سنسور توزین تیر دارای مفصل CZL803

سلول بار تیرکنسول یک عنصر تشخیص حساس به نیرو است که بر اساس اصل مقاومت کرنشی عمل می‌کند و ساختار اصلی آن شامل یک بدن کشسان به شکل تیر کنسول است که یک سر آن ثابت و سر دیگر آزاد است. هنگامی که نیرویی به آن وارد می‌شود، تغییر شکل خمشی تیر باعث می‌شود که گیج کرنش تغییر مقاومت ایجاد کند که سپس به سیگنال‌های الکتریکی استاندارد تبدیل می‌شود. این دستگاه ترکیبی از مزایایی مانند ظرفیت بار متوسط، فضای نصب انعطاف‌پذیر و مقاومت قوی در برابر ضربه دارد و به‌طور گسترده در مواردی که نیروهای متمرکز با بار متوسط و پایین وجود دارد، مانند مخازن مواد صنعتی، مقیاس‌های سکویی و مقیاس‌های نواری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه توضیح دقیقی از ابعاد اصلی ارائه می‌شود تا نیازهای محصول انتخاب، ارزیابی فنی و تهیه راه‌حل پاسخ دهند:

1. ویژگی‌ها و عملکردهای اصلی محصول

ویژگی های اصلی

1) طراحی ساختاری: از ساختار تیر کنسولی یکپارچه استفاده می‌کند (ضخامت تیر 8 تا 50 میلی‌متر، طول 50 تا 300 میلی‌متر)، با چندین مجموعه سوراخ نصب در انتهای ثابت برای افزایش پایداری. تنش در انتهای تحت بار در بخش میانی تیر متمرکز است و امکان اندازه‌گیری بار متمرکز عمودی رو به پایین را فراهم می‌کند، با مقاومت ضربه‌ای برجسته (قابلیت تحمل ضربه لحظه‌ای 200% تا 300% بار نامی) و راندمان انتقال تنش بالا.

2) عملکرد دقیق: کلاس دقت از C3 تا C6 را پوشش می‌دهد، که مدل‌های رایج به C3 می‌رسند. خطای غیرخطی‌بودن ≤ ±0.02%FS، خطای تکرارپذیری ≤ ±0.01%FS، دریفت صفر ≤ ±0.003%FS/℃، و پایداری دقت آن در سناریوهای میانی با محدوده 50 کیلوگرم تا 5 تن، بهتر از سنسورهای مشابه است.

3) مواد و محافظت: بدنه الاستیک معمولاً از فولاد آلیاژی (Q235، 40CrNiMoA) یا فولاد ضدزنگ 304/316L ساخته می‌شود و سطح آن با پرداخت ماسه‌پاشی و زدودن زنگ + روکش نیکل (برای فولاد آلیاژی) یا عملیات پسیویت (برای فولاد ضدزنگ) پوشش داده می‌شود؛ درجه حفاظت معمولاً IP66/IP67 است و مدل‌های صنعتی سنگین می‌توانند به IP68 برسند که برای محیط‌های صنعتی پیچیده مانند محیط‌های گرد و غبار و مرطوب مناسب هستند.

4) سازگاری نصب: سر ثابت از طریق بولت یا جوشکاری قابل نصب است و سر تحت بار می‌تواند از طریق رزوه، فلنج یا سر فشاری به تجهیزات متصل شود و برای نصب در موقعیت‌های مختلف مانند پایین، کنار و غیره مناسب است. می‌توان از یک یا چند واحد به صورت موازی استفاده کرد که انعطاف‌پذیری بالایی در ترکیب فراهم می‌کند.

توابع اصلی

1) اندازه‌گیری نیروی میان‌محدوده: بر روی وزن‌گیری استاتیکی/شبه‌پویا در بارهای متوسط و کم (زمان پاسخگویی ≤ 7ms) تمرکز دارد، با محدوده‌ای در حدود 50 کیلوگرم تا 20 تن، و کاربردهای متداول آن عمدتاً در محدوده 1 تا 10 تن قرار دارند. برخی از مدل‌های سنگین‌کار را می‌توان تا 50 تن گسترش داد که نیازهای اکثر سناریوهای صنعتی با بار متوسط را برآورده می‌کند.

2) خروجی سیگنال استاندارد: سیگنال‌های آنالوگ (4-20mA، 0-5V، 0-10V) و سیگنال‌های دیجیتال (RS485/Modbus RTU) ارائه می‌دهد و برخی از مدل‌های صنعتی از پروتکل HART پشتیبانی می‌کنند که امکان اتصال مستقیم به PLC، DCS و سیستم‌های مدیریت وزن‌گیری را بدون نیاز به ماژول‌های شرطی سیگنال فراهم می‌کند.

3) عملکرد حفاظت ایمنی: دارای جبران‌سازی دمایی در محدوده وسیع دما (-20℃ ~ 80℃)، حفاظت در برابر بار بیش از حد (150% - 250% بار نامی، که در مدل‌های فولاد آلیاژی تا 300% می‌رسد)، مدل‌های ضد انفجار دارای گواهی Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6 هستند و برخی از مدل‌ها شامل اتصالات ضد کشیدگی کابل نیز می‌باشند.

4) قابلیت اطمینان بلندمدت: طول عمر خستگی ≥ 10⁶ سیکل بارگذاری، با د ریفت سالانه ≤ ±0.015%FS تحت بار نامی، مناسب برای سناریوهای عملیات مداوم بلندمدت مانند خطوط تولید صنعتی و نظارت بر مخازن مواد.

2. مشکلات اصلی حل‌شده

1) دشواری در نصب تجهیزات در لبه: با حل محدودیت سنسورهای سنتی که نیازمند نصب متقارن هستند، ساختار "یک سر ثابت" تیر کنسولی می‌تواند به‌طور مستقیم روی لبه پایینی تجهیزات یا جانب نگهدارنده نصب شود و مشکل عدم وجود فضای کافی برای نصب در مرکز تجهیزاتی مانند سیلوها و مقیاس‌های پلتفرمی را برطرف می‌کند.
2) اندازه‌گیری بار متمرکز در محدوده میانی: در محدوده میانی 1 تا 10 تن، از طریق طراحی بهینه‌شده تنش تیر، خطای اندازه‌گیری بار متمرکز در حدود ±0.02%FS کنترل می‌شود و نیازهای دقت در سناریوهای بار متوسط مانند دوزین صنعتی و وزن‌گیری محصول نهایی را برآورده می‌کند.

3) آسیب ناشی از بار ضربه‌ای دینامیکی: ویژگی‌های تغییر شکل بافر در تیر کنسولی الاستومر می‌تواند به‌طور مؤثر ضربه لحظه‌ای ناشی از ریزش مواد و ارتعاش تجهیزات را جذب کند و مشکلات آسیب پذیری زیاد و انحراف دقت سنسورهای سنتی در سناریوهای دینامیکی را حل می‌کند.

4) ترکیب چند سنسور برای وزن‌گیری: سنسورها سازگاری خوبی دارند (خطا ≤ ±0.01%FS برای یک سری)، قابلیت وزن‌گیری ترکیبی موازی 2 تا 4 عدد را دارند و مشکلات تجمیع وزن و یکنواختی دقت را در کاربردهایی با نیروهای توزیع‌شده مانند مقیاس‌های پلتفرم بزرگ و سیلوها حل می‌کنند.

5) سازگاری با محیط‌های صنعتی سخت: با استفاده از مواد فولاد آلیاژی تقویت‌شده و طراحی سطح حفاظتی IP67 و بالاتر، مشکلات خوردگی سنسور و ناهنجاری‌های سیگنال در محیط‌های دارای گرد و غبار (مانند معادن)، رطوبت (مانند صنایع شیمیایی) و خوردگی جزئی (مانند الکتروپلاستی) حل شده است.

۳. تجربه کاربر

1) انعطاف‌پذیری بالا در نصب: سوراخ‌های استاندارد شده در انتهای ثابت، با ساختارهای مختلف تجهیزات سازگار هستند و نیاز به ابزارهای موقعیت‌یابی حرفه‌ای را مرتفع می‌کنند. نصب و کالیبراسیون می‌تواند با استفاده از یک تراز سطح انجام شود و یک نفر می‌تواند در عرض ۲۰ دقیقه، عملیات ثبت و اتصال یک سنسور واحد را تکمیل کند.

2) عملکرد و کالیبراسیون آسان: از صفرکردن یک‌کلیدی در دستگاه توزین پشتیبانی می‌کند، فرآیند کالیبراسیون سه‌نقطه‌ای (25%، 50%، 100% بار نامی) برای سناریوهای میان‌محدوده مناسب است و مدل دیجیتالی می‌تواند از طریق نرم‌افزار کامپیوتر مرکزی، تنظیمات پارامترها و کالیبراسیون را به‌صورت ر mote انجام دهد.

3) هزینه نگهداری قابل کنترل: ساختار کاملاً درزبندی‌شده باعث کاهش نفوذ گرد و غبار می‌شود و نرخ متوسط خرابی سالانه ≤ ۰٫۵٪ دارد؛ قطعات اصلی ( کرنش‌سنج‌ها , ترمینال‌ها به صورت جداگانه بسته‌بندی شده‌اند و خرابی‌های محلی را می‌توان به صورت جداگانه تعمیر کرد بدون اینکه نیاز به تعویض کلی باشد.

4) بازخورد داده پایدار: نوسان داده‌های اندازه‌گیری ایستا ≤ ±0.005%FS، پاسخ سریع و بدون تأخیر در سناریوهای شبه پویا (مانند نوار نقاله); مدل دیجیتال دارای عملکرد تشخیص خطا داخلی است و هشدارهای لحظه‌ای را برای شرایط غیرعادی مانند بار بیش‌ازحد و کم‌ولتاژ فراهم می‌کند.

5) قابلیت ترکیب و سازگاری بالا: هنگامی که چندین سنسور به صورت موازی متصل می‌شوند، از توزیع خودکار بار پشتیبانی می‌کند و نیاز به استفاده از متعادل‌کننده اضافی را از بین می‌برد، با الزامات طراحی ترازوی پلتفرمی و سیلوهای با اندازه‌های مختلف سازگار است و دشواری یکپارچه‌سازی سیستم را کاهش می‌دهد.

4. سناریوهای کاربردی معمول

1) وزن‌کردن سیلوها/هپرهای صنعتی
• مخازن مواد اولیه شیمیایی: وزن‌کردن مخازن ذخیره مواد اولیه شیمیایی 1 تا 10 تنی، 2 تا 4 سنسور تیر کنسولی به‌صورت متقارن روی پایه کف مخزن نصب می‌شوند، جنس فولاد آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی است، حفاظت IP67 برای محیط مرطوب کارگاه مناسب است و دقت ±0.02%FS اندازه‌گیری دقیق موجودی را تضمین می‌کند.
• هاپرهای خوراک/آرد: وزن‌گیری هاپرهای دوزبنده در صنعت فرآوری غلات، سنسورها در پایه‌های نگهدارنده در قسمت پایینی هاپر نصب می‌شوند، طراحی ضد ضربه در برابر اثرات سقوط مواد مقاومت می‌کند و همراه با سیستم کنترل، تغذیه دقیق را محقق می‌سازد.

2) وزن‌گیری ترازوی نواری/ناول‌ها
• مقیاس‌های نوار صنعتی: وزن‌گیری نوارهای حمل مواد دسته‌ای در معادن و نیروگاه‌ها، سنسورها روی پایه غلتک نصب می‌شوند و بار ترکیبی نوار و مواد را تحمل می‌کنند، با زمان پاسخگویی ≤ 7ms مناسب برای سناریوهای حمل مستمر، و دقت اندازه‌گیری ±0.1%.

• نقاله: مورد استفاده برای وزن‌گیری و دسته‌بندی در خط تولید در صنایع الکترونیک و مواد غذایی. سنسورها در پایین نقاله تعبیه شده‌اند تا وزن محصول را به‌صورت بلادرنگ تشخیص داده و با مکانیزم دسته‌بندی تعامل داشته باشند. دقت متوسط نیازهای تولید انبوه را برآورده می‌کند.

3) ترازوهای کامیون‌های کوچک و متوسط/ترازوهای سکوهایی

• مقیاس پلتفرم کارگاهی: مقیاس پلتفرم چرخش کارگاهی 1-5 تنی. چهار سنسور تیر برش در چهار گوشه بدنه مقیاس نصب شده‌اند. سر ثابت به زمین محکم شده و سر تحمل بار، بار بدنه مقیاس را تحمل می‌کند. قابلیت مقاومت در برابر بار غیرمرکزی، دقت یکنواخت در اندازه‌گیری وزن در موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌کند.

• مقیاس کامیون بارگیر (فواره): دستگاه قابل حمل برای وزن‌کری بارگیر. سنسورها روی دسته فک بارگیر نصب شده‌اند تا بار عمودی کالاها را تحمل کنند. جنس فولاد آلیاژی مقاوم در برابر ضربه است و برای نیازهای وزن‌گیری پویا در حین عملیات بارگیر مناسب است.

4) کنترل نیروی تجهیزات اتوماسیون

• نظارت بر فشار تجهیزات کششی: کنترل فشار دستگاه‌های کوچک کششی. سنسورها بین سر کششی و بدنه دستگاه نصب شده‌اند تا ارزش نیروی کششی را به‌صورت لحظه‌ای بازخورد دهند و از آسیب دیدن قالب به دلیل بار اضافی جلوگیری کنند. دقت ±0.01%FS کیفیت کشش را تضمین می‌کند.

• کنترل نیرو در مونتاژ ربات: نظارت بر فشار در فرآیند مونتاژ ربات‌های صنعتی. سنسورهای برش پرتو در انتهای بازوی ربات تعبیه شده‌اند تا فشار مونتاژ را تشخیص داده و نیروی عمل را تنظیم کنند، مناسب برای مونتاژ قطعات خودرو و اجزای الکترونیکی.

5) کاربردهای صنایع ویژه

• سناریوهای ضد انفجار: تجهیزات وزن‌سنجی ضد انفجار برای صنایع معادن زغال‌سنگ و نفت و گاز. سنسورهای برش پرتو با استاندارد Ex d IIB T4 ضد انفجار استفاده شده و در جعبه‌های وزن‌سنجی ضد انفجار نصب می‌شوند تا الزامات ایمنی محیط‌های انفجاری را برآورده کنند.

• محیط‌های خورنده: تجهیزات وزن‌سنجی برای صنایع آبکاری و شیمیایی. سنسورها از فولاد ضدزنگ 316L با پوشش غیرفعال‌سازی سطحی ساخته شده‌اند که در برابر اسیدها و بازها مقاومت می‌کنند و برای کاربردهایی مانند تشخیص غلظت محلول آبکاری و وزن‌گیری مواد شیمیایی مناسب هستند.

5. دستورالعمل استفاده (راهنمای عملی)

1) فرآیند نصب

• آماده‌سازی: سطح نصب را تمیز کنید (مطمئن شوید که سطح صاف، عاری از روغن و خطای تراز ≤0.1mm/m باشد)، ظاهر سنسور را بررسی کنید (بدون تغییر شکل در بدنۀ تیر و بدون آسیب به کابل) و پیچ‌های نصب با مشخصات M12-M24 را برحسب محدوده انتخاب کنید.

• موقعیت‌یابی و ثابت‌سازی: انتهای ثابت سنسور را با پیچ به پایه تجهیزات محکم کنید تا مطمئن شوید کاملاً ثابت و بدون شلّی است؛ انتهای تحمل‌کنندۀ بار باید به ساختار بار منطبق باشد تا اطمینان حاصل شود که بار به‌صورت عمودی به بدنۀ تیر وارد می‌شود و از ایجاد نیروهای جانبی و پیچشی جلوگیری شود.

• مشخصات سیم‌کشی: برای سیگنال‌های آنالوگ، از اصل سیم‌کشی "قرمز - منفی برق، مشکی - منفی برق، سبز - مثبت سیگنال، سفید - منفی سیگنال" استفاده کنید؛ برای سیگنال‌های دیجیتال، اتصال را برحسب پین‌های مربوطه به پروتکل Modbus انجام دهید؛ سیم‌کشی باید از منابع قوی تداخل مانند مبدل‌های فرکانسی دور باشد و فاصله حداقل 15 سانتی‌متر باشد.

• درمان حفاظتی: برای نصب در فضای باز، باید یک پوشش باران اضافه شود؛ در محیط مرطوب، اتصالات کابل باید با جعبه اتصال ضد آب درزگیری شوند؛ در محیط خورنده، باید یک پوشش ضد خوردگی خاص روی سطح غیر تحمل‌کننده بار سنسور اعمال شود.

2) کالیبراسیون و راه‌اندازی

• کالیبراسیون صفر: دستگاه را روشن کنید و به مدت 30 دقیقه گرم کنید، سپس دستور «کالیبراسیون صفر» را اجرا کنید تا اطمینان حاصل شود که خروجی صفر در محدوده ±0.002%FS قرار دارد. اگر انحراف بیش از حد باشد، بررسی کنید که آیا نصب محکم انجام شده و یا نیروی جانبی وجود دارد.

• کالیبراسیون بار: وزنه‌های استاندارد معادل 25%، 50% و 100% بار نامی را به ترتیب قرار دهید، مقادیر سیگنال خروجی در هر نقطه را ثبت کنید، خطای خطی را از طریق نرم‌افزار کالیبراسیون اصلاح کنید و اطمینان حاصل کنید که خطای هر نقطه بار کمتر یا مساوی مقدار مجاز کلاس C3 (±0.02%FS) باشد.

• آزمون خطی: به‌صورت یکنواخت ۵ نقطه آزمون در محدوده اندازه‌گیری انتخاب کنید تا خطی‌بودن سیگنال خروجی بررسی شود. خطای خطی نباید بیشتر از ±0.015%FS باشد تا ثبات دقت کامل محدوده در بخش میانی تضمین شود.

3) نگهداری دوره‌ای

• بازرسی منظم: هر ماه گرد و روغن روی سطح سنسور را پاک کنید و محکم‌بودن پیچ‌های ثابت‌کننده را بررسی نمایید؛ هر سه ماه یک‌بار کالیبراسیون نقطه صفر انجام دهید و هر سال یک‌بار کالیبراسیون تمام محدوده و آزمون عملکرد را تکمیل کنید.

• بررسی خرابی: هنگامی که داده‌ها تغییر مسیر دهند، ابتدا ولتاژ تغذیه را بررسی کنید (باید در محدوده پایدار 12-24 ولت DC باشد)؛ هنگامی که نمایش عدد غیرعادی است، از وجود بار زیاد (عبور از 300% بار نامی ممکن است باعث آسیب شود) یا تغییر شکل تیر اطمینان حاصل کنید و در صورت لزوم سنسور را تعویض نمایید.

6. روش انتخاب (تطابق دقیق با نیازها)

1) تعیین پارامترهای اصلی

• انتخاب محدوده: مدلی با محدوده 1.3 تا 1.6 برابر بار حداکثر واقعی انتخاب کنید (به عنوان مثال برای بار حداکثر 5 تن، می‌توان از سنسور 6.5 تا 8 تن استفاده کرد) تا برای بار ضربه‌ای و حاشیه ایمنی ذخیره وجود داشته باشد.

• کلاس دقت: کلاس C3 (خطا ≤ ±0.02%FS) را برای متالوژی صنعتی، کلاس C6 (خطا ≤ ±0.03%FS) را برای نظارت عمومی و مدل کلاس C3 با زمان پاسخگویی ≤ 7ms را برای توزین پویا انتخاب کنید.

• نوع سیگنال: سیگنال‌های آنالوگ (4-20mA) را برای سیستم‌های کنترل سنتی، سیگنال‌های دیجیتال (RS485) را برای سیستم‌های هوشمند و مدل‌های مجهز به ماژول انتقال بی‌سیم را برای سناریوهای اینترنت اشیاء صنعتی انتخاب کنید.

2) انتخاب بر اساس سازگاری محیطی

• دما: در شرایط عادی از مدل‌های معمولی (-20°C تا 60°C)، در شرایط دمای بالا از مدل‌های جبران‌کننده دمای بالا (60°C تا 120°C) و در شرایط دمای پایین از مدل‌های مقاوم در برابر سرما (-40°C تا -20°C) استفاده کنید.

• محیط کاری: در محیط‌های خشک از فولاد آلیاژی (با روکش نیکل)، در محیط‌های مرطوب/کمی خورنده از فولاد ضدزنگ 304 و در محیط‌های بسیار خورنده (محلول‌های اسیدی-قاعدی) از فولاد ضدزنگ 316L استفاده کنید.

• کلاس حفاظت: ≥IP66 برای محیط‌های خشک داخلی، ≥IP67 برای محیط‌های بیرونی/مرطوب و ≥IP68 برای محیط‌های زیر آب یا پر از گردوغبار.

3) نصب و سازگاری سیستم

• روش نصب: برای نصب تجهیزات در پایین دستگاه از بولت ثابت استفاده کنید و برای نصب در کنار دستگاه از اتصال فلنجی استفاده نمایید؛ هنگام استفاده از چندین سنسور در یک سیستم توزین، مدل‌های دیجیتالی را انتخاب کنید که از کدگذاری آدرس پشتیبانی می‌کنند تا از تداخل سیگنال جلوگیری شود.

• سازگاری: اطمینان حاصل کنید که سیگنال سنسور با پروتکل ارتباطی کنتور/PLC موجود مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، برای PLC سیمنس، مدل‌هایی را که از پروتکل Profibus پشتیبانی می‌کنند، اولویت دهید تا دشواری یکپارچه‌سازی کاهش یابد.

4) تأیید الزامات اضافی

• الزامات گواهی‌نامه: سناریوهای ضد انفجار به گواهی‌نامه مربوطه با رده ضد انفجار نیاز دارند (Ex d I برای معادن زغال‌سنگ، Ex ia IIC T6 برای صنایع شیمیایی)، سناریوهای متراژ به گواهی‌نامه CMC نیاز دارند و محصولات صادراتی به گواهی‌نامه OIML نیاز دارند.

• ویژگی‌های خاص: برای وزن‌کری دینامیکی، باید نوع تقویت‌شده مقاوم در برابر ضربه (بار ضربه‌ای ≥300%FS) انتخاب شود؛ برای نظارت از راه دور، مدل مجهز به ماژول NB-IoT/LoRa باید انتخاب گردد؛ برای سناریوهای دمای بالا، باید مدل اختصاصی با تراشه جبران دما انتخاب شود.

خلاصه

سلول بار تیرکنسول دارای مزایای اصلی «دقت در محدوده متوسط، نصب انعطاف‌پذیر و مقاومت قوی در برابر ضربه» است و عمدتاً مشکلاتی نظیر نصب لبه‌ای تجهیزات، اندازه‌گیری بار متمرکز و حفاظت در برابر ضربه پویا را در سناریوهای صنعتی با بار متوسط حل می‌کند. تجربه کاربری بر نصب آسان، نگهداری بدون دغدغه و سازگاری خوب با سیستم متمرکز است. هنگام انتخاب مدل، ابتدا باید چهار الزام اصلی محدوده، دقت، محل نصب و محیط را مشخص کرد و سپس بر اساس سازگاری با سیستم و عملکردهای اضافی تصمیم‌گیری کرد؛ در حین استفاده باید از نیروی جانبی و بارگذاری بیش از حد اجتناب شود و دستورالعمل‌های کالیبراسیون دوره‌ای به دقت رعایت گردد تا عملکرد پایدار بلندمدت تضمین شود. این محصول برای مخازن مواد صنعتی، مقیاس‌های نواری، دستگاه‌های وزن‌سنج کوچک و متوسط و سایر حوزه‌ها مناسب است و راه‌حل اصلی حسگری در سناریوهای وزن‌دهی صنعتی با بار کم تا متوسط محسوب می‌شود.