدقة ≤ ±0,01% من المدى الكامل.

• وزن المنتجات المائية/اللحوم: معدات تقطيع ووزن لمجازر الحيوانات وأسواق المنتجات المائية، بتصميم مقاوم للماء والتآكل (IP68)، يمكن غسلها مباشرة، مناسبة للبيئة العاملة الرطبة والغنية بالمياه.

4) المعدات العلمية والتجريبية

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

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

5) الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT)

• الأجهزة المنزلية الذكية: اكتشاف وزن الملابس في الغسالات وقياس وزن حبوب البن في ماكينات القهوة، حيث تمكن المستشعرات المصغرة المدمجة من التحكم الذكي في الأجهزة، مما يعزز تجربة المستخدم.

• نقاط النهاية في إنترنت الأشياء: مراقبة الوزن لأرفف الذكية وصناديق القمامة الذكية، وتدعم النماذج الرقمية منخفضة الطاقة نقل البيانات اللاسلكية عبر NB-IoT، وهي مناسبة لسيناريوهات الإدارة عن بُعد عبر إنترنت الأشياء.

5. تعليمات الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: تنظيف سطح التركيب (إزالة البقع الزيتية والتفلطحات)، والتحقق من مظهر المستشعر (عدم وجود تشوه في هيكل الشعاع، وعدم تلف الكابل)، واختيار براغي التثبيت المناسبة وفقًا للمدى (تجنب استخدام براغي عالية القوة للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم).

• التموضع والتثبيت: تثبيت المستشعر أفقيًا على السطح الحامل، والتأكد من أن الحمل يؤثر عموديًا فوق هيكل الشعاع (تجنب الصدمات الجانبية)؛ واستخدام مفتاح عزم للشد (5-10 نيوتن·م للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم، و10-20 نيوتن·م للسبيكة الفولاذية)، وتجنب الشد الزائد الذي 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 دبابيس الاتصال؛ تجنب شد الكابل أثناء التوصيل للنماذج المصغرة، ويُوصى بالاحتفاظ بطول إضافي مقداره 5 سم.

• معالجة الحماية: في البيئة الرطبة، قم بغلق موصل الكابل بشريط عازل للماء، ونظف سطح المستشعر فور استخدامه في صناعة الأغذية لتجنب التآكل الناتج عن المواد المتبقية.

2) المعايرة والتشغيل التجريبي

• المعايرة عند الصفر: شغّل الطاقة واترك الجهاز يسخن مسبقًا لمدة 10 دقائق، ثم نفّذ أمر "معايرة الصفر"، وتأكد من أن إشارة الخرج عند الصفر ضمن النطاق ±0.001% من السعة الكاملة (FS). إذا كان الانحراف كبيرًا جدًا، فتحقق من أن سطح التثبيت مستوٍ.

• معايرة الحمل: ضع أوزانًا قياسية تعادل 100% من الحمولة المقننة (استخدم أوزانًا قياسية في الحالات ذات النطاق الصغير)، وسجّل قيمة إشارة الخرج، ثم قم بتصحيح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها لفئة الدقة المقابلة (الفئة C2 ≤ ±0.01%FS).

• اختبار الحمل غير المتمركز: ضع نفس الأوزان في مواضع مختلفة على سطح الاستشعار الحامل، وراقب تجانس القراءات، ويجب أن يكون الانحراف ≤ ±0.02% من المدى الكامل؛ وإلا، قم بتعديل مستوى التركيب.

3) الصيانة الدورية

• الفحص المنتظم: نظف سطح المستشعر أسبوعيًا، وتحقق شهريًا من عدم وجود ترهل في الأسلاك؛ وقم معايرة أجهزة الوزن 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 المدى: اختر الطراز بناءً على 1.2-1.4 مرة من الوزن الأقصى الفعلي (مثلاً، بالنسبة لحد أقصى وزن مقداره 10 كجم، يمكن اختيار مستشعر بسعة 12-14 كجم)، وتجنّب اختيار مدى 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، والطُرز التي تحتوي على وحدات لاسلكية لسيناريوهات إنترنت الأشياء.

2) الاختيار بناءً على القابلية للتكيف مع البيئة

• درجة الحرارة: اختر النماذج العادية للسيناريوهات العادية (-10°م ~ 60°م)، والنماذج المقاومة للبرودة للسيناريوهات التي تتطلب تبريدًا منخفض الحرارة (-20°م ~ 0°م)، والنماذج المزودة بتعويض عالي الحرارة للسيناريوهات ذات الحرارة العالية (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 للأجهزة المكتبية، والتركيب المدمج للأجهزة الذكية؛ وفي السيناريوهات المحدودة المساحة، أولِ الأولوية للنماذج الصغيرة ذات الطول ≤30 مم.

• التوافقية: تأكد من تطابق جهد التغذية ونوع الإشارة للمستشعر مع وحدة التحكم، وللنماذج الصغيرة، تحقق من تعريفات الدبابس 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 الاستجابة ≤3 مللي ثانية للفرز عالي السرعة، والنماذج المزودة بتقنية إنترنت الأشياء والتي تتمتع بتيار انتظار ≤10 مايكرو أمبير للسيناريوهات منخفضة الطاقة، والنماذج المتكاملة الخالية من الخيوط والزوايا الميتة للسيناريوهات الصحية.

ملخص

تتميز خلية الحمل ذات الشعاع المتوازي بمزايا أساسية تتمثل في "الحمل الخفيف مع دقة عالية، مقاومة الحمل غير المركزي في المستوى، والتكامل السهل"، وتحل بشكل أساسي مشكلات مثل القياس الدقيق في النطاقات الصغيرة، وحمل المواد غير المتمركزة، والتثبيت المدمج للمعدات. ويركز تجربة المستخدم على التشغيل البسيط، والصيانة الخالية من القلق، والتكلفة القابلة للتحكم. عند اختيار النموذج، يجب أولاً توضيح المتطلبات الأساسية الأربعة وهي المدى، والدقة، ومساحة التثبيت، والبيئة، ثم اتخاذ القرار بناءً على التوافق مع النظام والوظائف الإضافية؛ أثناء الاستخدام، يجب تجنب التحميل الزائد والتأثيرات الجانبية، والالتزام الصارم بمواصفات المعايرة الدورية لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل. وهي مناسبة لأجهزة القياس ذات الأحمال الخفيفة، والمعدات الأوتوماتيكية، وصناعات الأغذية والأدوية، وغيرها، وتشكّل الحل الأمثل للاستشعار في سيناريوهات القياس ذات المدى الصغير والسطح المسطح.

عرض التفاصيل

المواصفات