مستشعر قوة من النوع S CZL302AC

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

تصميم الهيكل: يعتمد هيكلًا متكاملًا مرنًا على شكل حرف S (بسمك 5-30 مم، وطول 30-200 مم)، مع توزيع مركّز ومتوازن للإجهاد، ويدعم القوة في كلا الاتجاهين (يمكن قياس كل من الشد والضغط)، ويتميز بقدرات قوية على مقاومة الالتواء والقوى العرضية (يمكنه تحمل قوى عرضية تصل إلى ±10٪ - ±15٪ من الحمولة المقدرة)، وفعالية عالية في نقل القوة.

• الأداء الدقيق: تتراوح مستويات الدقة من C2 إلى C6، مع وصول الموديلات الشائعة إلى مستوى C3، وخطأ 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 ضئيل في الدقة في سيناريوهات القياس الديناميكية للأحمال الصغيرة والمتوسطة.

• المواد والحماية: يستخدم المطاط الشائع فولاذ سبائكي عالي القوة (مقاومة خضوع ≥850 ميجا باسكال) أو فولاذ مقاوم للصدأ من النوع 304/316L، معالج سطحيًا بالكهرسة أو الطلاء بالمسحوق (معالجة عزل لأنواع مقاومة التآكل)؛ 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)، بمدى قياس يتراوح بين 0.01 طن إلى 50 طن، وتتركز التطبيقات الاعتيادية 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 يتيح الاتصال المباشر بأجهزة الوزن، وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، الشاشات الصناعية اللمسية، وغيرها من الأجهزة.

• وظائف السلامة والحماية: يُدمج تعويض درجة حرارة ضمن نطاق واسع (-20℃~80℃)، ويحتوي على حماية من الحمل الزائد (120٪-200٪ من الحمولة المقدرة، وعادةً ما تكون 150٪ في سيناريوهات الشد)، وبعض الطُرز تشمل 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: وبالنظر إلى قيود أجهزة الاستشعار التقليدية التي يمكنها قياس القوة في اتجاه واحد فقط، فإن الهيكل على شكل حرف S يمكنه قياس كل من قوى الشد والضغط بدقة في آنٍ واحد (مثل تغيرات قيمة القوة أثناء رفع المواد وخفضها)، مما يستوفي الحاجة إلى مراقبة القوة ثنائية الاتجاه 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 نطاق الوزن الصغير من 0.1 طن إلى 5 طن، وبتحسين موقع لصق مقاييس الانفعال وتصميم إجهاد الجسم المرن، تم التحكم في خطأ القياس ضمن ±0.01٪ من المدى الكامل، مما يستوفي متطلبات الدقة العالية للتطبيقات ذات الأحمال الخفيفة في المختبرات وتجهيز الأغذية وغيرها.

• مراقبة تقلبات الشد الديناميكية: بزمن استجابة ≤ 6 مللي ثانية، يمكنه التقاط تقلبات الشد بدقة أثناء عمليات الإنتاج المستمرة للأسلاك والألواح البلاستيكية وغيرها، ويحل مشاكل جودة المنتج 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. المستخدم الخبرة

• سهولة التركيب: واجهات معيارية ذات خيوط/حلقات، مع أجزاء توصيل قياسية (مثل البراغي والمشابك)، ولا تتطلب أدوات تركيب خاصة. يمكن لشخص واحد إتمام تركيب وتحديد موقع مستشعر واحد خلال 15 دقيقة، مع متطلبات منخفضة لنعومة سطح التركيب (يكفي أن يكون خطأ النعومة ≤ 0.1 مم/متر).

• 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: يعزل الهيكل المغلق بشكل فعال الغبار والرطوبة، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤ 0.4٪؛ ويتيح التصميم الوحداتي للمكونات الأساسية ( أحزمة القياس ، وحدات الطرفية) استبدال الأعطال المحلية بشكل منفصل، مما يقلل من تكاليف الاستبدال الإجمالية.

• ملاحظات بيانات بديهية: تقلب بيانات القياس الثابتة ≤ ±0.005٪ من المدى الكامل، دون وجود تأخر ملحوظ في السيناريوهات الديناميكية؛ تأتي النماذج الرقمية مزودة بإشعارات إنذار مدمجة للإحمال، وانخفاض الجهد الكهربائي، وغيرها، وتُعرض بصريًا من خلال مؤشرات ضوئية أو واجهات برمجية لتسهيل وإسراع عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

• 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

• التحكم في شد الكابلات / الحبال: مراقبة الشد في آلات سحب الأسلاك في صناعات النسيج والكابلات. يتم توصيل أجهزة الاستشعار من النوع S على التوالي مع آلية الجر، لتوفير تغذية راجعة فورية لقيم الشد وتعديل سرعة الجر بشكل منسق لضمان قطر كابل موحد.

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

• مراقبة الشد لمعدات الرفع: التحكم بحد الحمل للرافعات الصغيرة والرافعات الكهربائية. يتم تركيبها بين الخطاف والذراع، وتفعل إنذارًا ويتم قطع التيار عند حدوث الحمل الزائد لضمان السلامة التشغيلية.

2) سيناريوهات الوزن المعلق

• وزن الخزانات أو القوارير المعلقة: وزن خزانات الخلط المعلقة في صناعتي الكيماويات والأعلاف. يتم تعليق مستشعر واحد أو مستشعرين بشكل متناظر لحل مشكلة نقص المساحة الأرضية، بدقة تصل إلى ±0.02% من المدى الكامل (FS).

• الوزن المعلق في معالجة الأغذية: الوزن والفرز المعلق في صناعات الذبح ومنتجات المياه. تتوافق طرازات الفولاذ المقاوم للصدأ (316L) مع معايير النظافة الغذائية، ويسهل تنظيفها وتعقيمها، وتناسب العمليات على خطوط 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 يناسب تصميم جسم المقياس، وتمتاز بمقاومة الصدمات وقدرتها على تحمل الأحمال اللحظية الزائدة أثناء عمليات الرفع.

• مقاييس الحزام/المقاييس الديناميكية: وحدات وزن ديناميكية لأنظمة النقل. يتم تركيبها على دعامات بكرات الحزام، وتحسب وزن المادة بشكل غير مباشر 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 صغيرة المدى وعالية الدقة (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 لأجهزة تعبئة الكبسولات الدوائية. تتوافق نماذج الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الدرجة الصحية مع معايير GMP، وتتحكم بدقة في ضغط التعبئة لضمان جرعة كبسولية موحدة.

• 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).

• المعالجة الوقائية: بالنسبة للتثبيت الخارجي، يجب إضافة غطاء ضد المطر؛ وفي البيئات الرطبة/المتآكلة، يجب وضع وصلة الكابل في صندوق تقاطع مقاوم للماء، ويمكن طلاء سطح المستشعر بزيت مضاد للتآكل من الدرجة الغذائية (للصناعة الغذائية).

2) المعايرة والتشغيل

• المعايرة الصفرية: شغّل الطاقة واترك الجهاز يسخن لمدة 15 دقيقة، ثم نفّذ أمر "المعايرة الصفرية"، وتأكد من أن الخرج الصفري ضمن ±0.002% من المدى الكامل (FS)، وإذا كان الانحراف كبيرًا جدًا، فتحقق مما إذا كانت هناك قوة جانبية في 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 (≤±0,02% FS للفئة C3).

• تصحيح ديناميكي: في السيناريوهات الديناميكية مثل مراقبة التوتر، قم بضبط تردد التصفية للعداد (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: بالنسبة لاختبارات المختبر، اختر الفئة C2 (الخطأ ≤ ±0,01% FS)؛ ولأغراض القياس الصناعي، اختر الفئة C3 (الخطأ ≤ ±0,02% FS)؛ وللمراقبة العامة، اختر الفئة C6 (الخطأ ≤ ±0,03% FS).

• نوع الإشارة: للأجهزة القياسية التقليدية، اختر الإشارات التناظرية (4 - 20 مللي أمبير)؛ للأنظمة الذكية، اختر الإشارات الرقمية (RS485)؛ وفي سيناريوهات إنترنت الأشياء الصناعية، اختر النماذج الذكية ذات الإرسال اللاسلكي (WiFi/4G).

2) الاختيار بناءً على قابلية التكيف مع البيئة

• درجة الحرارة: للحالات العادية (-20°م ~ 60°م)، اختر النماذج العادية؛ للحالات عالية الحرارة (60°م ~ 100°م)، اختر النماذج المُعوَّضة ضد الحرارة العالية؛ للحالات منخفضة الحرارة (-40°م ~ -20°م)، اختر النماذج المقاومة للبرودة الشديدة.

• الوسط: للبيئات الجافة، اختر الفولاذ السبائكي (طلاء سطحي بالمسحوق)؛ للصناعات الرطبة/الغذائية، اختر الفولاذ المقاوم للصدأ 304؛ للبيئات المعرضة للتآكل الكيميائي، اختر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. • فئة الحماية: للبيئات الداخلية الجافة، ≥IP65؛ للبيئات الخارجية/الرطبة، ≥IP67؛ للبيئات تحت الماء أو الغنية بالغبار، ≥IP68.

3) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: للحالات الخاضعة لقوة شد، اختر وصلة عينية؛ للحالات الخاضعة للضغط، اختر تثبيت برغي؛ للتطبيقات الخاضعة لقوى مائلة، اختر نماذج ذات دبابيس تحديد موقع؛ عند توفر مساحة محدودة، أولِ الطرز المدمجة ذات الطول ≤50 مم.

• التوافق: تأكد من أن إشارة المستشعر تتطابق مع بروتوكول الاتصال للعداد/PLC الموجود. عند عمل عدة مستشعرات معًا، اختر النماذج الرقمية التي تدعم إعداد العنوان لتجنب تعارض الإشارات.

4) تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادات: بالنسبة للبيئات المقاومة للانفجار، يُطلب شهادة Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4؛ وللصناعات الغذائية، يُطلب شهادة FDA/GMP؛ ولتطبيقات القياس، يُطلب شهادة CMC.

• الوظائف الخاصة: لمراقبة التوتر الديناميكي، اختر النماذج ذات زمن الاستجابة ≤5 مللي ثانية؛ للمراقبة عن بُعد، اختر النماذج المزودة بوحدة NB-IoT؛ للبيئات الصحية، اختر النماذج الصناعية ذات التلميع الخالي من الزوايا الميتة (Ra ≤0.8μm).

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 القوى في كلا الاتجاهين، والتثبيت في السيناريوهات المعقدة، والتحكم الدقيق تحت الأحمال الخفيفة. ويركز تجربة المستخدم على سهولة التشغيل، وغياب متاعب الصيانة، والقدرة العالية على التكيف مع مختلف السيناريوهات. عند اختيار خلية قياس الوزن، يجب أولاً توضيح المدى، والدقة، واتجاه القوة، والمتطلبات البيئية، ثم اتخاذ القرار بناءً على توافق 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 القياس تحت أحمال خفيفة، وتشكّل الحل الاستشعاري المفضل في سيناريوهات المراقبة المتوسطة والمنخفضة الحمولة ومراقبة القوى في الاتجاهين.

عرض التفاصيل

المواصفات