مستشعر وزن ذو شعاع متوازي CZL632

مقدمة المنتج

شعاع متوازي خلايا الحمل هي عناصر كشف حساسة للقوة تعتمد على مبدأ مقاومة الانفعال، وتستخدم هيكلًا مرنًا مكونًا من شعاع متوازي مزدوج أو شعاع متوازي أحادي كبنية أساسية. وعند تعرّضها لقوة، فإن تشوه الانحناء في الشعاع يؤدي إلى تحفيز مقاومة الجسر الانفعالي لتوليد تغيرات في المقاومة، والتي تُحوَّل لاحقًا إلى إشارات كهربائية قياسية. وتجمع هذه العناصر بين مزايا مثل الدقة العالية تحت الأحمال الخفيفة، والقدرة على مقاومة الانحراف المركزي في الأحمال المستوية، وسهولة التركيب، وتُستخدم على نطاق واسع في قياسات الوزن ذات المدى الصغير، وقياس القوى المستوية، وحالات القياس المدمجة. ويُقدَّم فيما يلي وصف تفصيلي من الأبعاد الأساسية لتلبية الاحتياجات من المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1. الميزات والوظائف الخاصة بالمنتج

الميزات الأساسية

• التصميم الإنشائي: يعتمد هيكل شعاعي متوازي متكامل (سماكة الشعاع 2-15 مم، الطول 20-150 مم)، مع توزيع منتظم للإجهاد يتركز في الجزء الأوسط من الشعاع، ويدعم قوى متعددة الزوايا في المستوى، وقدرة استثنائية على تحمل الأحمال غير المركزية (يمكنه تحمل أحمال غير مركزية في المستوى بنسبة ±20٪ إلى ±30٪ من الحمولة المقدرة)، ولا توجد نقاط عمياء واضحة للإجهاد.

• الأداء الدقيق: تغطي مستويات الدقة C1-C3، مع وصول النماذج الشائعة إلى مستوى C2. خطأ عدم الخطية ≤±0.01%FS، خطأ التكرار ≤±0.005%FS، انجراف الصفر ≤±0.002%FS/℃، وأداء دقة أفضل من أجهزة الاستشعار المماثلة في السيناريوهات ذات المدى الصغير (من 0.1 كجم إلى 500 كجم).

• المواد والحماية: تُستخدم سبائك الألومنيوم (في الحالات التي تتطلب خفة الوزن)، أو الفولاذ السبائكي (في التطبيقات الصناعية التقليدية)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (في البيئات المسببة للتآكل) بشكل شائع في صناعة المواد المرنة، وتُعالَج الأسطح بالأنودة أو التغطية النيكيلية أو بالتسقيط؛ ومستويات الحماية تكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج ذات المواصفات الغذائية الوصول إلى مستوى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.

• توافق التركيب: تُوفَّر فتحات تثبيت قياسية (فتحات مُسننة أو فتحات ناعمة) في القاع، وتدعم التثبيت بالبراغي أو باستخدام لاصق. يمكن تركيب بعض النماذج المصغرة بطريقة مدمجة، مما يجعلها مناسبة للمساحات الضيقة الخاصة بأجهزة القياس المكتبية والمعدات الآلية، ويمكن لوحدة واحدة تلبية متطلبات الوزن المستوية.

الوظائف الأساسية

• قياس القوى الصغيرة: تركز على الوزن الثابت/شبه الديناميكي للأحمال الخفيفة (زمن الاستجابة ≤4 مللي ثانية)، وتمتد نطاقاتها من 0.1 كجم إلى 500 كجم، وتتركز التطبيقات النموذجية في النطاق من 1 كجم إلى 200 كجم. ويمكن للنماذج الصغيرة تحقيق قياسات بنطاقات فائقة الصغر تصل إلى 0.01 كجم.

• أنواع متعددة لإخراج الإشارة: توفر إشارات تناظرية (4-20 مللي أمبير، 0-3 فولت، 0-5 فولت) وإشارات رقمية (RS485/Modbus RTU، I2C). وتحتوي النماذج الذكية الصغيرة على وحدات تنظيم إشارة مدمجة، ويمكن توصيلها مباشرة بدوائر الميكروكونترولر ووحدات الإنترنت للأشياء (IoT).

• وظيفة حماية السلامة: يتكامل مع تعويض مدى حراري واسع (-10℃~70℃)، ويحتوي على حماية من التحميل الزائد (150%-200% من الحمولة المقدرة، عادةً 150% للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم)، وبعض النماذج تحتوي على هياكل واقية من الصدمات.

• الاستقرار على المدى الطويل: عمر التعب ≥10⁷ دورة تحميل، مع انحراف سنوي ≤±0.01% من المدى الكامل تحت الحمولة المقدرة، وهو مناسب لسيناريوهات التشغيل المستمر طويلة الأمد مثل السوبرماركت والمختبرات.

2. المشاكل الأساسية التي تم حلها

• عدم كفاية الدقة في سيناريوهات الأحمال الخفيفة تستهدف المشكلة المتمثلة في الخطأ الزائد لأجهزة الاستشعار التقليدية في السيناريوهات ذات المدى الصغير أقل من 10 كجم، ومن خلال تحسين تصميم إجهاد الشعاع، تم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.005% من المدى الكامل (FS)، مما يحل المشكلات المتعلقة بالوزن الدقيق للطعام وعدد الأدوية والمتطلبات عالية الدقة الأخرى.

• قياس غير دقيق للحمل المركزي على السطح 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: يحل الهيكل المدمج وطريقة التركيب المرنة متطلبات التركيب المضمنة للمعدات الأوتوماتيكية والأجهزة الذكية المنزلية، دون الحاجة إلى تعديل الهيكل الرئيسي للمعدات، مما يقلل من تكاليف الدمج.

• ضعف 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).

• الضغط على التكلفة في 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: فتحات تثبيت قياسية وأسطح مرجعية للتحديد، ولا حاجة إلى أدوات معايرة احترافية، ويمكن إتمام التركيب باستخدام مفك براغي عادي، مع متطلبات منخفضة للمسطحية (≤0.1 مم/م)، ويمكن لشخص واحد إتمام عملية الضبط في غضون 10 دقائق.

• عتبة تشغيل منخفضة: يدعم الصفر بنقرة واحدة ومعايرة النقطة الواحدة لأجهزة قياس الوزن (ويتطلب فقط وزنًا قياسيًا بنسبة 100% من الحمولة المقدرة)، ويمكن معايرة النماذج الرقمية بسرعة من خلال برنامج حاسوبي، ويمكن للمستخدمين غير المتخصصين تشغيلها بسهولة.

• تكلفة صيانة منخفضة للغاية: يقلل الهيكل المغلق بالكامل من دخول الغبار والرطوبة، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤0.2٪؛ ونموذج سبائك الألومنيوم خفيف الوزن (الحد الأدنى 5 جم فقط)، ويسهل استبداله ولا يتطلب تفكيك هياكل كبيرة أثناء الصيانة.

• تغذية راجعة دقيقة للبيانات: تقلب بيانات القياس الثابتة ≤±0.003٪ من المدى الكامل، ولا يوجد تأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية؛ تأتي النماذج الرقمية بوظيفة تعويض الانحراف الصفري، ولا تحتاج إلى معايرة متكررة، وتتميز باستقرار قوي للبيانات.

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

4. حالات الاستخدام النموذجية

1) أجهزة وزن المعدات الخفيفة المدنية والتجارية

• موازين السوبر ماركت/موازين المنصات الإلكترونية: الوحدة الاستشعارية الأساسية لموازين التسعير بسعة 3-30 كجم، تصميم خفيف الوزن من مادة سبائك الألومنيوم، وخصائص مقاومة للحمل غير المركزي تضمن دقة وزن متسقة عند مختلف مواقع التركيب، مع خطأ لا يتجاوز ±1 جم.

• موازين الشحن الإلكترونية: معدات وزن الشحن بسعة 1-50 كجم، مصنوعة من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ التي تقاوم الاتساخ ويسهل تنظيفها، ومستوى حماية IP67 يتناسب مع البيئة الرطبة والغبارية في منافذ توصيل الشحنات، وتدعم الوزن السريع والمتواصل.

• موازين المطبخ/موازين الخَبز: موازين مطبخ دقيقة بسعة 0.01-5 كجم، وأجهزة استشعار شعاعية متوازية صغيرة تحقق دقة على مستوى الملليغرام، ومخرج إشارة رقمية متوافق مع شاشات العرض عالية الدقة، لتلبية الحاجة إلى قياس دقيق لنسب المكونات.

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: كشف نقص المواد على خطوط تجميع المكونات الإلكترونية، ويحدد ما إذا كانت المواد مفقودة من خلال الوزن (مثل بطاريات الهواتف المحمولة)، مع زمن استجابة ≤4 مللي ثانية، وهو مصمم للعمل في خطوط الإنتاج السريعة.

• التحكم الكمي في آلات التعبئة والتغليف: وزن كمي لآلات تعبئة الحبيبات/المساحيق الصغيرة، حيث تضمن الموديلات ذات دقة C2 أن خطأ الوزن لكل كيس لا يتجاوز ±0.2%، مما يتوافق مع المعايير القياسية.

3) صناعات الأغذية والأدوية

• وزن مكونات الأدوية: وزن المواد الخام ذات الجرعات الصغيرة (0.1 - 10 كجم) في الصناعة الدوائية، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ومعتمدة وفقًا لمعايير GMP، وسطحها مصقول خالٍ من الزوايا الميتة لتسهيل التعقيم والتطهير، وبدقة تصل إلى ≤ ±0.01% من المدى الكامل.

• وزن المنتجات المائية/اللحوم: معدات وزن لتقطيع ووزن اللحوم في المسلخ والأسواق الخاصة بالمنتجات المائية، بتصميم مقاوم للماء والتآكل (IP68)، يمكن غسلها مباشرة، ومناسبة للبيئات الرطبة والغنية بالمياه.

4) معدات الأبحاث العلمية والتجارب

• 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 إعادة التأهيل (مثل جهاز قياس قوة القبضة) والميزان الطبي (ميزان حديثي الولادة)، بتصميم خفيف من سبائك الألومنيوم لتحسين قابلية حمل المعدات، وبدقة تصل إلى ±0.005%FS.

5) الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء

• الأجهزة المنزلية الذكية: اكتشاف وزن الغسيل في الغسالات ووزن صناديق حبوب القهوة في ماكينات القهوة، مع مستشعرات مدمجة صغيرة تمكن من التحكم الذكي بالمعدات وتحسين تجربة المستخدم.

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

5. طريقة الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: نظّف سطح التركيب (أزل بقع الزيت والشوائب)، وافحص مظهر المستشعر (لا تشوه في هيكل الشعاع ولا تلف في 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 الحامل، مع التأكد من أن الحمل يعمل عموديًا فوق جسم العارضة (تجنب الصدمات الجانبية)؛ واستخدم مفتاح عزم للربط (5 - 10 نيوتن·م للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم، و10 - 20 نيوتن·م لسبائك الفولاذ)، لمنع الإفراط في الشد مما قد يتسبب في تلف جسم العارضة.

• مواصفات التوصيلات: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع التوصيلات التالية "الأحمر - مصدر الطاقة +، الأسود - مصدر الطاقة -، الأخضر - الإشارة +، الأبيض - الإشارة -"، وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالاتصال وفقًا لتعريف الدبابيس؛ وتجنب سحب الكابل أثناء التوصيل للنماذج المصغرة، ويُوصى بترك طول زائد بمقدار 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 مما إذا كانت سطح التركيب مستوٍ.

• معايرة التحميل: ضع وزنًا قياسيًا بنسبة 100٪ من الحمولة المقدرة (استخدم أوزانًا قياسية في السيناريوهات ذات المدى الصغير)، وسجّل قيمة إشارة الخرج، وقم بتصحيح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، مع التأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها وفق المستوى الدقيق المقابل (المستوى C2 ≤ ±0.01%FS).

• اختبار التحميل غير المركزي: ضع نفس الوزن في مواقع مختلفة على سطح الاستشعار الحامل للحمل، وراقب تجانس القراءات، ويجب أن يكون الانحراف ≤ ±0.02% 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: يُطلب شهادة FDA/GMP لصناعة الأغذية والأدوية، وتشترط شهادة CMC لسيناريوهات القياس، وتشترط شهادة OIML للمنتجات المصدرة.

• 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

يتميز مستشعر الوزن ذو الشعاع الموازي بمزايا أساسية رئيسية تتمثل في "دقة عالية في الأحمال الخفيفة، مقاومة جيدة للحمل غير المتمركز، وسهولة في الدمج". والحل الأساسي يكمن في معالجة مشكلات مثل القياس الدقيق في النطاقات الصغيرة، وانحراف المواد عن المركز، والتثبيت المدمج للمعدات. ويركز تجربة المستخدم على التشغيل البسيط، وصيانة خالية من القلق، وتكلفة قابلة للتحكم. عند الاختيار، يجب إعطاء الأولوية لأربع متطلبات أساسية وهي المدى، والدقة، ومساحة التثبيت، والبيئة، ثم دمجها مع قرارات التوافق مع النظام والوظائف الإضافية. أثناء الاستخدام، يجب تجنب تجاوز السعة والتأثيرات الجانبية، واتباع مواصفات المعايرة الدورية بدقة لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل. وهو مناسب لأجهزة قياس الوزن ذات الحمولة الخفيفة، والمعدات الأوتوماتيكية، والصناعات الغذائية والدوائية وغيرها من المجالات، ويُعد الحل الاستشعاري الأمثل لحالات القياس الصغيرة والمسطحة.

عرض التفاصيل

المواصفات