مستشعر وزن العارضة المتوازية CZL649D

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. ميزات المنتج ووظائفه

الميزات الأساسية

• التصميم الإنشائي : يعتمد هيكل عارضة متوازية متكاملة (سماكة العارضة 2-15 مم، الطول 20-150 مم)، مع توزيع موحد للإجهاد يتركز في الجزء الأوسط من العارضة، 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 المقدرة)، ولا توجد نقاط عمياء إجهاد واضحة.

• 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 عادةً سبائك الألومنيوم (في التطبيقات الخفيفة الوزن)، أو الفولاذ السبائكي (في التطبيقات الصناعية العامة)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (في البيئات المسببة للتآكل) كمواد للمطاطيات، مع علاجات سطحية مثل الأكسدة الكهربائية أو الطلاء بالنيكل أو التمرير؛ ومستويات الحماية تكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج الغذائية الوصول إلى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.

• توافق التركيب: تُوفَّر فتحات تثبيت قياسية (فتحات مُسننة أو فتحات عادية) في القاع، وتدعم التثبيت بالبراغي أو باستخدام مادة لاصقة. يمكن تركيب بعض النماذج الصغيرة 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 لتغطية 0.1 كجم - 500 كجم، وتتركز التطبيقات الشائعة 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

• دقة غير كافية في حالات الأحمال 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 على السطح 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 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 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).

• ضغوط التكلفة على الأجهزة الصغيرة: يمكن لمستشعر واحد أن يستوفي متطلبات الوزن المستوية، مما يلغي الحاجة إلى استخدام عدة مستشعرات بشكل تجميعي. وفي الوقت نفسه، فإن مادة سبائك الألومنيوم تقلل من وزن المنتج وتكلفته، ما يحل مشكلة التحكم في التكلفة للأدوات الصغيرة الخاصة بالوزن والإلكترونيات الاستهلاكية.

3. تجربة المستخدم

• تركيب مبسط للغاية: تُلغي الثقوب القياسية للتثبيت والأسطح المرجعية للتحديد الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية. ويمكن إنجاز التثبيت باستخدام مفك براغي عادي، مع متطلبات منخفضة بالنسبة للمستوى (≤0,1 مم/م)، ويمكن لشخص واحد إتمام عملية الضبط خلال 10 دقائق.

• عتبة تشغيل منخفضة: 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: إن البنية المغلقة بالكامل تقلل من دخول الغبار والرطوبة، حيث لا يتجاوز معدل الفشل السنوي المتوسط 0,2%. كما أن نموذج سبائك الألومنيوم خفيف الوزن (الحد الأدنى 5 غرام فقط)، وسهل الاستبدال، ولا يتطلب فك هياكل كبيرة أثناء الصيانة.

• تغذية راجعة دقيقة للبيانات: تقلبات بيانات القياس الثابتة ≤±0.003% من المدى الكامل، ولا توجد ظاهرة التأخر في السيناريوهات شبه الديناميكية. تأتي النماذج الرقمية بوظيفة تعويض الانحراف الصفري، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة ويضمن استقرارًا قويًا للبيانات. وظيفة تعويض الانحراف الصفري، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة ويضمن استقرارًا قويًا 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. 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.

• موازين إلكترونية للشحن السريع: معدات وزن تتراوح بين 1-50 كجم للشحن السريع، مصنوعة من مواد الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التلوث وسهولة التنظيف. مستوى الحماية IP67 مناسب للبيئات الرطبة والغبارية في منافذ الشحن السريع، 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: فوازٍ بالوزن في صناعتي الأغذية والأدوات، يتم تركيبها أسفل حزام ناقل الفرز، وتكتشف وزن المنتج في الوقت الفعلي وتتصل بآلية الفرز، وبدقة فرز تصل إلى ±0.1 جم.

• كشف المواد في خط التجميع: اكتشاف 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 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، مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ومعتمد وفقًا لمعايير GMP، ذو سطح مصقول خالٍ من الزوايا الميتة مما يسهل التعقيم والتخلص من الجراثيم، وبدقة ≤ ±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) 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 لأجهزة التأهيل (مثل جهاز قياس قوة القبضة) والميزان الطبي (ميزان الأطفال)، بتصميم خفيف الوزن من سبائك الألومنيوم لتحسين قابلية حمل المعدات، وبدقة تصل إلى ±0.005%FS. 5. الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة الإنترنت للأشياء

• 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.

• محطات إنترنت الأشياء: مراقبة وزن الرفوف الذكية وسلال القمامة الذكية، مع نماذج رقمية منخفضة الطاقة تدعم الإرسال اللاسلكي NB-IoT، مناسبة لسيناريوهات إدارة إنترنت الأشياء عن بعد.

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 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 "الأحمر - مصدر طاقة +، الأسود - مصدر طاقة -، الأخضر - إشارة +، الأبيض - إشارة -"؛ وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالتوصيل وفقًا لتعريف الدبابيس؛ عند توصيل النماذج الصغيرة، تجنب شد الكابل، ويُوصى بالاحتفاظ بطول 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 والاختبار

• 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 يعادل 100٪ من الحمولة المقدرة (استخدم أوزانًا قياسية في السيناريوهات ذات المدى الصغير)، وسجّل قيمة إشارة المخرج، وصحّح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها للمستوى الدقة 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 البيئة

• 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 زمن استجابته ≤ 3 مللي ثانية؛ ولحالات انخفاض استهلاك الطاقة، اختر نموذج إنترنت الأشياء ذو تيار سكوني ≤ 10 مايكرو أمبير؛ وللظروف التي تتطلب النظافة، اختر نموذجًا متكاملًا دون 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