مستشعر وزن ذو شعاع متوازي CZL628

مقدمة المنتج

شعاع متوازي خلايا الحمل هي عناصر كشف حساسة للقوة تعتمد على مبدأ مقاومة الانفعال، وتتخذ من المطاط ذو العارضة المزدوجة المتوازية أو العارضة الواحدة المتوازية هيكلًا أساسيًا. وعند تعرّضها لقوة، يؤدي انحناء العارضة إلى تشويهها وبالتالي تحفيز مقاومة الإجهاد لإحداث تغيرات في المقاومة الكهربائية، والتي تُحوَّل بدورها إلى إشارات كهربائية قياسية. وتجمع هذه العناصر بين مزايا مثل الدقة العالية تحت الأحمال الخفيفة، والقدرة على مقاومة الانحراف المركزي في الأحمال المستوية، والتثبيت السهل، وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الوزن ذات المدى الصغير، وقياس القوى المستوية، والقياس المدمج. ويتم عرض التفاصيل التالية بدءًا من الأبعاد الأساسية لتلبية الاحتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1. الميزات والوظائف الخاصة بالمنتج

الميزات الأساسية

• تصميم الهيكل: يعتمد هيكلًا متكاملًا على شكل شعاع متوازي (بسمك شعاع يتراوح بين 2 - 15 مم، وطول 20 - 150 مم)، مع توزيع موحد للإجهاد يتركز في الجزء الأوسط من الشعاع، ويدعم قوى متعددة الزوايا في المستوى، ويتميز بقدرة ممتازة على مقاومة الأحمال غير المركزية (يمكنه تحمل أحمال غير مركزية في المستوى بنسبة ±20٪ - ±30٪ من الحمولة المقدرة)، ولا توجد مناطق عمياء واضحة للإجهاد.

• أداء الدقة: تتراوح مستويات الدقة من C1 إلى C3، مع وصول النماذج الشائعة إلى مستوى C2. خطأ عدم الخطية ≤ ±0.01% من المدى الكامل (FS)، خطأ التكرار ≤ ±0.005%FS، واستقرار الصفر ≤ ±0.002%FS/°م، مما يوفر أداءً أكثر دقة بالمقارنة مع أجهزة الاستشعار المماثلة في التطبيقات ذات المدى الصغير (من 0.1 كجم إلى 500 كجم).

•المواد والحماية: تُستخدم عادةً سبائك مطاطية من سبائك الألومنيوم (للتطبيقات خفيفة الوزن)، أو الفولاذ المخصص (للتطبيقات الصناعية العامة)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (للبيئات المسببة للتآكل)، مع علاج السطح بالأنودة أو الطلاء النيكلي أو التمرير؛ ومستويات الحماية تكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للموديلات الغذائية الوصول إلى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.

•التوافقية في التركيب: يتم توفير ثقوب تثبيت قياسية (ثقوب مترقمة أو ثقوب عادية) في القاعدة، لدعم التثبيت بالبراغي أو بواسطة اللصق. يمكن تركيب بعض النماذج المصغرة بطريقة مضمنة، وهي مناسبة لمساحات التركيب الضيقة الموجودة في أجهزة القياس المكتبية والمعدات الآلية، ويمكن لوحدة واحدة أن تستوفي متطلبات الوزن المستوي.

الوظائف الأساسية

• قياس القوة للحمولات الخفيفة: تركز على الوزن الثابت/شبه الديناميكي للحمولات الخفيفة (زمن الاستجابة ≤ 4 مللي ثانية)، بمدى يتراوح بين 0.1 كجم - 500 كجم، وتتركز التطبيقات الشائعة في المدى من 1 كجم - 200 كجم. ويمكن للنماذج الدقيقة تحقيق قياسات بمدى صغير جدًا يصل إلى 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). وتحتوي النماذج الذكية المصغرة على وحدات تكييف إشارة وممكن توصيلها مباشرة بوحدات المعالجة الدقيقة والوحدات الخاصة بالإنترنت للأشياء (IoT).

• وظيفة حماية السلامة: يُدمج تعويض درجة الحرارة ضمن نطاق واسع (-10°م ~ 70°م)، ويحتوي على حماية من الحمل الزائد (150% - 200% من الحمولة المصنفة، وعادةً 150% للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم)، وبعض النماذج تشمل هياكل واقية من 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 الحمولة الخفيفة: استهداف مشكلة الخطأ الكبير في أجهزة الاستشعار التقليدية في السيناريوهات ذات المدى الصغير أقل من 10 كجم، ومن خلال تصميم مُحسَّن لإجهاد العارضة، تم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.005% من المدى الكامل، مما يحل مشكلات الوزن الغذائي وحساب الأدوية والمتطلبات عالية الدقة الأخرى.

•قياس غير دقيق للحمل المركزي المستوي: يمكن للتوزيع الموحّد للاجهاد في هيكل العارضة المتوازية أن يعوّض بشكل فعّال تأثير الحمل غير المتمركز الناتج عن انحراف الجسم المراد وزنه، وبالتالي يحل مشكلة الدقة الناتجة عن مواقع وضع المواد غير الثابتة في أجهزة الوزن المكتبية ومعدات الفرز.

• صعوبات في تركيب المعدات المدمجة : تحل البنية المدمجة وطريقة التركيب المرنة متطلبات التركيب الداخلي للمعدات الآلية والأجهزة الذكية، مما يلغي الحاجة إلى تعديل الهيكل الرئيسي للمعدات ويقلل من تكاليف التكامل.

• محدودية التكيف مع بيئات متعددة: من خلال ترقية المواد ومستوى الحماية، تم حل مشاكل مثل تلف المستشعرات وانحراف الإشارات في سيناريوهات الرطوبة (مثل وزن تربية الأحياء المائية)، والتآكل (مثل وزن الكواشف الكيميائية)، والغبار (مثل معالجة الدقيق).

• ضغط التكلفة على المعدات الصغيرة: يمكن لمستشعر واحد تلبية متطلبات الوزن المستوي، مما يلغي الحاجة إلى تركيبات متعددة. وفي الوقت نفسه، تقلل مواد سبائك الألومنيوم من وزن المنتج والتكلفة، ما يحل مشكلة التحكم في التكلفة للأجهزة الصغيرة والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.

3. تجربة المستخدم

• تركيب مبسط للغاية: تُلغي فتحات التثبيت القياسية وأسطح الاستناد الموضعية الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية، ويمكن إتمام التركيب باستخدام مفك براغي عادي. وتكون متطلبات استواء السطح منخفضة (≤0.1 مم/م)، ويمكن لشخص واحد إنجاز عملية الضبط في غضون 10 دقائق.

• عائق تشغيلي منخفض: يدعم ضبط الصفر بنقرة واحدة والمعايرة بنقطة واحدة لأجهزة قياس الوزن (ويتطلب فقط وزناً قياسياً بنسبة 100٪ من الحمولة المقدرة). يمكن معايرة النماذج الرقمية بسرعة من خلال برنامج الحاسوب، ويمكن للأشخاص غير المتخصصين تشغيلها بسهولة.

• تكلفة صيانة منخفضة للغاية: الهيكل المغلق بالكامل يقلل من دخول الغبار والرطوبة، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤0.2%. نموذج سبائك الألومنيوم خفيف الوزن (الحد الأدنى 5 جرام فقط)، سهل الاستبدال، ولا يتطلب فك هياكل كبيرة أثناء الصيانة.

• تغذية راجعة دقيقة للبيانات: اهتزاز بيانات القياس الثابتة ≤±0.003% من المدى الكامل (FS)، ولا يوجد تأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية. تأتي النماذج الرقمية بوظيفة تعويض انحراف الصفر المدمجة، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة ويضمن ثباتية قوية للبيانات.

• قابلية تكامل جيدة: النموذج المصغر صغير الحجم (الحد الأدنى للحجم 20 مم × 10 مم × 5 مم)، ويمكن دمجه داخل الأجهزة الذكية دون التأثير على تصميم مظهر الجهاز. كما أن إخراج الإشارة متوافق مع وحدات التحكم الصغيرة الشائعة، ويُستخدم بنظام التوصيل والتشغيل.

4. حالات الاستخدام النموذجية

1) أجهزة قياس الوزن الخفيف للمجال المدني والتجاري

• موازين السوبرماركت/الموازين الإلكترونية المنصاتية: الوحدة الاستشعارية الأساسية لموازين التسعير بسعة 3-30 كجم، بتصميم خفيف الوزن من مادة سبائك الألومنيوم. وتضمن خاصية مقاومة الأحمال غير المركزية دقة وزن متسقة عند مختلف مواقع التوضع، 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 التلوث وسهولة التنظيف. مستوى الحماية IP67 مناسب للبيئات الرطبة والغبارية في منافذ توصيل الشحنات، وتدعم الوزن السريع والمستمر.

• موازين المطبخ/موازين الخبز: موازين مطبخ دقيقة عالية تتراوح سعتها بين 0.01-5 كجم، ومزودة بأجهزة استشعار شعاعية متوازية دقيقة تحقق دقة على مستوى الملليغرام. يدعم إخراج الإشارة الرقمية العروض عالية الدقة، ويستوفي متطلبات قياس مقادير المكونات بدقة.

2) معدات الأتمتة الصناعية

• معدات الفرز الآلي: فرز الوزن في صناعات الأغذية والأدوات، يتم تركيبها أسفل سيور النقل الخاصة بالفرز، وتقوم بكشف وزن المنتج في الوقت الفعلي والربط مع آلية الفرز، وبدقة فرز تصل إلى ±0.1 غرام.

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

• التحكم الكمي في آلات التعبئة: وزن كميات محددة لآلات تعبئة الجسيمات/المساحيق الصغيرة، حيث تضمن النماذج بدقة C2 أن خطأ الوزن لكل كيس ≤ ±0.2%، بما يتوافق مع المعايير القياسية.

3) صناعات الأغذية والأدوية

• وزن مكونات الأدوية: وزن المواد الخام ذات الجرعات الصغيرة (0.1 - 10 كجم) في الصناعة الدوائية، مع استخدام مادة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L وشهادة GMP، وسطح مصقول خالي من الزوايا الميتة ليسهل التعقيم والتطهير، وبدقة ≤ ±0.01% من المدى الكامل.

• وزن المنتجات المائية/اللحوم: معدات التقطيع والوزن في المسالخ وأسواق المنتجات المائية، بتصميم مقاوم للماء والتآكل (IP68)، يمكن غسلها مباشرة، مناسبة للبيئات الرطبة والغنية بالماء.

4) المعدات العلمية والأبحاث التجريبية

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

• قياس القوة في المعدات الطبية: قياس القوة/الوزن في معدات التأهيل (مثل جهاز قياس قوة القبضة) والميزان الطبي (ميزان الأطفال)، بتصميم من سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن لتحسين قابلية حمل المعدات، وبدقة تصل إلى ±0.005% من المدى الكامل.

5) الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء

• الأجهزة المنزلية الذكية: اكتشاف وزن الغسيل في الغسالات، وقياس وزن حاويات حبوب القهوة في ماكينات القهوة، حيث تمكن المستشعرات المصغرة المدمجة من التحكم الذكي في المعدات وتعزيز تجربة المستخدم.

• نقاط نهاية إنترنت الأشياء: مراقبة الوزن في الرفوف الذكية وصناديق القمامة الذكية، مع نماذج رقمية منخفضة الطاقة تدعم نقل البيانات اللاسلكية عبر تقنية NB-IoT، مناسبة لسيناريوهات الإدارة عن بُعد عبر إنترنت الأشياء.

5. طريقة الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: قم بتنظيف سطح التركيب (أزل البقع الزيتية والشوائب)، وافحص مظهر المستشعر (عدم وجود تشوه في هيكل الشعاع، وعدم تلف الكابل)، وحدّد براغي التثبيت المناسبة وفقًا للمدى (تجنب استخدام براغي عالية القوة للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم).

• التموضع والتثبيت: قم بتركيب المستشعر أفقيًا على السطح الداعم، وتأكد من أن الحمل يؤثر عموديًا فوق هيكل الشعاع (تجنب الصدمات الجانبية)؛ استخدم مفتاح عزم لربط البراغي (5 - 10 نيوتن.م للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم، و10 - 20 نيوتن.م للنماذج المصنوعة من سبائك الفولاذ)، وتجنب الإفراط في الشد حتى لا يتضرر 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 البيئات الرطبة، قم بعزل وصلات الكابلات باستخدام شريط مقاوم للماء، وفي صناعة الأغذية، نظف سطح المستشعر في الوقت المناسب بعد الاستخدام لتجنب التآكل الناتج عن المواد المتبقية.

2) المعايرة والضبط

• 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 من أن السطح المثبت عليه مستوٍ.

• معايرة التحميل: ضع وزنًا قياسيًا يعادل 100٪ من الحمولة المصنفة (استخدم أوزانًا قياسية في الحالات ذات المدى الصغير)، وسجّل قيمة إشارة الخرج، وصحّح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها وفق المستوى الدقة المقابل (المستوى C2 ≤ ±0.01%FS).

• اختبار الحمل غير المتمركز: ضع نفس الوزن في مواضع مختلفة على سطح الاستشعار الحامل للحمل، وراقب اتساق القراءات، حيث يجب أن لا يتجاوز الانحراف ±0.02% من المدى الكامل (FS)، وإلا يجب تعديل مستوى التركيب.

3) الصيانة اليومية

• الفحص المنتظم: نظّف سطح المستشعر أسبوعيًا، وافحص الأسلاك بخصوص أي ترخٍ شهريًا؛ قم بمعايرة ميزان السوبرماركت كل ثلاثة أشهر، ومعايرة معدات المختبر شهريًا.

• معالجة الأعطال: عند حدوث انحراف في البيانات، تحقق أولاً من جهد مصدر التغذية (يجب أن يكون مستقرًا بين 5-24 فولت تيار مستمر، وعادةً ما يكون 5 فولت للنماذج المصغرة)؛ وتحقق من وجود حمل زائد عند ظهور قراءة غير طبيعية (حيث قد تتعرض النماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم لتشوه دائم بسبب الحمل الزائد)، واستبدل المستشعر عند الضرورة.

6. طريقة الاختيار (مطابقة دقيقة للمتطلبات)

1) تحديد المعلمة الأساسية

• اختيار النطاق: اختر وفقًا لنسبة 1.2-1 من أقصى وزن فعلي (مثل أقصى وزن 10 كجم، يمكن اختيار مستشعر بسعة 12-14 كجم)، تجنبًا لانخفاض الدقة الناتج عن استخدام نطاق كبير جدًا في حالات الأحمال الخفيفة.

• مستوى الدقة: يُستخدم النوع C1 في المختبرات/التطبيقات الطبية (الخطأ ≤ ± 0.005% من القيمة القصوى)، ويُستخدم النوع C2 في القياسات الصناعية (الخطأ ≤ ± 0.01% من القيمة القصوى)، ويُستخدم النوع C3 في أدوات الوزن المدنية (الخطأ ≤ ± 0.02% من القيمة القصوى).

• نوع الإشارة: تستخدم أدوات الوزن المدنية الإشارة التناظرية (0-5 فولت)، بينما تستخدم الأجهزة الذكية الإشارة الرقمية (I2C/RS485)، وتستخدم سيناريوهات الإنترنت للأشياء (IoT) نماذج مزودة بوحدات لاسلكية.

2)اختيار القدرة على التكيف مع الظروف البيئية

• درجة الحرارة: للظروف العادية (-10 ℃ ~ 60 ℃)، اختر الطراز العادي؛ وللظروف منخفضة الحرارة مثل التبريد (-20 ℃ ~ 0 ℃)، اختر الطراز المقاوم للبرودة؛ أما في الظروف عالية الحرارة (60 ℃ ~ 80 ℃)، فاختر الطراز ذا التعويض الحراري العالي.

• الوسط: للبيئات الجافة، اختر سبائك الألومنيوم؛ للصناعات الرطبة/الغذائية، اختر الفولاذ المقاوم للصدأ 304؛ للبيئات الكيميائية المسببة للتآكل، اختر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.

• مستوى الحماية: للبيئات الداخلية الجافة، ≥ IP65؛ للبيئات الرطبة/المعرضة للغسيل، ≥ IP67؛ للبيئات تحت الماء أو شديدة التآكل، ≥ IP68.

3) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: للموازين المكتبية، اختر التثبيت بالبراغي؛ للأجهزة الذكية، اختر التركيب المدمج؛ للحالات محدودة المساحة، أولِّ أولوية للنماذج الصغيرة بطول ≤ 30 مم.

• التوافقية: تأكد من أن جهد مصدر الطاقة ونوع إشارة المستشعر متوافقان مع وحدة التحكم. بالنسبة للنماذج الصغيرة، تحقق من تعريف الدبابيس لتجنب أخطاء التوصيل وحرق الوحدة.

4) تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادة: يُشترط الحصول على شهادة FDA/GMP لصناعة الأغذية والأدوية، وتشترط سيناريوهات القياس شهادة CMC، و

تشترط المنتجات المصدرة شهادة OIML.

• وظائف خاصة: لفرز عالي السرعة، اختر نموذجًا بزمن استجابة ≤ 3 مللي ثانية؛ ولسيناريوهات استهلاك الطاقة المنخفضة، اختر نموذج إنترنت الأشياء بتيار سكون ≤ 10 مايكرو أمبير؛ وللسيناريوهات الصحية، اختر نموذجًا متكاملًا بدون خيوط أو زوايا ميتة.

ملخص

يتمتع مستشعر الوزن ذو الحزمة المتوازية بمزايا أساسية هي "دقة عالية في الأحمال الخفيفة، مقاومة ممتازة للحمل غير المتمركز، وسهولة في التكامل". والحل الأساسي يكمن في معالجة مشكلات مثل القياس الدقيق لنطاقات صغيرة، الأحمال المنحرفة عن المركز، والتثبيت المدمج للمعدات. ويتمحور تجربة المستخدم حول التشغيل البسيط، وصيانة خالية من القلق، وتكلفة قابلة للتحكم. عند الاختيار، يجب إعطاء الأولوية لأربع متطلبات أساسية: المدى، الدقة، مساحة التركيب، والبيئة، إلى جانب أخذ قرارات تتعلق بتوافق النظام والوظائف الإضافية. أثناء الاستخدام، يجب تجنب الحمل الزائد والصدمات الجانبية، واتباع مواصفات المعايرة الدورية بدقة لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل. وهو مناسب لأجهزة قياس الوزن ذات الأحمال الخفيفة، والمعدات الأوتوماتيكية، وقطاعات الأغذية والأدوية وغيرها، ويُعد الحل الأمثل للاستشعار في سيناريوهات القياس الصغيرة والمسطحة.

عرض التفاصيل

المواصفات