سنسور وزن‌سنجی تیر کنسولی CZL803KB

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 به آن وارد می‌شود، تغییر شکل خمشی تیر باعث می‌شود که گیج کرنش، تغییرات مقاومتی 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، ترازوهای سکویی و ترازوهای نواری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه جزئیات از ابعاد اصلی ارائه شده است تا نیازهای محصول انتخاب، ارزیابی فنی و تهیه راه‌حل پاسخ دهند:

1. ویژگی‌ها و عملکردهای اصلی محصول

ویژگی های اصلی

1)طراحی سازه‌ای: از ساختار تیر کنسولی یکپارچه (ضخامت تیر 8-50 میلی‌متر، طول 50-300 میلی‌متر) استفاده می‌کند، با چندین مجموعه سوراخ نصب در انتهای ثابت جهت 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 (توانایی تحمل ضربه لحظه‌ای 200% تا 300% بار نامی) و کارایی بالا در انتقال تنش.

2) عملکرد دقیق: رده دقت از C3 تا C6 را شامل می‌شود، با مدل‌های رایج که به C3 دست می‌یابند. خطای غیرخطی‌بودن ≤±0.02%FS، خطای تکرارپذیری ≤±0.01%FS، دریفت صفر ≤±0.003%FS/℃، و پایداری دقت برتر از سنسورهای مشابه در سناریوهای میانی با محدوده 50 کیلوگرم تا 5 تن.

3) مواد و محافظت: بدنه کششی معمولاً از فولاد آلیاژی (Q235، 40CrNiMoA) یا فولاد ضدزنگ 304/316L استفاده می‌کند، و سطح آن با پرداخت ماسه‌پاشی و ضدزنگ‌زدایی + روکش نیکل (برای فولاد آلیاژی) یا پسیویت (برای فولاد ضدزنگ) پوشش داده می‌شود؛ درجه حفاظت معمولاً IP66/IP67 است و مدل‌های صنعتی سنگین می‌توانند به IP68 دست یابند که برای محیط‌های صنعتی پیچیده مانند گردوغبار و رطوبت 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: تمرکز بر وزن‌گیری استاتیک/شبه‌دینامیک بارهای متوسط و کم (زمان پاسخ ≤7ms)، با محدوده اندازه‌گیری از 50 کیلوگرم تا 20 تن. کاربردهای معمولی عمدتاً در محدوده 1 تا 10 تن قرار دارند و برخی مدل‌های سنگین می‌توانند تا 50 تن گسترش یابند و نیازهای اکثر سناریوهای صنعتی با بار متوسط را برآورده کنند.

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

3) عملکرد حفاظت ایمنی: دارای جبران دمایی در محدوده دمایی گسترده (-20℃ تا 80℃)، دارای محافظت در برابر بار اضافی (150٪ تا 250٪ بار نامینال، و تا 300٪ برای مدل‌های فولاد آلیاژی)، مدل‌های ضد انفجار دارای گواهی Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6، و برخی از مدل‌ها شامل اتصالات ضد کشیدگی کابل هستند.

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

2. مشکلات اصلی حل‌شده

1) دشواری در نصب تجهیزات در لبه: برای رفع محدودیت سنسورهای سنتی که نیاز به نصب متقارن دارند، ساختار "ثابت در یک سر" تیر دو طرفه می‌تواند مستقیماً روی لبه پایینی تجهیزات یا کناره نگهدارنده نصب شود، که مشکل عدم وجود فضای کافی برای نصب در مرکز تجهیزاتی مانند سیلوها و ترازوهای پلتفرمی را حل می‌کند.

2) اندازه‌گیری بار متمرکز با محدوده متوسط: در بازه میان‌محدوده ۱ تا ۱۰ تن، از طریق طراحی بهینه‌شده تنش تیر، خطای اندازه‌گیری بار متمرکز در حدود ±0.02%FS کنترل شده است و نیازمندی‌های 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 دارای سازگاری خوب (خطا ≤ ±0.01%FS برای یک دسته) هستند، قابلیت ترکیب موازی ۲ تا ۴ عدد را دارند و مشکلات همپوشانی وزن و یکنواختی دقت در سناریوهایی با نیروهای توزیع‌شده مانند مقیاس‌های پلتفرم بزرگ و سیلوها را حل می‌کنند.

5) سازگاری با محیط‌های صنعتی سخت: با تقویت مواد فولاد آلیاژی و طراحی سطح حفاظتی IP67 و بالاتر، مشکلات خوردگی سنسور و ناهنجاری‌های سیگنال در محیط‌های دارای گرد و غبار (مانند معادن)، رطوبت (مانند کارخانجات شیمیایی) و خوردگی جزئی (مانند آبکاری) 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 ساده: پشتیبانی از صفر کردن یک‌دکمه‌ای دستگاه توزین، فرآیند کالیبراسیون سه‌نقطه‌ای (25٪، 50٪، 100٪ بار نامی) مناسب سناریوهای میان‌برد است و مدل دیجیتالی می‌تواند از طریق نرم‌افزار کامپیوتر مرکزی به‌صورت ر mote تنظیمات پارامترها و کالیبراسیون را تکمیل کند.

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 استاتیکی ≤ ±0.005%FS، پاسخ سریع و بدون تأخیر در سناریوهای شبه پویا (مانند نوار نقاله)؛ مدل دیجیتالی دارای تابع تشخیص خطا درونی است و هشدارهای لحظه‌ای را برای شرایط غیرعادی مانند بار بیش از حد و ولتاژ پایین ارائه می‌دهد.

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 توزین سیلوهای/هپرهای صنعتی
• مخازن مواد اولیه شیمیایی: توزین مخازن ذخیره‌سازی مواد اولیه شیمیایی 1 تا 10 تنی، 2 تا 4 سنسور تیر کنسولی به‌صورت متقارن روی پایه زیر مخزن نصب می‌شوند، جنس فولاد آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی، حفاظت IP67 مناسب محیط مرطوب کارگاه 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 تسمه‌ها و نوار نقاله‌ها
• ترازوی صنعتی تسمه‌ای: وزن‌گیری نوارهای حمل مواد دسته‌جمعی در معادن و نیروگاه‌ها، سنسورها روی پایه غلتک نصب می‌شوند و بار ترکیبی نوار و مواد را تحمل می‌کنند، زمان پاسخگویی ≤ 7ms مناسب سناریوهای انتقال مداوم است و دقت اندازه‌گیری ±0.1% می‌باشد.

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

3) ترازوی کامیون‌های کوچک و متوسط / 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 (فیلکس): دستگاه قابل حمل برای وزن‌گیری با فیلکس. سنسورها روی دسته شاخه‌های فیلکس نصب شده‌اند که بار عمودی کالاها را تحمل می‌کنند. از فولاد آلیاژی ساخته شده، مقاوم در برابر ضربه و مناسب نیازهای وزن‌گیری پویا در عملیات فیلکس.

4) کنترل نیروی تجهیزات اتوماسیون

• نظارت بر فشار تجهیزات کششی: کنترل فشار دستگاه‌های کششی کوچک. سنسورها بین سر کششی و بدنه دستگاه نصب شده‌اند که می‌توانند مقدار 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 طول فرآیند مونتاژ ربات‌های صنعتی. سنسورهای برش پرتو در انتهای بازوی ربات تعبیه شده‌اند که قادر به تشخیص فشار مونتاژ و تنظیم نیروی عمل هستند و برای مونتاژ قطعات خودرو و مؤلفه‌های الکترونیکی مناسب هستند.

5) کاربردهای صنایع خاص

• 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. سنسورهای ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ 316L دارای پسیویت شده سطحی هستند، مقاوم در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی، و برای کاربردهایی مانند تشخیص غلظت محلول آبکاری و توزین مواد شیمیایی مناسب می‌باشند.

5. دستورالعمل استفاده (راهنمای عملی)

1) فرآیند نصب

• آماده‌سازی: سطح نصب را تمیز کنید (اطمینان حاصل کنید که سطح صاف، عاری از روغن و خطای تراز آن ≤0.1mm/m است)، ظاهر سنسور را بررسی کنید (بدنه پرتو بدون تغییر شکل و کابل بدون آسیب)، 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 متصل کنید تا اطمینان حاصل شود که به‌خوبی و بدون شلگی ثابت شده است؛ سر تحمل بار باید در تماس نزدیک با ساختار بارگذاری باشد تا اطمینان حاصل شود که بار به‌صورت عمودی بر روی بدنه تیر اعمال می‌شود و از ایجاد نیروهای جانبی و پیچشی جلوگیری شود.

• مشخصات سیم‌کشی: برای سیگنال‌های آنالوگ، اصل سیم‌کشی «قرمز - منبع +، مشکی - منبع -، سبز - سیگنال +، سفید - سیگنال -» را رعایت کنید؛ برای سیگنال‌های دیجیتال، اتصال را مطابق پین‌های مربوطه در پروتکل Modbus انجام دهید؛ سیم‌کشی باید از منابع تداخل قوی مانند مبدل‌های فرکانسی دور نگه داشته شود و فاصله آن ≥۱۵ 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 عیب‌یابی

• 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: پنج نقطه آزمون را به‌صورت یکنواخت در محدوده انتخاب کنید، خطی‌بودن سیگنال خروجی را بررسی کنید و خطای خطی نباید از ±0.015%FS بیشتر باشد تا از پایداری دقت کامل محدوده در بخش میانی اطمینان حاصل 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 خطا: هنگامی که داده‌ها نوسان دارند، ابتدا ولتاژ تغذیه را بررسی کنید (باید در محدوده پایدار 12-24 ولت مستقیم باشد)؛ هنگامی که خواندن داده غیرعادی است، بار زیاد (بالاتر از 300٪ بار نامی که ممکن است باعث آسیب شود) یا تغییر شکل تیر را بررسی کنید و در صورت لزوم 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 با محیط

• 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 نیازمند گواهی‌نامه مربوط به رده ضد انفجار (Ex d I برای معادن زغال‌سنگ، Ex ia IIC T6 برای صنایع شیمیایی) هستند، سناریوهای اندازه‌گیری نیازمند گواهی CMC و محصولات صادراتی نیازمند گواهی OIML می‌باشند.

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

خلاصه

تیر کنسولی سلول‌های بار دارای مزایای اصلی «دقت در محدوده متوسط، نصب انعطاف‌پذیر و مقاومت قوی در برابر ضربه» هستند و عمدتاً به مسائلی مانند نصب لبه‌ای تجهیزات، اندازه‌گیری بار متمرکز و حفاظت در برابر ضربه دینامیکی در سناریوهای صنعتی با بار متوسط می‌پردازند. تجربه کاربری بر روی 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 سیستم و عملکردهای اضافی تصمیم‌گیری انجام شود؛ در طول استفاده باید از نیروی جانبی و بارگذاری بیش از حد اجتناب کرد و دستورالعمل‌های کالیبراسیون دوره‌ای باید به دقت رعایت شود تا عملکرد پایدار در طول زمان تضمین گردد. این محصول مناسب مخازن مواد صنعتی، مقیاس‌های نواری، دستگاه‌های وزن‌سنجی کوچک و متوسط و سایر حوزه‌هاست و راه‌حل اصلی حسگری در سناریوهای وزن‌سنجی صنعتی با بار کم تا متوسط محسوب می‌شود.