سلول بار S-type CZL301

معرفی محصول

سلول بار نوع S یک عنصر تشخیصی حساس به نیرو است که مبتنی بر اصل کرنش-مقاومتی است و ساختار اصلی آن را یک الاستومر S شکل متقارن تشکیل می‌دهد. هنگامی که تحت نیرو قرار می‌گیرد، تغییر شکل کششی یا فشاری الاستومر باعث تغییر مقاومت در گیج کرنشی می‌شود که این تغییرات سپس به سیگنال‌های الکتریکی استاندارد تبدیل می‌شوند. این دستگاه ترکیبی از مزایایی مانند تحمل نیروی دوطرفه، نصب انعطاف‌پذیر و دقت پایدار را دارد و به‌طور گسترده در سناریوهای اندازه‌گیری نیروهای کششی، فشاری و ترکیبی در بارهای متوسط و کم استفاده می‌شود. جزئیات زیر از بعد ابعاد اصلی ارائه شده‌اند تا به نیازهای محصول انتخاب، ارزیابی فنی و تهیه راه‌حل پاسخ دهند:

1. ویژگی‌ها و عملکردهای محصول

ویژگی های اصلی

• طراحی ساختاری: از ساختار یکپارچه الاستومری S شکل (ضخامت 5-30 میلی‌متر، طول 30-200 میلی‌متر) استفاده می‌کند که توزیع تنش در آن متمرکز و متقارن است، قابلیت تحمل نیروی دوطرفه (هم کشش و هم فشار قابل اندازه‌گیری است) را دارد، توانایی بالایی در مقابله با پیچش و نیروی عرضی دارد (می‌تواند نیروهای عرضی معادل ±10٪ تا ±15٪ بار نامی را تحمل کند) و بازده انتقال نیروی بالایی دارد.

• عملکرد دقیق: درجه‌های دقت از C2 تا C6 را شامل می‌شود که مدل‌های رایج به C3 می‌رسند، خطای غیرخطی ≤±0.02%FS، خطای تکرارپذیری ≤±0.01%FS، دریفت صفر ≤±0.003%FS/℃ و تضعیف کم دقت در سناریوهای اندازه‌گیری پویا بار کم و متوسط.

• مواد و حفاظت: الاستومر معمولاً از فولاد آلیاژی با استحکام بالا (استحکام تسلیم ≥850MPa) یا فولاد ضدزنگ 304/316L ساخته می‌شود و سطح آن با روکش نیکل یا پاشش پلاستیک (پسیویشن برای انواع مقاوم در برابر خوردگی) پوشانده شده است؛ سطح حفاظت معمولاً IP65/IP67 است و مدل‌های سفارشی‌سازی‌شده برای محیط‌های مرطوب می‌توانند به IP68 دست یابند که برای محیط‌های صنعتی عمومی و برخی محیط‌های خاص مناسب هستند.

• سازگاری نصب: هر دو انتها با ساختارهای رزوه داخلی، رزوه خارجی یا حلقه بلندکننده طراحی شده‌اند و روش‌های مختلف نصب از جمله قلاب، حلقه بلندکننده و فلنج را پشتیبانی می‌کنند، فضای نصب انعطاف‌پذیر دارند، در شرایط نیروی چند جهته مانند عمودی، افقی و مایل قابل استفاده هستند و عمدتاً به صورت مستقل استفاده می‌شوند.

توابع اصلی

• اندازه‌گیری نیروی دوطرفه: قابلیت اندازه‌گیری کشش و فشار استاتیک/دینامیک (زمان پاسخ ≤6ms)، با محدوده اندازه‌گیری از 0.01t تا 50t، که کاربردهای معمول در محدوده 0.1t تا 20t متمرکز شده است و برخی مدل‌های با دقت بالا قادر به اندازه‌گیری در محدوده‌های کوچک‌تر تا 0.001t هستند.

• خروجی سیگنال استاندارد: سیگنال‌های آنالوگ (4-20mA، 0-5V، 0-10V) و سیگنال‌های دیجیتال (RS485/Modbus RTU) ارائه می‌دهد و برخی مدل‌های هوشمند از پروتکل Profibus پشتیبانی می‌کنند که امکان اتصال مستقیم به تجهیزات توزین، PLCها، صفحه‌نمایش‌های لمسی صنعتی و سایر دستگاه‌ها را فراهم می‌آورد.

• عملکرد ایمنی و حفاظت: فناوری جبران دمایی در محدوده وسیع دما (-20℃ تا 80℃) را در خود دارد، دارای حفاظت در برابر بار اضافی (120% تا 200% بار نامی، معمولاً 150% در شرایط کششی) بوده و برخی مدل‌ها دارای پین‌های موقعیت‌یاب ضدپیچش و اتصالات ضدکشیدگی کابل هستند.

• پایداری بلندمدت: طول عمر خستگی ≥10⁶ سیکل بارگذاری، دریفت سالانه ≤±0.02%FS تحت بار نامی، مناسب برای سناریوهای نظارت بر نیرو به صورت متناوب یا پیوسته.

2. مشکلات اصلی حل‌شده

• دشواری در اندازه‌گیری نیروی دوطرفه: با رفع محدودیت سنسورهای سنتی که تنها قادر به اندازه‌گیری نیرو در یک جهت هستند، ساختار S شکل می‌تواند به‌طور همزمان نیروهای کششی و فشاری را با دقت اندازه‌گیری کند (مانند تغییرات مقدار نیرو در حین بلند کردن و پایین آوردن مواد)، و بدین ترتیب نیاز به نظارت بر نیروی دوطرفه در کاربردهایی مانند بلندکردن بار و کشش را برآورده می‌سازد.

• سازگاری با سناریوهای پیچیده نصب: با روش‌های اتصال انعطاف‌پذیر و ساختاری فشرده، چالش‌های نصب در تجهیزات با فضای محدود و نیروی چند زاویه‌ای را حل می‌کند کاربرد (مانند وزن‌کردن هاپرهای مایل و نظارت بر کشش خطوط نوار نقاله آویزان)، که نیاز به اصلاح گسترده ساختار تجهیزات را از بین می‌برد.

• دقت ناکافی در بارهای سبک/محدوده کوچک: در محدوده کوچک 0.1 تا 5 تن، با بهینه‌سازی موقعیت اتصال و طراحی تنش الاستومر، کرنش‌سنج‌ها خطای اندازه‌گیری در حدود ±0.01%FS کنترل شده است و نیازهای دقت بالا در کاربردهای بار سبک در آزمایشگاه‌ها، فرآوری مواد غذایی و غیره را برآورده می‌کند.

• پایش نوسانات پویای کشش: با زمان پاسخگویی ≤ ۶ میلی‌ثانیه، قادر است نوسانات کشش را در فرآیندهای تولید پیوسته کابل، فیلم و غیره به‌دقت ثبت کند و مشکلات کیفیت محصول ناشی از کشش ناپایدار را در صنایعی مانند نساجی و چاپ حل کند.

• مشکلات سازگاری در همکاری چند دستگاه: خروجی سیگنال استاندارد و پشتیبانی از پروتکل‌های متعدد، موانع اتصال به سیستم‌های کنترل مختلف (مانند PLC سری S7 زیمنس و DCS دلتا) را رفع می‌کند و خطاهای تبدیل سیگنال و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

۳. تجربه کاربر

• راحتی نصب: رابط‌های رزوه‌دار/حلقه‌ای استاندارد، همراه با قطعات اتصال استاندارد (مانند پیچ‌ها و زنجیربندی‌ها)، نیازی به ابزارهای نصب خاصی ندارند. یک نفر می‌تواند نصب و موقعیت‌یابی یک سنسور تکی را در عرض ۱۵ دقیقه انجام دهد و نیازهای نسبتاً پایینی نسبت به تخت‌بودن سطح نصب دارد (خطای تخت‌بودن ≤0.1mm/m کافی است).

• عملکرد و کالیبراسیون: پشتیبانی از صفرکردن یک‌دکمه‌ای روی دستگاه توزین، ساده‌سازی فرآیند کالیبراسیون دو نقطه‌ای (فقط نیاز به وزنه‌های استاندارد ۱۰٪ و ۱۰۰٪ بار نامی دارد) و مدل‌های دیجیتالی که می‌توانند از طریق برنامه موبایل یا رایانه میزبان به‌صورت دور از دستگاه کالیبره شوند و امکان انجام سریع عملیات توسط افراد غیرمتخصص را فراهم می‌کنند.

• هزینه تعمیر و نگهداری قابل کنترل: ساختار آب‌بندی شده به‌طور مؤثر گرد و غبار و رطوبت را از خود دور می‌کند و نرخ متوسط سالانه خرابی ≤0.4٪ دارد؛ طراحی ماژولار قطعات اصلی (گیج‌های کرنش، بلوک‌های ترمینال) اجازه تعویض جداگانه خرابی‌های محلی را می‌دهد و هزینه تعویض کلی را کاهش می‌دهد.

• بازخورد داده به‌صورت شهودی: نوسان داده‌های اندازه‌گیری ایستا ≤±0.005%FS، بدون تأخیر قابل توجه در شرایط پویا؛ مدل‌های دیجیتال دارای هشدار خطا در برابر بار بیش‌ازحد، ولتاژ پایین و غیره به‌صورت داخلی هستند که از طریق چراغ‌های نشانگر یا رابط‌های نرم‌افزاری به‌صورت بصری نمایش داده می‌شوند و عیب‌یابی آسان و سریع را فراهم می‌کنند.

• سازگاری انعطاف‌پذیر با سناریوهای مختلف: همان سنسور می‌تواند بدون تعویض سخت‌افزار، بین حالت‌های اندازه‌گیری کششی/فشاری تغییر حالت دهد و نیاز تجهیزات مشترک در فرآیندهای چندگانه را برآورده کند و از میزان استفاده از تجهیزات بیشتر می‌شود.

4. سناریوهای کاربردی معمول

1) سناریوهای اندازه‌گیری کششی/کشش

• کنترل کشش کابل/طناب: نظارت از کشش ماشین‌های کشیدن سیم در صنایع نساجی و کابل. سنسورهای نوع S به‌صورت سری به مکانیزم کشش متصل می‌شوند و بازخورد لحظه‌ای از مقادیر کشش ارائه می‌دهند و سرعت کشش را به‌صورت هماهنگ تنظیم می‌کنند تا قطر یکنواخت کابل تضمین شود.

• آزمون کششی مواد: اندازه‌گیری کشش توسط دستگاه‌های آزمون مواد در آزمایشگاه‌ها. مدل‌های دقت C2 می‌توانند نیازهای آزمون مقاومت کششی موادی مانند سیم‌های فلزی و فیلم‌های پلاستیکی را برآورده کنند، با خطای تکرارپذیری داده‌ها ≤±0.01%.

• نظارت بر کشش تجهیزات بلندبر: کنترل محدودیت بار برای جرثقیل‌های کوچک و وینچ‌های برقی. این حسگر بین قلاب و بازو نصب می‌شود و در صورت بیش‌بار، هشدار فعال شده و برق قطع می‌شود تا ایمنی عملیات تضمین شود.

2) سناریوهای وزن‌گیری آویزان

• وزن‌گیری هوپر/مخزن آویزان: وزن‌گیری مخازن دوزینگ آویزان در صنایع شیمیایی و خوراک دام. یک یا دو سنسور به صورت متقارن آویزان و نصب می‌شوند تا مشکل عدم وجود فضای کافی در کف حل شود، با دقتی تا ±0.02%FS.

• توزین معلق در فرآوری مواد غذایی: توزین و جداسازی معلق در صنایع کشتار و فرآوری محصولات آبزیان. مدل‌های ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ (316L) استانداردهای بهداشتی مواد غذایی را رعایت می‌کنند، قابلیت تمیزکاری و ضدعفونی آسان دارند و برای عملیات خط مونتاژ مناسب هستند.

3) تولید دستگاه‌های توزین کوچک و متوسط

• ترازوی قلابی/ترازوی قابل حمل: واحدهای احساسی اصلی برای ترازوی قلابی 0.5 تا 20 تنی. ساختار فشرده آن‌ها برای طراحی بدنه ترازو مناسب است و مقاومت ضربه‌ای آن‌ها امکان تحمل بارهای لحظه‌ای اضافی در عملیات بلندکردن را فراهم می‌کند.

• ترازوی نوار نقاله/ترازوی دینامیکی: ماژول‌های توزین دینامیکی برای نوارهای نقاله. این ماژول‌ها روی تکیه‌گاه غلتک نوار نقاله نصب می‌شوند و با اندازه‌گیری کشش نوار، وزن مواد را به‌صورت غیرمستقیم محاسبه می‌کنند و برای سناریوهای حمل و نقل مداوم مناسب هستند.

4) تجهیزات تحقیقات علمی و آزمایشگاهی

• آزمون بیومکانیکی: نظارت بر مقدار نیرو در تجهیزات توانبخشی پزشکی (مانند آزمون نیروی پروتز). مدل‌های با محدوده کوچک و دقت بالا (0.01 تن تا 1 تن) قادر به ثبت تغییرات ظریف مقدار نیرو هستند.

• کنترل نیرو در انتهای ربات‌ها: بازخورد نیرو برای مکانیسم گرفتن ربات‌های صنعتی. با اندازه‌گیری نیروی گرفتن، نیروی گیره تنظیم می‌شود تا از آسیب به قطعات شکننده (مانند شیشه و سرامیک) جلوگیری شود.

5) کاربردهای صنایع ویژه

• صنعت داروسازی: کنترل فشار دستگاه‌های پرکردن کپسول دارویی. مدل‌های استیل ضدزنگ از نوع بهداشتی استانداردهای GMP را رعایت می‌کنند و فشار پرکردن را به‌دقت کنترل می‌کنند تا دوز یکنواخت کپسول‌ها تضمین شود.

• صنعت چاپ و بسته‌بندی: نظارت بر کشش ماشین‌های چاپ فیلم. تنظیم لحظه‌ای سرعت باز و پیچیدن نوار از کشیدگی، تغییر شکل یا پارگی فیلم جلوگیری می‌کند و دقت چاپ را افزایش می‌دهد.

5. دستورالعمل استفاده (راهنمای عملی)

1) فرآیند نصب

• آماده‌سازی: نقاط اتصال نصب را تمیز کنید (بریدگی‌ها و لکه‌های روغن را بردارید)، ظاهر سنسور را بررسی کنید (بدون تغییر شکل الاستومر و بدون آسیب به کابل) و روش اتصال صحیح را مطابق جهت نیرو انتخاب کنید (در صورت کشش از حلقه بلندکش استفاده کنید و در صورت فشار، ثابت‌کردن با بولت).

• موقعیت‌یابی و ثبت: اطمینان حاصل کنید که بار به‌صورت محوری از طریق سنسور منتقل شود تا از نیروهای جانبی و پیچشی جلوگیری شود؛ هنگام سفت کردن بولت‌ها از گشتاورسنج استفاده کنید (برای سنسورهای فولاد آلیاژی ۱۰ تا ۳۰ نیوتن‌متر و برای فولاد ضدزنگ ۸ تا ۲۵ نیوتن‌متر پیشنهاد می‌شود) تا از سفت‌شدگی بیش از حد که می‌تواند باعث آسیب به رزوه‌ها شود، جلوگیری شود.

• مشخصات سیم‌کشی: برای سیگنال‌های آنالوگ، از قاعده «قرمز - منبع +، مشکی - منبع -، سبز - سیگنال +، سفید - سیگنال -» پیروی کنید؛ برای سیگنال‌های دیجیتال، اتصال را مطابق با تناظر پین‌های Modbus انجام دهید؛ کابل باید به‌خوبی ثابت شود تا از کشیده شدن آن با نیرو جلوگیری شود و سیم‌کشی باید از منابع تداخل قوی مانند مبدل‌های فرکانس (فاصله ≥ 20 سانتی‌متر) دور نگه داشته شود.

• پوشش حفاظتی: در نصب بیرونی، باید یک پوشش ضد باران اضافه شود؛ در محیط‌های مرطوب یا خورنده، اتصال کابل را در یک جعبه تقسیم آب‌بندی قرار دهید و سطح سنسور را می‌توان با روغن ضد خوردگی غذایی پوشاند (برای صنعت مواد غذایی).

2) کالیبراسیون و راه‌اندازی

• کالیبراسیون صفر: دستگاه را روشن کرده و 15 دقیقه گرم کنید، دستور «کالیبراسیون صفر» را اجرا کنید، خروجی صفر را در محدوده ±0.002%FS نگه دارید و در صورت بیش از حد بودن انحراف، بررسی کنید که آیا نیروی جانبی در محل نصب وجود دارد یا خیر.

• کالیبراسیون بار: به ترتیب وزنه‌های استاندارد معادل ۱۰٪، ۵۰٪ و ۱۰۰٪ بار نامی را قرار دهید، سیگنال‌های خروجی را در هر نقطه ثبت کنید، خطای خطی را از طریق نرم‌افزار کالیبراسیون اصلاح نمایید و اطمینان حاصل کنید که خطای به دست آمده کمتر یا مساوی مقدار مجاز سطح دقت مربوطه باشد (برای سطح دقت C3 مقدار آن ≤ ±0.02%FS است).

• عیب‌یابی پویا: در شرایط پویا مانند نظارت بر کشش، فرکانس فیلتر دستگاه را (۵ تا ۱۲ هرتز) تنظیم کنید تا تعادل مناسبی بین سرعت پاسخ‌دهی و پایداری داده‌ها برقرار شود و از هشدارهای کاذب ناشی از نوسانات با فرکانس بالا جلوگیری گردد.

3) نگهداری دوره‌ای

• بازرسی دوره‌ای: سطح سنسور را هر ماه تمیز کنید و بررسی نمایید که اتصالات رزوه‌ای شل نباشند؛ هر سه ماه یک‌بار کالیبراسیون صفر انجام دهید و هر سال یک‌بار کالیبراسیون کامل مقیاس انجام شود و داده‌های کالیبراسیون ثبت و برای مراجعه‌های آتی نگهداری شوند.

• بررسی خطا: هنگامی که داده‌ها انحراف پیدا می‌کنند، ابتدا ولتاژ تغذیه را بررسی کنید (باید در محدوده پایدار 12 تا 24 ولت مستقیم باشد)؛ در صورت عدم وجود خروجی سیگنال، کابل را از نظر قطع بودن و یا بار اضافی روی سنسور بررسی کنید (بار بیش از 200٪ بار نامی ممکن است باعث آسیب شود).

6. روش انتخاب (تطابق دقیق با نیازها)

1) تعیین پارامترهای اصلی

• انتخاب محدوده: مدل را بر اساس 1.2 تا 1.5 برابر مقدار حداکثر نیروی واقعی انتخاب کنید (به عنوان مثال، اگر حداکثر نیروی کششی 8 تن باشد، می‌توان از سنسور 10 تا 12 تنی استفاده کرد). در موارد کششی، باید 10٪ حاشیه بار اضافی نیز در نظر گرفته شود تا از آسیب ناشی از بارهای ضربه‌ای جلوگیری شود.

• کلاس دقت: برای آزمایشگاه‌ها از کلاس C2 (خطا ≤ ±0.01%FS) استفاده شود، برای سنجش‌های صنعتی از کلاس C3 (خطا ≤ ±0.02%FS) و برای نظارت عمومی از کلاس C6 (خطا ≤ ±0.03%FS). • نوع سیگنال: برای دستگاه‌های سنتی وزن‌گیری از سیگنال آنالوگ (4 تا 20 میلی‌آمپر) استفاده شود، برای سیستم‌های هوشمند از سیگنال دیجیتال (RS485) و برای سناریوهای اینترنت اشیا صنعتی از مدل‌های هوشمند با انتقال بی‌سیم (وای‌فای/4G) استفاده شود.

2) انتخاب بر اساس سازگاری با محیط

• دما: برای شرایط عادی (-20°C ~ 60°C) مدل‌های معمولی، برای شرایط دمای بالا (60°C ~ 100°C) مدل‌های جبران دمای بالا و برای شرایط دمای پایین (-40°C ~ -20°C) مدل‌های مقاوم در برابر سرما را انتخاب کنید.

• محیط کار: برای محیط‌های خشک از فولاد آلیاژی (با پوشش پودری سطحی)، در صنایع مرطوب/غذایی از فولاد ضدزنگ 304 و در محیط‌های خورنده شیمیایی از فولاد ضدزنگ 316L استفاده کنید.

• کلاس حفاظتی: برای محیط‌های خشک داخلی ≥IP65، برای محیط‌های خارجی/مرطوب ≥IP67 و برای محیط‌های زیر آب یا پر از گرد و غبار ≥IP68 در نظر بگیرید.

3) نصب و سازگاری سیستم

• روش نصب: در شرایط نیروی کششی از اتصالات حلقه‌ای، در شرایط فشار از بستن پیچ و مهره‌ای و در کاربردهای نیروی جانبی از مدل‌های مجهز به پین موقعیت‌یاب استفاده کنید؛ در فضاهای محدود، مدل‌های جمع‌وجور با طول ≤50 میلی‌متر را ترجیح دهید.

• سازگاری: اطمینان حاصل کنید که سیگنال سنسور با پروتکل ارتباطی دستگاه یا PLC موجود مطابقت داشته باشد. هنگامی که چندین سنسور با هم کار می‌کنند، مدل‌های دیجیتالی را انتخاب کنید که از تنظیم آدرس پشتیبانی کنند تا از تداخل سیگنال‌ها جلوگیری شود.

4) تأیید الزامات اضافی

• الزامات گواهی‌نامه: سناریوهای ضد انفجار به گواهی Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4 نیاز دارند، صنعت مواد غذایی به گواهی FDA/GMP و سناریوهای مترولوژی به گواهی CMC نیاز دارند.

• عملکردهای ویژه: برای نظارت پویا بر کشش، مدل‌هایی با زمان پاسخ ≤5ms را انتخاب کنید، برای نظارت از راه دور، مدل‌های مجهز به ماژول NB-IoT و برای کاربردهای بهداشتی، مدل‌های درجه بهداشتی با پولیش بدون گوشه مرده (Ra ≤0.8μm) را انتخاب کنید.

خلاصه

سلول‌های بار نوع S با مزیت‌های اصلی «تحمل نیروی دوطرفه، نصب انعطاف‌پذیر و دقت بالا در بارهای سبک»، عمدتاً مشکلاتی مانند نظارت بر نیروی دوطرفه، نصب در سناریوهای پیچیده و کنترل دقیق در بارهای سبک را برطرف می‌کنند. تجربه کاربری بر عملکرد آسان، نگهداری بدون دردسر و سازگاری قوی با شرایط مختلف تمرکز دارد. هنگام انتخاب یک سلول بار، ابتدا باید محدوده، دقت، جهت نیرو و الزامات محیطی را مشخص کرد و سپس بر اساس سازگاری سیستم و عملکردهای اضافی تصمیم‌گیری انجام شود. در حین استفاده، باید از نیروهای جانبی و بارهای بیش از حد اجتناب کرد و به طور منظم مراحل کالیبراسیون را به دقت دنبال نمود تا عملکرد پایدار در طول زمان تضمین شود. این محصول برای کاربردهایی مانند اندازه‌گیری کشش، وزن‌دهی آویزان و دستگاه‌های وزن‌کردن بار سبک مناسب است و راه‌حل ارجح برای سناریوهای نظارت بر بار متوسط تا پایین و نیروی دوطرفه محسوب می‌شود.

نمایش جزئیات

پارامترها