مستشعر وزن العارضة المتوازية CZL650

مقدمة المنتج

شعاع متوازي خلايا الحمل هي عناصر كشف حساسة للقوة تعتمد على مبدأ المقاومة المتغيرة الناتجة عن الانفعال، وتستخدم هيكلًا مرنًا مكوَّنًا من شعاع متوازٍ مزدوج أو شعاع متوازٍ واحد كبنية أساسية. وعند تعرُّضها لقوة خارجية، يؤدي انحناء الشعاع إلى تشويه جهاز قياس الانفعال وإحداث تغييرات في المقاومة، والتي تُحوَّل بدورها إلى إشارات كهربائية قياسية. وتجمع هذه العناصر بين مزايا مثل الدقة العالية تحت الأحمال الخفيفة، والقدرة على مقاومة الانحراف المركزي في الأسطح المستوية، وسهولة التركيب، وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الوزن ذات المدى الصغير، وقياس القوى المستوية، والقياسات المدمجة. ويتم عرض التفاصيل التالية بدءًا من الأبعاد الأساسية لتلبية احتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1.الميزات والوظائف الرئيسية للمنتج

• 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، 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 سبائك الألومنيوم عادةً في المطاطيات (للسيناريوهات الخفيفة الوزن)، أو سبائك الصلب (للسيناريوهات الصناعية العامة)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (للسيناريوهات المعرضة للتآكل)، مع معالجة سطحية مثل الأكسدة الكهربائية أو الطلاء النيكلي أو التمرير؛ ومستوى الحماية يكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج المخصصة للأغذية الوصول إلى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.

• توافق التركيب: تُوفَّر فتحات تثبيت قياسية (فتحات مترسخة أو فتحات عادية) في القاع، وتدعم التثبيت بالبراغي أو باستخدام مادة لاصقة. يمكن تركيب بعض النماذج الدقيقة بطريقة مدمجة، مناسبة لمساحة التركيب الضيقة لأجهزة قياس الأوزان المكتبية والمعدات الآلية، ويمكن لوحدة واحدة تلبية متطلبات الوزن المستوية.

الوظائف الأساسية

• قياس القوى الصغيرة: 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 على المدى الطويل : عمر التعب ≥ 10⁷ دورة تحميل، مع انحراف سنوي ≤ ±0.01% من المدى الكامل (FS) تحت الحمولة المصنفة، مناسب لسيناريوهات التشغيل المستمر على المدى الطويل مثل السوبر ماركت 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 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 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: 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 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.

• 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 السوبر ماركت/موازين المنصات الإلكترونية: الوحدة الاستشعارية الأساسية لموازين الوزن من 3-30 كجم، بتصميم خفيف الوزن من مادة سبائك الألومنيوم. تتميز بخصائص مقاومة للحمل غير المركزي، مما يضمن دقة وزن متسقة عند مختلف مواقع التثبيت، مع خطأ لا يتجاوز ±1 جم.

• موازين الشحن السريع الإلكترونية: معدات وزن للشحن السريع تتراوح من 1-50 كجم، مصنوعة من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة الاتساخ وسهولة التنظيف. مستوى الحماية IP67 يجعلها مناسبة للبيئات الرطبة والغبارية في منافذ الشحن السريع، وتدعم الوزن السريع والمستمر.

• موازين المطبخ/موازين الخبز: موازين مطبخ دقيقة عالية تتراوح من 0.01-5 كجم، مزودة بمستشعرات شعاعية متوازية دقيقة تحقق دقة على مستوى الملليغرام. إخراج الإشارة الرقمية متوافق مع الشاشات عالية الوضوح، ويستوفي متطلبات قياس 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 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 والتأكل (IP68)، يمكن غسلها مباشرة، مناسبة للبيئات 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 الكائنات الدقيقة وتقدير نسب الكواشف الكيميائية.

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

5) الإلكترونيات الاستهلاكية الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء

• الأجهزة المنزلية الذكية: كشف وزن الغسيل في الغسالات، ووزن حاويات حبوب القهوة في ماكينات القهوة، حيث تمكن أجهزة الاستشعار الصغيرة المدمجة من التحكم الذكي في المعدات، مما يعزز تجربة المستخدم.

• أجهزة إنترنت الأشياء: مراقبة الوزن لأرفف الذكية وصناديق القمامة الذكية، تدعم النماذج الرقمية منخفضة الطاقة نقل البيانات اللاسلكي عبر تقنية NB-IoT، مناسبة لسيناريوهات إدارة إنترنت الأشياء عن بُعد.

5.طريقة الاستخدام (دليل عملي)

1)عملية التثبيت

• 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 الكابل باستخدام شريط مقاوم للماء، وفي صناعة الأغذية، نظّف 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 بنسبة 100٪ من الحمولة المقدرة (استخدم أوزانًا قياسية في الحالات ذات النطاق الصغير)، وسجّل قيمة إشارة الخرج، وصحّح الخطأ من خلال العداد أو البرنامج، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها للمستوى الدقة المقابل (مستوى 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 المعاملات 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 قابلية 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 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