سنسور وزن کنسولی کش CZL801L2

سلول بار تیر کنسولی یک عنصر تشخیصی حساس به نیرو است که بر اساس اصل مقاومت کرنشی عمل می‌کند و ساختار اصلی آن شامل یک بدن کشسان به شکل تیر کنسولی است که یک سر آن ثابت و سر دیگر آزاد است. هنگامی که نیرویی وارد می‌شود، تغییر شکل خمشی تیر باعث می‌شود که گیج کرنش، تغییرات مقاومتی تولید 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 را دارد و به‌طور گسترده در سناریوهایی با بارهای متمرکز در سطوح متوسط و پایین، مانند مخازن مواد صنعتی، ترازوی صفحه‌ای و ترازوی نواری مورد استفاده قرار می‌گیرد. جزئیات زیر از بعد ابعاد اصلی ارائه شده‌اند تا نیازهای محصول انتخاب، ارزیابی فنی و تهیه راه‌حل پاسخ دهند:

1. ویژگی‌ها و مشخصات اصلی محصول

1) طراحی ساختاری: سازه‌ی تیر کنسول یکپارچه (ضخامت تیر 8 تا 50 میلی‌متر، طول 50 تا 300 میلی‌متر) را به کار می‌گیرد و در انتهای ثابت دارای چندین مجموعه سوراخ نصب است تا پایداری را افزایش دهد. تنش در انتهای تحمل نیرو در بخش میانی تیر متمرکز است و امکان اندازه‌گیری بارهای متمرکز عمودی رو به پایین را فراهم می‌کند و مقاومت ضربه‌ای برجسته‌ای دارد (توانایی تحمل ضربه‌های لحظه‌ای 200% تا 300% بار نامی) و بازده انتقال تنش بالایی دارد.

2) عملکرد دقیق: رده دقت از C3 تا C6 متغیر است و مدل‌های رایج به C3 می‌رسند. خطای غیرخطی‌بودن ≤ ±0.02%FS، خطای تکرارپذیری ≤ ±0.01%FS، دریفت صفر ≤ ±0.003%FS/℃ و پایداری دقت در سناریوهای میانی 50 کیلوگرم تا 5 تن برتر 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: پایان ثابت از محکم کردن بولت یا جوش پشتیبانی می کند و پایان نیروی حمل می تواند از طریق رشته ها، فلنج ها یا سر فشار متصل شود، مناسب برای نصب چند موقعیت در پایین، سمت و غیره تجهیزات است و می تواند به صورت جداگانه یا موازی با انعطاف پذیری ترکیبی بالا استفاده شود.

توابع اصلی

1) اندازه گیری نیروی متوسط: 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: این سیستم دارای تعویض دمایی طیف گسترده ای از دمای (-20 °C ~ 80 °C) ، دارای محافظت از بیش از حد (150٪ - 250٪ از بار نامی، مدل های فولاد آلیاژ می توانند 300٪ را به دست آورند) ، مدل های ضد انفجار توسط Ex d IIB T4 / Ex ia IIC T6 گواه

4)اعتماد پذیری بلند مدت : عمر خستگی ≥ 106 چرخه بار، با حرکت سالانه ≤ ± 0.015٪ FS تحت بار نامی، مناسب برای سناریوهای عملیات مداوم طولانی مدت مانند خطوط تولید صنعتی و نظارت تانک مواد.

2. مشکلات اصلی حل‌شده

1) دشواری در نصب تجهیزات در لبه: با حل محدودیت سنسورهای سنتی که نیاز به نصب متقارن دارند، ساختار "یک سر ثابت" تیر کنسولی می‌تواند به‌صورت مستقیم روی لبه پایینی تجهیزات یا کناره پایه نصب شود و مشکل عدم وجود فضای کافی برای نصب در مرکز تجهیزاتی مانند مخازن مواد و ترازوهای صفحه‌ای را برطرف می‌کند.

2) اندازه‌گیری بار متمرکز با محدوده متوسط: در بازه میانی 1 تا 10 تن، از طریق طراحی بهینه‌شده تنش در بدنه تیر، خطای اندازه‌گیری بار متمرکز در حدود ±0.02%FS کنترل می‌شود که نیازهای دقت در سناریوهای بار متوسط مانند دوزین صنعتی و وزن‌کردن محصول نهایی را برآورده می‌کند.

3) آسیب ناشی از بار ضربه 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 دارای هماهنگی خوبی هستند (خطا ≤ ±0.01%FS در یک سری تولید)، از ترکیب موازی 2 تا 4 عدد پشتیبانی می‌کنند و مشکلات ناشی از همپوشانی وزن و یکنواختی دقت را در سناریوهای دارای نیروهای توزیع‌شده مانند ترازوهای صفحه‌ای بزرگ و مخازن مواد 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 نصب استاندارد در انتهای ثابت، قابلیت تطبیق با ساختارهای مختلف تجهیزات را دارند و نیاز به ابزارهای تخصصی جهت موقعیت‌یابی را حذف می‌کنند. کالیبراسیون نصب با استفاده از تراز بوسیله یک نفر قابل انجام است و فرد می‌تواند در کمتر از 20 دقیقه عملیات ثبت و اتصال کابل‌کشی یک سنسور تکی را تکمیل کند.

2) عملکرد و کالیبراسیون ساده: پشتیبانی از صفرکردن یک‌دکمه‌ای دستگاه وزن‌سنج، فرآیند کالیبراسیون سه‌نقطه‌ای (25٪، 50٪، 100٪ بار نامینال) برای سناریوهای میان‌محدوده مناسب است و مدل دیجیتالی می‌تواند از طریق نرم‌افزار کامپیوتر مرکزی به‌صورت دوردست تنظیمات پارامترها و کالیبراسیون را تکمیل کند.

3) هزینه نگهداری قابل کنترل: ساختار کاملاً درزبندی‌شده، نفوذ گرد و غبار را کاهش می‌دهد و متوسط نرخ خرابی سالانه ≤ 0.5٪ است؛ 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 ثابت ≤ ±0.005%FS، با پاسخ سریع و بدون تأخیر در سناریوهای شبه‌پویا (مانند نوار نقاله)؛ مدل دیجیتال دارای قابلیت تشخیص خطا بوده و هشدارهای لحظه‌ای را در صورت بروز ناهنجاری‌هایی مانند بار بیش‌ازحد و کم‌ولتاژ ارائه می‌دهد.

5) قابلیت ترکیب و سازگاری بالا: هنگامی که چندین سنسور به‌صورت موازی متصل می‌شوند، امکان توزیع خودکار بار فراهم می‌شود و نیازی به استفاده از متعادل‌کننده اضافی نیست؛ این ویژگی با الزامات طراحی ترازوی پلتفرمی و مخازن مواد با ابعاد مختلف سازگار است و دشواری یکپارچه‌سازی سیستم را کاهش می‌دهد.

4. سناریوهای کاربردی معمول

1) وزن‌کردن مخازن/هاپرهای مواد صنعتی
• مخازن مواد اولیه شیمیایی: وزن‌کردن مخازن ذخیره‌سازی مواد اولیه شیمیایی 1 تا 10 تنی، با نصب متقارن 2 تا 4 سنسور تیر کنسولی روی پایه کف مخزن. جنس فولاد آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی بوده، حفاظت IP67 برای محیط مرطوب کارگاه مناسب است و دقت ±0.02%FS اطمینان از اندازه‌گیری دقیق موجودی را فراهم می‌کند.

• هاپرهای خوراک/آرد: وزن‌گیری هاپرهای دوزبندهی در صنعت فرآوری غلات، با سنسورهای نصب‌شده روی پایه‌های نگهدارنده در قسمت پایینی هاپر. طراحی ضدضربه، ضربه ناشی از ریزش مواد را تحمل می‌کند و همراه با سیستم کنترل، تغذیه دقیق را ممکن می‌سازد.

2) وزن‌گیری ترازوی نواری/ناول‌ها
• مقیاس‌های تسمه صنعتی: وزن‌گیری تسمه‌های حمل مواد دسته‌ای در معادن و نیروگاه‌ها، با سنسورهای نصب‌شده روی براکت غلتک، که بار ترکیبی تسمه و مواد را تحمل می‌کند. زمان پاسخگویی ≤ 7ms است و برای سناریوهای حمل مداوم مناسب است، با دقت اندازه‌گیری ±0.1%.

• نوار نقاله: مورد استفاده برای وزن‌گیری و دسته‌بندی در خط تولید در صنایع الکترونیک و مواد غذایی. سنسورها در پایین نوار نقاله تعبیه شده‌اند تا وزن محصولات را به‌صورت لحظه‌ای تشخیص داده و با مکانیزم دسته‌بندی ارتباط برقرار کنند. دقت در محدوده متوسط نیازهای تولید انبوه را برآورده می‌کند.

3) ترازوی کامیون‌های متوسط و کوچک/ترازوهای سکوهایی

• مقیاس پلتفرم کارگاهی: مقیاس پلتفرم چرخشی کارگاهی 1-5 تن. 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 بارهای 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 ثبت: سر ثابت سنسور را با استفاده از پیچ‌ها به پایه تجهیزات محکم کنید تا اطمینان حاصل شود که بدون شل شدن به خوبی ثابت شده است؛ سر تحمل بار باید به ساختار تحمل بار متصل شود تا اطمینان حاصل شود که بار به صورت عمودی بر روی تیر اعمال می‌شود و از اعمال 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.

• پوشش محافظتی: برای نصب در فضای باز، باید یک روپوش ضد باران اضافه شود؛ در محیط‌های مرطوب، اتصالات کابل باید با جعبه تقسیم آب‌بندی شوند؛ در محیط‌های خورنده، باید یک پوشش ضد خوردگی ویژه روی سطوح غیرقابل تحمل بار سنسور اعمال شود.

2) کالیبراسیون و راه‌اندازی

• کالیبراسیون صفر: دستگاه را روشن کرده و به مدت 30 دقیقه گرم کنید، سپس دستور «کالیبراسیون صفر» را اجرا کنید تا مطمئن شوید خروجی صفر در محدوده ±0.002%FS قرار دارد. در صورت بیش از حد بودن انحراف، بررسی کنید که آیا نصب محکم است و آیا نیروی جانبی وجود دارد یا خیر.

• 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: پنج نقطه آزمون را به‌طور یکنواخت در محدوده انتخاب کنید، خطی‌بودن سیگنال خروجی را بررسی کنید، خطای خطی باید ≤ ±0.015%FS باشد و از پایداری دقت کامل محدوده در بخش میانی اطمینان حاصل کنید.

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.

• رفع خطا: هنگامی که داده‌ها تغییر مکان می‌دهند، ابتدا ولتاژ منبع تغذیه را بررسی کنید (باید در محدوده پایدار 12-24 ولت مستقیم باشد)؛ هنگامی که خواندن داده غیرعادی است، از بار بیش از حد (عبور از 300% بار نامی که احتمال آسیب‌پذیری دارد) یا تغییر شکل تیر اطمینان حاصل کنید و در صورت نیاز سنسور را تعویض کنید.

6. روش انتخاب (تطابق دقیق با نیازها)

1) تعیین پارامترهای اصلی

• انتخاب محدوده: مدلی با محدوده‌ای 1.3 تا 1.6 برابر حداکثر بار واقعی را انتخاب کنید (به عنوان مثال، برای حداکثر بار 5 تن، می‌توان از سنسور 6.5 تا 8 تن استفاده کرد)، تا فضایی برای بار ضربه‌ای و حاشیه ایمنی در نظر گرفته شود.

• 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 قابلیت سازگاری محیطی

• دما: در شرایط عادی از مدل‌های معمولی استفاده کنید (-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 به 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 زیمنس، مدل‌هایی را که از پروتکل Profibus پشتیبانی می‌کنند به صورت اولویت‌دار انتخاب کنید 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 توزین پویا، نوع تقویت‌شده مقاوم در برابر ضربه (بار ضربه‌ای ≥300%FS) باید انتخاب شود؛ برای نظارت از راه دور، مدل‌های مجهز به ماژول NB-IoT/LoRa انتخاب شوند؛ برای شرایط دمای بالا، مدل‌های خاص مجهز به تراشه جبران‌سازی دمایی انتخاب گردند.

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.