مستشعر وزن ذو شعاع متوازي CZL639MB

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، 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 الألومنيوم (للتطبيقات خفيفة الوزن)، أو سبائك الصلب (للتطبيقات الصناعية العامة)، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L (للبيئات المسببة للتآكل) في صناعة المطاطيات، وتُعالج الأسطح باستخدام التمليح أو الطلاء النيكلي أو العلاج الكيميائي؛ ومستويات الحماية تكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج المخصصة للأغذية الوصول إلى مستوى IP68، مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات المعقدة.

• توافق 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 القوى الصغيرة: يركز على الوزن الثابت/شبه الديناميكي ذي الحمولة الخفيفة (زمن الاستجابة ≤ 4 مللي ثانية)، بمدى يغطي من 0.1 كجم إلى 500 كجم، وتتركز التطبيقات النموذجية في المدى من 1 كجم إلى 200 كجم. ويمكن للنماذج المصغرة تحقيق قياسات ذات مدى صغير 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: 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 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: استهدافًا لمشكلة الخطأ الكبير في أجهزة الاستشعار التقليدية في السيناريوهات ذات المدى الصغير أقل من 10 كجم، تم تقليل خطأ القياس إلى حدود ±0.005% من المدى الكامل من خلال تحسين تصميم إجهاد العارضة، مما يحل مشكلات الوزن الدقيقة في قياس المواد الغذائية والأدوية وغيرها من المتطلبات عالية الدقة.

• 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 المدمج لمعدات الأتمتة والأجهزة الذكية المنزلية، ويُلغي الحاجة إلى تعديل الهيكل الرئيسي للمعدات ويقلل 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 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 فائق التبسيط: تُلغي الثقوب القياسية للتركيب والأسطح المرجعية للتحديد الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية. يمكن إتمام التركيب باستخدام مفك براغي عادي، مع متطلبات منخفضة بالنسبة للمستوى (≤0.1 مم/م)، ويمكن لشخص واحد إكمال عملية الضبط في غضون 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: 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. سيناريوهات التطبيق النموذجية

1. أجهزة قياس الأوزان الخفيفة المدنية والتجارية

• 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 تتراوح بين 1-50 كجم، مصنوعة من مادة 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 تتراوح بين 0.01-5 كجم، مزودة بمستشعرات شعاعية دقيقة تحقق دقة على مستوى الميليغرام. إخراج إشارة رقمية متوافق مع شاشات العرض عالية الدقة، ويستوفي متطلبات قياس 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 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: 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 المكونات الصيدلانية: وزن المواد الخام بجرعات صغيرة (0.1 - 10 كجم) في الصناعة الصيدلانية، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L + معتمدة وفقًا لمعايير GMP، مع تلميع السطح دون زوايا ميتة لتسهيل التعقيم والتطهير، والدقة ≤ ±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 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 ووزن صناديق حبوب القهوة في ماكينات القهوة، مع مستشعرات مدمجة صغيرة تمكن من التحكم الذكي بالمعدات وتحسين 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

• الاستعداد: نظّف سطح التركيب (أزل البقع الزيتية والتفل، وقم بإزالة الحواف الخشنة)، تحقق من مظهر المستشعر (لا تشوه في هيكل الشعاع ولا تلف في الكابل)، اختر البراغي المناسبة للتركيب وفقًا للمدى (تجنب استخدام براغي عالية القوة للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم).

• التموضع والتثبيت: قم بتركيب المستشعر أفقيًا على السطح الداعم، وتأكد من أن الحمولة تؤثر عموديًا فوق جسم العارضة (تجنب التأثير الجانبي)؛ واستخدم مفتاح عزم الدوران لشداد البراغي (5 - 10 نيوتن.متر للنماذج المصنوعة من سبائك الألومنيوم، و10 - 20 نيوتن.متر لسبائك الفولاذ)، وتجنب الشد الزائد الذي قد يتلف جسم العارضة.

• مواصفات التوصيلات: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع التوصيلات التالية "الأحمر - مصدر الطاقة +، الأسود - مصدر الطاقة -، الأخضر - الإشارة +، الأبيض - الإشارة -". أما بالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالتوصيل وفقًا لتعريف الدبوس (Pin Definition). تجنب سحب الكابل عند التوصيل في النماذج الصغيرة، ويُوصى بترك طول زائد بمقدار 5 سم.

• المعالجة الوقائية: في البيئات الرطبة، قم بإغلاق موصل الكابل بشريط مقاوم للماء، وفي صناعة الأغذية، نظّف سطح المستشعر فور الاستخدام لتجنب تآكل المواد المتبقية.

2) المعايرة والاختبار

• معايرة الصفر: شغّل الجهاز واتركه يسخن لمدة 10 دقائق، ثم نفّذ أمر "معايرة الصفر"، وتأكد من أن خرج الصفر ضمن حدود ±0.001%FS. إذا كانت الانحرافات كبيرة جدًا، فتحقق من أن السطح المثبت عليه مستوٍ.

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

• اختبار التحميل غير المركزي: ضع نفس الوزن في مواضع مختلفة على سطح الاستشعار القابل للحمل، وراقب تجانس القراءات، ويجب أن يكون الانحراف ≤ ±0.02٪FS، وإلا يجب تعديل مستوى 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 المدى: اختر نموذجًا بمدى يتراوح بين 1.2 إلى 1.4 مرة من أقصى وزن فعلي (مثلاً، لأقصى سعة وزن 10 كجم، يمكن اختيار مستشعر بسعة 12-14 كجم)، وتجنب اختيار مدى كبير جدًا في سيناريوهات الأحمال الخفيفة لمنع نقص الدقة.

• فئة الدقة: اختر الفئة C1 (الخطأ ≤ ±0.005% من المدى الكامل) للتطبيقات المعملية/الطبية، والفئة C2 (الخطأ ≤ ±0.01% من المدى الكامل) لقياسات الصناعة، والفئة C3 (الخطأ ≤ ±0.02% من المدى الكامل) لأجهزة الوزن المدنية.

• نوع الإشارة: اختر الإشارات التناظرية (0-5 فولت) لأجهزة الوزن المدنية، والإشارات الرقمية (I2C/RS485) للأجهزة الذكية، والطرازات المزودة بوحدات لاسلكية للسيناريوهات الخاصة بالإنترنت للأشياء (IoT).

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.

• إيجابي • فئة الحماية: ≥IP65 للبيئات الجافة داخل المباني، و≥IP67 للبيئات الرطبة/المعرضة للغسيل، و≥IP68 للبيئات تحت الماء أو شديدة التآكل.

3) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: اختر التثبيت بالبراغي لأجهزة الوزن المكتبية، والتركيب المضمن للأجهزة الذكية؛ وفي السيناريوهات المحدودة المساحة، أولِ أولوية للطرازات الصغيرة جدًا ذات الطول ≤30 مم.

• التوافق: تأكد من أن جهد مصدر طاقة الحساس ونوع الإشارة متوافقان مع وحدة التحكم، وفي حالة الطرازات الصغيرة جدًا، تحقق من تعريفات الدبابيس لتجنب أخطاء التوصيل التي قد تتسبب في تلف الوحدة. الحساس

4) تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادات: تتطلب الصناعات الغذائية والدوائية شهادة FDA/GMP، وتحتاج سيناريوهات القياس إلى شهادة CMC، بينما تتطلب المنتجات المصدرة شهادة OIML.

• وظائف خاصة: اختر النماذج ذات زمن الاستجابة ≤3 مللي ثانية للفرز عالي السرعة، والنماذج المزودة بتقنية إنترنت الأشياء والتي تتمتع بتيار انتظار ≤10 مايكرو أمبير للسيناريوهات منخفضة الطاقة، والنماذج المتكاملة الخالية من الخيوط والزوايا الميتة للسيناريوهات الصحية.

ملخص

تتمتع خلايا الحمل ذات الشعاع المتوازي بمزايا أساسية تتمثل في "دقة عالية في الأحمال الخفيفة، مقاومة مستوية للانحراف عن المركز، وسهولة في الدمج"، وتحل بشكل أساسي مشكلات مثل الوزن الدقيق في النطاقات الصغيرة، وانحراف المواد عن مركز الحمل، 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 والوظائف الإضافية؛ أثناء الاستخدام، يجب تجنب تجاوز الحد الأقصى للحمل والصدمات الجانبية، واتباع مواصفات المعايرة الدورية بدقة لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل. وهي مناسبة لأجهزة الوزن ذات الأحمال الخفيفة، والمعدات الأوتوماتيكية، وصناعات الأغذية والأدوية، وغيرها، وتشكل الحل الأمثل للاستشعار في سيناريوهات الوزن ذات المدى الصغير والسطح المستوي.

عرض التفاصيل

المواصفات