مستشعر وزن ذو شعاع متوازي CZL638

مقدمة المنتج

شعاع متوازي خلايا الحمل هي عناصر كشف حساسة للقوة تعتمد على مبدأ مقاومة الانفعال، وتستخدم هيكلًا مرنًا مكوّنًا من شعاع متوازٍ مزدوج أو شعاع متوازٍ أحادي كبنية أساسية. وعند تعرّضها لقوة، يؤدي انحناء الشعاع إلى تشويه في مقاومة جهاز القياس، ما يُولّد تغيرات في المقاومة يتم تحويلها لاحقًا إلى إشارات كهربائية قياسية. وتجمع هذه العناصر بين مزايا مثل الدقة العالية تحت الأحمال الخفيفة، والقدرة على مقاومة الأحمال غير المركزية في المستوى، وسهولة التركيب، وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الوزن ذات المدى الصغير، والقياسات القوية المستوية، والقياسات المدمجة. ويتم عرض التفاصيل التالية بدءًا من الأبعاد الأساسية لتلبية احتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1. الميزات والوظائف الخاصة بالمنتج

الميزات الأساسية

• التصميم الإنشائي: يعتمد هيكلًا متكاملًا على شكل شعاع متوازي (سمك الشعاع من 2 إلى 15 مم، الطول من 20 إلى 150 مم)، مع توزيع منتظم للإجهاد يتركز في الجزء الأوسط من الشعاع، ويدعم قوى متعددة الزوايا في المستوى، ويتميز بقدرة استثنائية على تحمل الأحمال غير المركزية (يمكنه تحمل أحمال غير مركزية في المستوى بنسبة ±20٪ - ±30٪ من الحمولة المصنفة)، ولا توجد نقاط عمياء واضحة من حيث الإجهاد.

• الأداء الدقيق: تتراوح مستويات الدقة من C1 إلى C3، وتصل النماذج الشائعة إلى مستوى C2. خطأ عدم الخطية ≤ ±0.01%FS، خطأ التكرار ≤ ±0.005%FS، انحراف 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: تستخدم المطاطيات عادةً سبائك الألومنيوم (للسيناريوهات خفيفة الوزن)، أو سبائك الصلب (للسيناريوهات الصناعية التقليدية)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (للسيناريوهات المعرضة للتآكل)، مع معالجة سطحية مثل الأكسدة الكهربائية أو الطلاء النيكلي أو التمرير؛ ومستويات الحماية تكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج المخصصة للأغذية الوصول إلى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.

• توافق التركيب: تُوفَّر فتحات تثبيت قياسية (فتحات مترية أو فتحات أملسة) في القاعدة، وتدعم التثبيت بالبراغي أو باستخدام لاصق. يمكن دمج بعض النماذج المصغرة للتثبيت، وهي مناسبة للمساحات الضيقة الخاصة بأجهزة القياس المكتبية والمعدات الآلية، ويمكن لوحدة واحدة تلبية متطلبات الوزن المستوية. الوظائف الأساسية

• قياس القوى الصغيرة: يركز على الوزن الثابت/شبه الديناميكي ذي الحمولة الخفيفة (وقت الاستجابة ≤ 4 مللي ثانية)، بمدى يغطي من 0.1 كجم إلى 500 كجم، وتتركز التطبيقات التقليدية في المدى من 1 كجم إلى 200 كجم. ويمكن للنماذج المصغرة تحقيق قياسات ذات 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). وتحتوي النماذج الذكية المصغرة على وحدات تكييف إشارة وممكن توصيلها مباشرة بوحدات المعالجة الدقيقة والوحدات الخاصة بالإنترنت للأشياء (IoT).

• وظيفة حماية السلامة: يحتوي على تعويض لدرجة الحرارة ضمن مدى واسع (-10 درجة مئوية ~ 70 درجة مئوية)، ويتميز بحماية من الحمل الزائد (150% - 200% من الحمولة المصنفة، وعادةً ما تكون 150% للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم)، وبعض النماذج تحتوي على هياكل عازلة ضد الصدمات.

• الاستقرار على المدى الطويل: 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 الأحمال الخفيفة: بالنظر إلى مشكلة الخطأ المفرط في أجهزة الاستشعار التقليدية في السيناريوهات التي تقل فيها الأحمال عن 10 كجم، تم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.005% من المدى الكامل (FS) من خلال تحسين تصميم إجهاد العارضة، مما يحل مشكلات القياس الدقيق المطلوب في وزن المواد الغذائية وجرعات الأدوية وغيرها.

• 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 المضمن في المعدات الآلية والأجهزة الذكية المنزلية، دون الحاجة إلى تعديل الهيكل الرئيسي للمعدات، مما يقلل من تكاليف الدمج.

• ضعف التكيف مع بيئات متعددة: من خلال ترقيات في المواد ومستوى الحماية، يتم حل مشكلات تلف المستشعرات وانحراف الإشارات في سيناريوهات مثل الرطوبة (مثل الوزن في 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: تُلغي فتحات التركيب القياسية وأسطح المراجع الموضعية الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية. يمكن إتمام التركيب باستخدام مفك براغي عادي، مع متطلبات منخفضة للمسطحية (≤0.1 مم/م)، ويمكن لشخص واحد إكمال عملية الضبط في غضون 10 دقائق. .

• عتبة تشغيل منخفضة: يدعم إجراء الصفر بنقرة واحدة والمعايرة بنقطة واحدة لأجهزة قياس الوزن (ويتطلب فقط وزنًا قياسيًا بنسبة 100٪ من الحمولة المقدرة). يمكن معايرة النماذج الرقمية بسرعة من خلال برنامج حاسوبي، مما يسمح لغير المتخصصين بالتشغيل 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%FS، ولا يوجد تأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية. تأتي النماذج الرقمية بوظيفة تعويض الانحراف الصفري، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة ويضمن استقرارًا قويًا للبيانات.

• تكامل وقابلية تكيف 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. ومخرجات الإشارة متوافقة مع وحدات التحكم الصغيرة الشائعة، وتدعم الاتصال والتشغيل الفوري (Plug and Play).

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. ومستوى الحماية IP67 يجعلها مناسبة للبيئات الرطبة والغبارية في منافذ الشحن، وتدعم الوزن السريع والمستمر.

• موازين المطبخ/موازين الخبز: موازين مطبخ عالية الدقة من 0.01 إلى 5 كجم، مع أجهزة استشعار شعاعية متوازية دقيقة تحقق دقة على مستوى الملليغرام. إخراج الإشارة الرقمية متوافق مع شاشات العرض عالية الوضوح، ويُلبّي متطلبات 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 خطوط التجميع: كشف نقص المواد في خطوط تجميع المكونات الإلكترونية، وتحديد ما إذا كانت هناك مواد مفقودة من خلال الوزن (مثل تجميع بطاريات الهواتف المحمولة)، مع زمن استجابة ≤4 مللي ثانية، وهو ما يتناسب مع خطوط الأنابيب عالية السرعة.

• 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 المكونات الصيدلانية: وزن المواد الخام بجرعات صغيرة (0.1 - 10 كجم) في الصناعة الصيدلانية، مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L + معتمد وفقًا لمعايير GMP، مع سطح مصقول خالٍ من الزوايا الميتة لتسهيل التعقيم والتطهير، ودقة لا تزيد عن ±0.01% من المدى الكامل.

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

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 الميكروبات وتقدير نسب الكواشف الكيميائية.

• قياس القوة في المعدات الطبية: قياس القوة/الوزن لمعدات إعادة التأهيل (مثل جهاز قياس قوة القبضة) والميزان الطبي (ميزان الأطفال)، بتصميم خفيف الوزن من سبائك الألومنيوم لتحسين قابلية حمل المعدات، ودقة تصل إلى ±0.005%FS.

5) الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء

• الأجهزة المنزلية الذكية: اكتشاف وزن الغسيل في غسالات الملابس ووزن حاويات حبوب القهوة في ماكينات القهوة، مع أجهزة استشعار مدمجة صغيرة تمكّن التحكم الذكي بالمعدات وتعزز تجربة المستخدم.

• نقاط نهاية إنترنت الأشياء: مراقبة الوزن في الرفوف الذكية وصناديق القمامة الذكية، مع نماذج رقمية منخفضة الطاقة تدعم الإرسال اللاسلكي NB-IoT، ومُعدَّة للتكيف مع سيناريوهات الإدارة عن بعد عبر إنترنت الأشياء.

5. تعليمات 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 يؤثر عموديًا فوق هيكل الشعاع (تجنب الصدمات الجانبية)؛ واستخدم مفتاح عزم لشد البراغي (5 - 10 نيوتن.م للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم، و10 - 20 نيوتن.م للسبيكة الفولاذية)، لمنع الإفراط في الشد مما قد يتسبب في تلف هيكل الشعاع.

• مواصفات التوصيلات: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع التوصيلات التالية "الأحمر - مصدر طاقة +، الأسود - مصدر طاقة -، الأخضر - إشارة +، الأبيض - إشارة -"؛ وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالتوصيل وفقًا لتعريف الدبابيس؛ وتجنب سحب الكابل أثناء التوصيل للنماذج المصغرة، ويُوصى بترك طول إضافي قدره 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

• المعايرة الصفرية: شغّل الطاقة وسخّن الجهاز لمدة 10 دقائق، ثم نفّذ أمر "المعايرة الصفرية"، وتأكد من أن الخرج الصفري 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، ثم صحّح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها للمستوى الدقة المقابل (المستوى C2 ≤ ±0.01%FS).

• اختبار الحمل غير المركزي: ضع نفس الوزن في مواضع مختلفة على سطح الاستشعار المحمل، وراقب تجانس القراءات، ويجب أن يكون الانحراف ≤ ±0.02%FS، وإلا يجب تعديل استواء التركيب.

3) الصيانة الروتينية

• الفحص الدوري: نظّف سطح المستشعر أسبوعيًا، وتفقّد وجود أسلاك فضفاضة شهريًا؛ قم بمعايرة أجهزة وزن السوبرماركت كل ثلاثة أشهر، والأجهزة المخبرية شهريًا.

• معالجة الأخطاء: عند حدوث انحراف في البيانات، قم أولاً بالتحقق من جهد مصدر الطاقة (يجب أن يكون مستقرًا بين 5-24 فولت تيار مستمر، وعادةً ما يكون 5 فولت للنماذج الصغيرة)؛ وعند وجود قراءة غير طبيعية، افحص وجود حمل زائد (حيث تكون النماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم عرضة للتشوه الدائم عند التحميل الزائد)، واستبدل المستشعر عند الضرورة.

6. طريقة الاختيار (مطابقة المتطلبات بدقة)

1) تحديد المعاملات الأساسية

• اختيار النطاق: اختر نموذجًا بنطاق يزيد من 1.2 إلى 1.4 مرة عن الوزن الأقصى الفعلي (على سبيل المثال، بالنسبة لسعة وزن قصوى تبلغ 10 كجم، يمكن اختيار مستشعر بسعة 12-14 كجم)، وتجنب استخدام نطاق كبير جدًا في حالات الأحمال الخفيفة لمنع انخفاض 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 إشارة تناظرية (0-5 فولت) للأجهزة المدنية لقياس الوزن، وإشارة رقمية (I2C/RS485) للأجهزة الذكية، والنماذج المزودة بوحدات 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 لسيناريوهات التبريد منخفضة الحرارة (-20°م ~ 0°م)، والنماذج ذات التعويض عالي الحرارة لسيناريوهات 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) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: اختر التثبيت بالبرغي للأجهزة القياسية المكتبية، والتركيب المدمج للأجهزة الذكية؛ وفي السيناريوهات محدودة المساحة، أولِ الأولوية للنماذج الصغيرة بطول ≤30 مم.

• التوافق: تأكد من أن جهد إمداد الطاقة وأنواع الإشارة الخاصة بالمستشعر متطابقان 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 صناعات الأغذية والأدوية شهادة FDA/‏GMP، وتتطلب سيناريوهات القياس شهادة CMC، وتتطلب المنتجات المصدرة شهادة OIML.

• ميزات خاصة: اختر الموديلات ذات زمن الاستجابة ≤3 مللي ثانية لفرز عالي السرعة، والموديلات المزودة بتقنية إنترنت الأشياء والتي تستهلك تيارًا في وضع الاستعداد ≤10 مايكرو أمبير للتطبيقات منخفضة الطاقة، والموديلات المدمجة بدون خيوط وزوايا ميتة للتطبيقات الصحية.

ملخص

تتميز خلية الحمل ذات الشعاع المتوازي بمزايا أساسية مثل "دقة عالية في الأحمال الخفيفة، مقاومة للانحراف عن المركز على السطح، وسهولة في الدمج"، وتحل بشكل رئيسي مشكلات مثل الوزن الدقيق بنطاق صغير، وتحميل المواد غير المتمركز، 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 والميزات الإضافية؛ أثناء الاستخدام، يجب تجنب تجاوز السعة والصدمات الجانبية، والالتزام الصارم بمواصفات المعايرة الدورية لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل. وهي مناسبة لأجهزة القياس ذات الأحمال الخفيفة، والمعدات الأوتوماتيكية، وصناعات الأغذية والأدوية، وغيرها، وتشكل الحل الأمثل للاستشعار في سيناريوهات الوزن ذات المدى الصغير والسطح المسطح.

عرض التفاصيل

المواصفات