خلية تحميل من النوع S CZL301

مقدمة المنتج

خلية الحمل من النوع S هي عنصر كشف حساس للقوة يستند إلى مبدأ المقاومة الانفعال، ويتكوّن هيكليًا من مطاط مرن على شكل حرف S متناظر. وعند تعرّضه لقوة ما، فإن التشوه المستعرض أو الانضغاطي للمطاط المرن يؤدي إلى تغيير مقاومة مقاييس الانفعال، والتي تُحوَّل بدورها إلى إشارات كهربائية قياسية. وتجمع هذه الخلية بين مزايا مثل تحمل القوى في الاتجاهين، والتركيب المرِن، والدقة المستقرة، وتُستخدم على نطاق واسع في سيناريوهات القياس الخاصة بالقوى الشدّية والانضغاطية والمختلطة ضمن الأحمال المتوسطة والمنخفضة. ويتم عرض التفاصيل التالية بدءًا من الأبعاد الأساسية لتلبية الاحتياجات المنتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1. الميزات والوظائف الخاصة بالمنتج

الميزات الأساسية

• التصميم الإنشائي: يعتمد هيكلًا متكاملًا مرنًا على شكل حرف S (بسمك 5-30 مم، وطول 30-200 مم)، مع توزيع مركّز ومتوازن للإجهاد، ويُمكنه دعم قوى ثنائية الاتجاه (يمكن قياس كل من الشد والضغط)، ويمتاز بقدرات قوية على مقاومة الالتواء والقوى العرضية (يمكنه تحمل قوى عرضية بنسبة ±10٪ إلى ±15٪ من الحمولة المصنفة)، وكفاءة عالية في نقل القوة.

• الأداء الدقيق: تغطي درجات الدقة الطيف من C2 إلى C6، وتصل الموديلات الشائعة إلى مستوى C3، مع خطأ عدم الخطية ≤±0.02٪ من المدى الكامل، وخطأ التكرار ≤±0.01٪ من المدى الكامل، وانحراف الصفر ≤±0.003٪ من المدى الكامل/درجة مئوية، مع ضعف التدهور في الدقة في سيناريوهات القياس الديناميكية للأحمال الصغيرة والمتوسطة.

• المواد والحماية: يُصنع المطاط الشبكي عادةً من فولاذ سبائكي عالي القوة (مقاومة خضوع ≥850 ميجا باسكال) أو من الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L، مع علاج السطح بالطلاء النيكلي أو الرش البلاستيكي (معالجة بياسة لأنواع مقاومة للتآكل)؛ ومستوى الحماية يكون عادةً IP65/IP67، ويمكن للنماذج المخصصة الخاصة بالبيئات الرطبة أن تصل إلى IP68، وهي مناسبة للبيئات الصناعية العامة وبعض البيئات الخاصة.

• توافق التركيب: تم تصميم الطرفين بخيوط داخلية أو خارجية أو هياكل حلق رفع، مما يدعم طرق تركيب مختلفة مثل الخطافات، وحلقات الرفع، والشفاه، مع مرونة في مساحة التركيب، وقادر على التكيف مع سيناريوهات قوى متعددة الاتجاهات مثل العمودية والأفقية والمائلة، ويُستخدم بشكل أساسي بشكل مستقل.

الوظائف الأساسية

• قياس القوة ثنائي الاتجاه: يدعم قياس الشد والضغط الثابت/الديناميكي (زمن الاستجابة ≤6 مللي ثانية)، مع نطاق قياس يتراوح بين 0.01 طن إلى 50 طن، وتتركز التطبيقات التقليدية في المدى من 0.1 طن إلى 20 طن، وبعض النماذج عالية الدقة قادرة على قياس مدى صغير يصل إلى 0.001 طن.

• إخراج إشارة قياسي: يوفر إشارات تناظرية (4-20 مللي أمبير، 0-5 فولت، 0-10 فولت) وإشارات رقمية (RS485/Modbus RTU)، وبعض النماذج الذكية تدعم بروتوكول Profibus، مما يسمح بالاتصال المباشر بأجهزة الوزن، وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، الشاشات الصناعية اللمسية، وأجهزة أخرى.

• وظائف السلامة والحماية: يحتوي على تعويض درجة حرارة ضمن مدى واسع (-20°م ~ 80°م)، ويتميز بحماية من الحمل الزائد (120% - 200% من الحمولة المصنفة، وعادةً ما تكون 150% في حالات الشد)، وبعض النماذج تحتوي على دبابيس تحديد مضادة للالتواء وتصميمات لمفاصل كابلات مقاومة للفصل.

• الاستقرار على المدى الطويل: عمر التعب ≥10⁶ دورة تحميل، والانحراف السنوي ≤±0.02% من المدى الكامل (FS) تحت الحمولة المصنفة، ومناسب لسيناريوهات المراقبة المتقطعة أو المستمرة للقوة.

2. المشاكل الأساسية التي تم حلها

• صعوبة في قياس القوة ثنائية الاتجاه: معالجةً لقيود أجهزة الاستشعار التقليدية التي يمكنها قياس القوة في اتجاه واحد فقط، فإن الهيكل على شكل حرف S قادر على قياس كل من قوى الشد والضغط بدقة في الوقت نفسه (مثل تغيرات قيمة القوة أثناء رفع وخفض المواد)، مما يستوفي متطلبات المراقبة الثنائية للقوة في سيناريوهات مثل الرفع والجر.

• القدرة على التكيف مع سيناريوهات التركيب المعقدة: بفضل طرق الاتصال المرنة والهيكل المدمج، فإنه يحل التحديات المتعلقة بالتركيب في المعدات ذات المساحة المحدودة والقوى المتعددة الزوايا التطبيق (مثل وزن الصوامع المائلة ومراقبة التوتر في خطوط النقل المعلقة)، ويُلغي الحاجة إلى تعديلات واسعة النطاق لهيكل المعدات.

• دقة غير كافية في الأحمال الخفيفة/المدى الصغير: في المدى الصغير من 0.1 طن - 5 طن، وبتحسين موقع الربط أحزمة القياس وتصميم إجهاد المطاط المرن، تم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.01% من المدى الكامل، لتلبية متطلبات الدقة العالية في تطبيقات الأحمال الخفيفة في المختبرات، ومعالجة الأغذية، إلخ.

• مراقبة تقلبات الشد الديناميكية: بزمن استجابة أقل من أو يساوي 6 مللي ثانية، يمكنه تسجيل تقلبات الشد بدقة أثناء عمليات الإنتاج المستمرة للأسلاك، والأفلام، وغيرها، مما يحل مشكلات جودة المنتجات الناتجة عن عدم استقرار الشد في صناعات مثل النسيج والطباعة.

• مشكلات التوافق عند التعاون بين معدات متعددة: توفر إخراج إشارة قياسي ودعم لبروتوكولات متعددة حلًا لعقبات الربط مع أنظمة التحكم من علامات تجارية مختلفة (مثل وحدات تحكم Siemens S7 series PLCs وأنظمة Delta DCS)، مما يقلل من الأخطاء والتكاليف الناتجة عن تحويل الإشارات.

3. تجربة المستخدم

• سهولة التركيب: واجهات معيارية ملولبة/حلقات، مع أجزاء توصيل قياسية (مثل البراغي والأقفال)، ولا تتطلب أدوات تركيب خاصة. يمكن لشخص واحد إكمال تركيب وتحديد موقع مستشعر واحد خلال 15 دقيقة، مع متطلبات منخفضة نسبيًا لنعومة سطح التركيب (خطأ النعومة ≤0.1 مم/م يكون كافيًا).

• التشغيل والمعايرة: يدعم عملية الصفر بنقرة واحدة على جهاز الوزن، ويُبسّط عملية المعايرة بنقطتين (ويتطلب فقط أوزانًا قياسية بنسبة 10% و100% من الحمولة المصنفة)، ويمكن معالجة النماذج الرقمية عن بُعد عبر تطبيق الهاتف أو الحاسوب الرئيسي، مما يمكّن غير المتخصصين من التشغيل بسرعة.

• تكلفة صيانة قابلة للتحكم: الهيكل المغلق يعزل الغبار والرطوبة بشكل فعال، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤0.4٪؛ التصميم الوحدوي للمكونات الأساسية (أجهزة قياس الإجهاد، كتل الطرفيات) يسمح باستبدال الأعطال المحلية بشكل منفصل، مما يقلل من تكاليف الاستبدال الشامل.

• ملاحظات بيانات بديهية: تقلّب البيانات القياسية الثابتة ≤±0.005% من المدى الكامل، مع عدم وجود تأخير واضح في السيناريوهات الديناميكية؛ وتشتمل النماذج الرقمية على تنبيهات عطل مدمجة للإحمال الزائد، والجهد المنخفض، إلخ، ويتم عرضها بصريًا من خلال مؤشرات ضوئية أو واجهات برمجية لتسهيل الاستكشاف وإصلاح الأخطاء بسرعة.

• قابلية التكيّف المرنة مع السيناريوهات المختلفة: يمكن لنفس المستشعر التبديل بين وضعَي القياس بالشد/الضغط دون الحاجة إلى استبدال العتاد، مما يستوفي متطلبات المعدات المشتركة متعددة العمليات ويعزز كفاءة استخدام المعدات.

4. حالات الاستخدام النموذجية

1) سيناريوهات قياس الشد/التوتر

• التحكّم في توتر الكابلات/الحبال: رصد توتر آلات سحب الأسلاك في صناعتي النسيج والكابلات. يتم توصيل مستشعرات النوع S على التسلسل مع آلية السحب، لتوفير معلومات فورية حول قيم التوتر وتعديل سرعة السحب بشكل منسق، بما يضمن انتظام قطر الكابل.

• اختبار الشد للمواد: قياس الشد للمواد باستخدام أجهزة اختبار في المختبرات. يمكن للنماذج الدقيقة من النوع C2 تلبية متطلبات اختبار مقاومة الشد للمواد مثل الأسلاك المعدنية وأغشية البلاستيك، مع خطأ تكرار البيانات ≤±0.01%.

• مراقبة التوتر في معدات الرفع: التحكم في حد الحمل للرافعات الصغيرة والرافعات الكهربائية. يتم تركيبها بين الخطاف والذراع، وتفعل إنذارًا ويتم قطع التيار عند تجاوز الحمولة لضمان السلامة التشغيلية.

2) سيناريوهات الوزن المعلق

• وزن الخزانات أو الق hopper المعلقة: وزن خزانات الخلط المعلقة في صناعتي الكيماويات والأعلاف. يتم تعليق مستشعر واحد أو مستشعران بشكل متماثر لحل مشكلة نقص المساحة الأرضية، بدقة تصل إلى ±0.02%FS.

• الوزن المعلق في معالجة الأغذية: الوزن والفرز المعلق في صناعات الذبح ومنتجات المياه. تلبي الموديلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (316L) معايير النظافة الغذائية، ويسهل تنظيفها وتعقيمها، وهي مناسبة لعمليات خط التجميع.

3) تصنيع أدوات القياس الصغيرة والمتوسطة

• مقاييس الخطاف/المقاييس المحمولة: وحدات استشعار أساسية لمقاييس الخطاف من 0.5 طن إلى 20 طن. وهي ذات هيكل مدمج مناسب لتصميم جسم المقياس، وتمتاز بمقاومة الصدمات وقدرتها على تحمل الأحمال الزائدة اللحظية أثناء عمليات الرفع.

• مقاييس الحزام/المقاييس الديناميكية: وحدات وزن ديناميكية لأنظمة النقل بالحزام. يتم تركيبها على دعامات بكرات الحزام، وتحسب بشكل غير مباشر وزن المواد من خلال قياس شد الحزام، مما يجعلها مناسبة للسценاريوهات النقل المستمر.

4) المعدات العلمية والأبحاث التجريبية

• الاختبارات البيوميكانيكية: مراقبة قيمة القوة لمعدات التأهيل الطبي (مثل اختبار قوة الأطراف الاصطناعية). يمكن للنماذج ذات المدى الصغير والدقة العالية (0.01 طن - 1 طن) التقاط التغيرات الدقيقة في قيمة القوة.

• التحكم في القوة عند نهاية الروبوتات: التغذية المرتدة للقوة لآلية الإمساك في الروبوتات الصناعية. من خلال قياس قوة الإمساك، يتم ضبط قوة التثبيت تجنباً لتلف القطع الحساسة (مثل الزجاج والخزف).

5) تطبيقات الصناعات الخاصة

• الصناعة الدوائية: التحكم في الضغط في آلات تعبئة الكبسولات الدوائية. تلبي النماذج المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والمناسبة للبيئة الصحية معايير الممارسات التصنيعية الجيدة (GMP)، وتتحكم بدقة في ضغط التعبئة لضمان تجانس جرعة الكبسولات.

• صناعة الطباعة والتغليف: مراقبة التوتر في آلات طباعة الأفلام. التعديل الفوري لسرعات الفك واللف يمنع تمدد الفيلم أو تشوهه أو انكساره، مما يحسن دقة الطباعة.

5. تعليمات الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: نظف نقاط الاتصال الخاصة بالتركيب (أزل الشوائب والبقع الزيتية)، وافحص مظهر المستشعر (لا تشوه في المطاط المرن، ولا تلف في الكابل)، وحدّد طريقة الاتصال الصحيحة وفقًا لاتجاه القوة (استخدم حلقة رفع للشد، وتثبيت بالبرغي للضغط).

• التموضع والتثبيت: تأكد من انتقال الحمولة على طول الاتجاه المحوري للمستشعر لتجنب القوى الجانبية والالتوائية؛ استخدم مفتاح عزم عند شد البراغي (يوصى بـ 10-30 نيوتن·متر للمستشعرات المصنوعة من سبائك الصلب، و8-25 نيوتن·متر للستينلس ستيل) لمنع الإفراط في الشد مما قد يتسبب في تلف الخيوط.

• مواصفات التوصيلات: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع القاعدة التالية: "الأحمر - مصدر الطاقة +، الأسود - مصدر الطاقة -، الأخضر - الإشارة +، الأبيض - الإشارة -"؛ وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بالتوصيل وفقًا لتوصيلات دبابيس Modbus؛ يجب تثبيت الكابل بشكل آمن لتجنب السحب القسري، ويجب إبعاد التوصيلات عن مصادر التداخل القوية مثل محولات التردد (المسافة ≥ 20 سم).

• معالجة الحماية: في حالة التركيب في الهواء الطلق، يجب إضافة غطاء واقٍ من المطر؛ وفي البيئات الرطبة/ال corrosive، يجب وضع وصلة الكابل داخل صندوق تقاطع مقاوم للماء، ويمكن طلاء سطح المستشعر بزيت مضاد للتآكل من الدرجة الغذائية (في الصناعة الغذائية).

2) المعايرة والتشغيل

• معايرة الصفر: شغّل الطاقة واترك الجهاز يسخن لمدة 15 دقيقة، ثم نفّذ أمر "معايرة الصفر"، وتأكد من أن خرج الصفر ضمن حدود ±0.002%FS، وإذا كانت الانحرافات كبيرة جدًا، فتحقق مما إذا كانت هناك قوة جانبية في مكان التركيب.

• معايرة التحميل: ضع أوزانًا قياسية بنسبة 10% و50% و100% من الحمولة المقدرة بالترتيب، وسجّل إشارات الخرج عند كل نقطة، وصحّح الخطأ الخطي من خلال برنامج المعايرة، وتأكد من أن الخطأ ≤ القيمة المسموح بها للمستوى الدقة المقابل (مستوى C3 ≤ ±0.02%FS).

• تصحيح ديناميكي: في السيناريوهات الديناميكية مثل مراقبة الشد، عدّل تردد تصفية الجهاز (5-12 هرتز) لتحقيق توازن بين سرعة الاستجابة واستقرار البيانات، وتجنب الإنذارات الكاذبة الناتجة عن التقلبات عالية التردد.

3) الصيانة الروتينية

• الفحص الدوري: نظّف سطح المستشعر شهريًا، وتفقّد ما إذا كان الاتصال الخيطي فضفاضًا؛ قم بمعايرة الصفر مرة كل ربع سنة، وأنجز معايرة المدى الكامل مرة واحدة سنويًا، وسجّل بيانات المعايرة للاسترشاد بها في المستقبل.

• معالجة الأعطال: عند حدوث انحراف في البيانات، قم أولاً بالتحقق من جهد مصدر الطاقة (يجب أن يكون مستقرًا بين 12-24 فولت تيار مستمر)؛ وعند عدم وجود إشارة خرج، تحقق مما إذا كان الكابل مقطوعًا أو ما إذا كان المستشعر مثقلاً بشكل زائد (قد يؤدي التحميل الزائد عن 200٪ من الحمولة المقدرة إلى تلفه).

6. طريقة الاختيار (مطابقة المتطلبات بدقة)

1) تحديد المعاملات الأساسية

• اختيار النطاق: اختر الطراز بناءً على 1.2 - 1.5 ضعف القيمة القصوى الفعلية للقوة (على سبيل المثال، إذا كانت القوة الشد القصوى 8 طن، يمكن اختيار مستشعر بسعة 10 - 12 طن). وفي حالات القوى الشد، يجب ترك هامش تحميل زائد إضافي بنسبة 10٪ لتجنب التلف الناتج عن الأحمال الصدمية.

• فئة الدقة: اختر الفئة C2 (الخطأ ≤ ±0.01%FS) لاختبارات المختبر، والفئة C3 (الخطأ ≤ ±0.02%FS) للقياسات الصناعية، والفئة C6 (الخطأ ≤ ±0.03%FS) للمراقبة العامة. • نوع الإشارة: اختر الإشارات التناظرية (4 - 20 مللي أمبير) للأجهزة التقليدية لقياس الوزن، والإشارات الرقمية (RS485) للأنظمة الذكية، والطُرز الذكية ذات الإرسال اللاسلكي (WiFi/4G) لسيناريوهات إنترنت الأشياء الصناعية.

2) الاختيار بناءً على قابلية التكيف مع البيئة

• درجة الحرارة: اختر النماذج العادية للظروف الطبيعية (-20°م ~ 60°م)، ونماذج التعويض عن درجات الحرارة العالية للظروف شديدة الحرارة (60°م ~ 100°م)، ونماذج مقاومة درجات الحرارة المنخفضة للظروف شديدة البرودة (-40°م ~ -20°م).

• الوسط: اختر الفولاذ السبائكي (المطلي بمسحوق على السطح) للبيئات الجافة، والفولاذ المقاوم للصدأ 304 للصناعات الرطبة/الغذائية، والفولاذ المقاوم للصدأ 316L للبيئات المعرّضة للتآكل الكيميائي.

• فئة الحماية: ≥IP65 للبيئات الداخلية الجافة، و≥IP67 للبيئات الخارجية/الرطبة، و≥IP68 للبيئات تحت الماء أو الغنية بالغبار.

3) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: اختر وصلات العين للظروف الخاضعة لقوى الشد، والتثبيت بالبراغي للظروف الخاضعة لقوى الضغط، والنماذج ذات الدبابيس التوجيهية للتطبيقات الخاضعة لقوى مائلة؛ وفي حالات المساحة المحدودة، أولِ الطرز المدمجة التي يقل طولها عن أو يساوي 50 مم.

• التوافق: تأكد من أن إشارة المستشعر متوافقة مع بروتوكول الاتصال للأداة/وحدة التحكم القائمة (PLC). عند عمل عدة مستشعرات معًا، اختر النماذج الرقمية التي تدعم إعداد العناوين لتجنب تعارض الإشارات.

4) تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادات: تتطلب السيناريوهات المقاومة للانفجار شهادة Ex ia IIC T6 / Ex d IIB T4، وتتطلب الصناعة الغذائية شهادة FDA / GMP، وتتطلب سيناريوهات القياس شهادة CMC.

• وظائف خاصة: اختر النماذج ذات زمن الاستجابة ≤5 مللي ثانية لمراقبة التوتر الديناميكي، والنماذج المزودة بوحدة NB-IoT للمراقبة عن بُعد، والنماذج ذات المواصفات الصحية المصنوعة بتقنية تلميع خالية من الزوايا الميتة (Ra ≤0.8μm) للتطبيقات الصحية.

ملخص

تتميز خلايا الحمل من النوع S بـ"تحمل القوى في الاتجاهين، والتثبيت المرن، والدقة العالية تحت الأحمال الخفيفة" كمزايا أساسية، وتُعالج بشكل أساسي قضايا مثل مراقبة القوة في الاتجاهين، والتثبيت في السيناريوهات المعقدة، والتحكم الدقيق تحت الأحمال الخفيفة. وتركز تجربة المستخدم على التشغيل السهل، وسهولة الصيانة، والقدرة العالية على التكيف مع مختلف السيناريوهات. عند اختيار خلية حمل، يجب أولاً تحديد المدى والدقة واتجاه القوة والمتطلبات البيئية، ثم اتخاذ القرار بناءً على التوافق مع النظام والوظائف الإضافية. أثناء الاستخدام، يجب تجنب القوى الجانبية والتحميل الزائد، واتباع إجراءات المعايرة الدورية بدقة لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل. وهي مناسبة للتطبيقات مثل قياس الشد، والوزن المعلق، وأجهزة الوزن ذات الحمولة الخفيفة، وتشكّل الحل الاستشعاري المفضل في سيناريوهات المراقبة المتوسطة والمنخفضة الحمولة ومراقبة القوى ثنائية الاتجاه.

عرض التفاصيل

المواصفات