سنسور نیروی نوع S CZL302AC

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 سازه‌ای: از ساختار الاستومری S شکل یکپارچه (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 نیروهای عرضی دارد (می‌تواند نیروهای عرضی ±10% تا ±15% بار نامی را تحمل کند) و بازده انتقال نیروی بالایی دارد.

• عملکرد دقیق: سطوح دقت از C2 تا C6 را پوشش می‌دهد، مدل‌های رایج به دقت 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 برای بارهای کوچک و متوسط.

• مواد و حفاظت: الاستومر معمولاً از فولاد آلیاژی با استحکام بالا (استحکام تسلیم ≥850 مگاپاسکال) یا فولاد ضدزنگ 304/316L استفاده می‌کند و سطح آن با روکش نیکل یا پودر (پسیویت کردن برای انواع مقاوم در برابر خوردگی) پوشش داده می‌شود؛ سطح حفاظت معمولاً IP65/IP67 است و مدل‌های سفارشی‌سازی‌شده برای محیط‌های مرطوب می‌توانند به IP68 برسند 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: اندازه‌گیری کشش و فشار استاتیک/دینامیک را پشتیبانی می‌کند (زمان پاسخ ≤6ms)، با محدوده اندازه‌گیری در دامنه 0.01 تا 50 تن، که کاربردهای معمول در محدوده 0.1 تا 20 تن متمرکز شده‌اند و برخی مدل‌های با دقت بالا قادر به اندازه‌گیری محدوده‌های کوچک‌تری به میزان 0.001 تن هستند.

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

• عملکرد ایمنی و حفاظت: دارای جبران دمایی در محدوده دمایی گسترده (-20℃ تا 80℃)، دارای حفاظت در برابر بار اضافی (120٪ تا 200٪ بار نامی، معمولاً 150٪ در شرایط کششی) و برخی مدل‌ها دارای پین‌های مکان‌یاب ضدپیچش و طراحی 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 به‌دقت اندازه‌گیری کند (مانند تغییرات مقدار نیرو در هنگام بلند کردن و پایین آوردن مواد)، که نیاز به نظارت دوطرفه نیرو را در سناریوهایی مانند بلندکردن و کشش برآورده می‌کند.

• 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 چسباندن گیج کرنش و طراحی تنش الاستومر، خطای اندازه‌گیری در محدوده ±0.01%FS کنترل شده است و نیازهای دقت بالای کاربردهای بار سبک در آزمایشگاه‌ها، فرآوری مواد غذایی و غیره را برآورده می‌کند.

• پایش نوسانات پویای کشش: با زمان پاسخگویی ≤ 6 میلی‌ثانیه، قادر به ثبت دقیق نوسانات کشش در فرآیندهای تولید پیوسته کابل، فیلم و غیره است و مشکلات کیفیت محصول ناشی از کشش ناپایدار در صنایعی مانند نساجی و چاپ را حل می‌کند.

• 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.

3. کاربر تجربه

• راحتی نصب: رابط‌های استاندارد رزوه‌ای/حلقه‌ای، همراه با قطعات اتصال استاندارد (مانند بولت‌ها و زنجیره‌ها)، نیازی به ابزارهای نصب خاصی ندارند. یک نفر می‌تواند نصب و موقعیت‌یابی یک سنسور تکی را در عرض 15 دقیقه انجام دهد و نیازهای کمی نسبت به تخت‌بودن سطح نصب دارد (خطای تخت‌بودن ≤ 0.1 میلی‌متر بر متر 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 درزگیرشده به‌طور مؤثر از گرد و غبار و رطوبت جدا می‌شود، با نرخ متوسط سالانه خرابی ≤ 0.4٪؛ طراحی ماژولار قطعات اصلی ( کرنش‌سنج‌ها , بلوک‌های ترمینال) امکان تعویض جداگانه نقص‌های محلی را فراهم می‌کند و هزینه‌های کلی تعویض را کاهش می‌دهد.

• بازخورد داده به‌صورت شهودی: نوسان داده‌های اندازه‌گیری استاتیکی ≤ ±0.005%FS، بدون تأخیر قابل توجه در شرایط دینامیکی؛ مدل‌های دیجیتال دارای هشدارهای خطا در داخل خود برای شرایط بار بیش از حد، ولتاژ پایین و غیره هستند که به‌صورت بصری از طریق چراغ‌های نشانگر یا رابط‌های نرم‌افزاری ارائه می‌شوند و عیب‌یابی آسان و سریع را ممکن می‌سازند.

• 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 بر کشش ماشین‌های کشش سیم در صنایع نساجی و کابل. سنسورهای نوع S به‌صورت سری به مکانیزم کشش وصل می‌شوند و ارزش‌های کشش را به‌صورت زمان واقعی بازخورد داده و سرعت کشش را به‌صورت هماهنگ تنظیم می‌کنند تا قطر یکنواخت کابل تضمین شود.

• آزمون کشش مواد: اندازه‌گیری کشش مواد 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 بارگذاری بیش از حد، هشدار فعال شده و برق قطع می‌شود تا ایمنی عملیات تضمین شود.

2) سناریوهای وزن‌گیری آویزان

• وزن‌گیری مخزن یا هوپر 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 دسته‌بندی معلق در صنایع کشتار و فرآوری محصولات آبزیان. مدل‌های فولاد ضدزنگ (316L) مطابق با استانداردهای بهداشتی مواد غذایی هستند، به راحتی قابل تمیز کردن و ضدعفونی کردن بوده و برای عملیات خط تولید مناسب می‌باشند.

3) تولید دستگاه‌های توزین کوچک و متوسط

• ترازوهای قلابی/ترازوهای همراه: واحد حسگر اصلی برای ترازوهای قلابی 0.5 تن تا 20 تن. ساختار فشرده آن‌ها برای طراحی بدنه ترازو مناسب است و مقاومت ضربه‌ای آن‌ها امکان تحمل بار لحظه‌ای اضافی در عملیات بلند کردن را فراهم می‌کند.

• ترازوهای نوار نقاله/ ترازوهای پویا: ماژول‌های توزین پویا برای نوارهای نقاله. این ترازوها روی تکیه‌گاه غلتک نوار نقاله نصب می‌شوند و وزن ماده را به صورت غیرمستقیم با اندازه‌گیری کشش نوار 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 پزشکی توانبخشی (مانند آزمون نیروی اندام مصنوعی). مدل‌های کوچک‌تر و با دقت بالا (0.01 تن تا 1 تن) قادر به ثبت تغییرات ظریف 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 ماشین‌های پرکردن کپسول دارویی. مدل‌های استیل ضدزنگ هیجینیک با استاندارده GMP سازگار بوده و به‌طور دقیق فشار پرکردن را 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.

• درمان حفاظتی: برای نصب در فضای باز، باید یک پوشش ضدباران اضافه شود؛ در محیط‌های مرطوب یا خورنده، اتصال کابل را در جعبه تقسیم آب‌بندی قرار دهید و سطح سنسور را می‌توان با روغن ضدخوردگی مجاز مصرف غذایی پوشاند (برای صنعت مواد غذایی).

2) کالیبراسیون و راه‌اندازی

• کالیبراسیون صفر: دستگاه را روشن کنید و به مدت 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، وجود نیروی جانبی در نصب را بررسی کنید.

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

• عیب‌یابی پویا: در شرایط پویا مانند نظارت بر کشش، فرکانس فیلتر دستگاه را (5 تا 12 هرتز) تنظیم کنید تا تعادلی بین سرعت پاسخ‌دهی و پایداری داده‌ها برقرار شود و از هشدارهای کاذب ناشی از نوسانات 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.

• رده دقت: برای آزمایشگاه‌ها، رده C2 (خطا ≤ ±0.01%FS) را انتخاب کنید؛ برای متالوژی صنعتی، رده C3 (خطا ≤ ±0.02%FS) را انتخاب کنید؛ و برای نظارت عمومی، رده C6 (خطا ≤ ±0.03%FS) را انتخاب نمایید.

• نوع سیگنال: برای دستگاه‌های سنجش سنتی، سیگنال آنالوگ (4 تا 20mA) را انتخاب کنید؛ برای سیستم‌های هوشمند، سیگنال دیجیتال (RS485) را انتخاب کنید؛ و برای سناریوهای اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT)، مدل‌های هوشمند با انتقال بی‌سیم (WiFi/4G) را انتخاب نمایید.

2) انتخاب بر اساس سازگاری با محیط

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

• محیط: برای محیط‌های خشک، فولاد آلیاژی (با پوشش پودری سطحی) را انتخاب کنید؛ برای صنایع مرطوب/غذایی، فولاد ضدزنگ 304 را انتخاب کنید؛ برای محیط‌های خورنده شیمیایی، فولاد ضدزنگ 316L را انتخاب کنید. • کلاس حفاظت: برای محیط‌های داخلی خشک، ≥IP65؛ برای محیط‌های خارجی/مرطوب، ≥IP67؛ برای محیط‌های زیر آب یا پر از گردوغبار، ≥IP68.

3) نصب و سازگاری سیستم

• روش نصب: برای شرایط نیروی کششی، اتصال حلقه‌ای را انتخاب کنید؛ برای شرایط فشاری، تثبیت با پیچ را انتخاب کنید؛ برای کاربردهای نیروی مایل، مدل‌های مجهز به پین‌های موقعیت‌یاب را انتخاب کنید؛ برای فضاهای محدود، مدل‌های فشرده با طول ≤50mm اولویت دارند.

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

4) تأیید الزامات اضافی

• الزامات گواهی: برای سناریوهای ضد انفجار، گواهی Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4 مورد نیاز است؛ برای صنعت غذا، گواهی FDA/GMP مورد نیاز است؛ برای سناریوهای سنجش، گواهی CMC مورد نیاز است.

• 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 را انتخاب کنید؛ برای محیط‌های بهداشتی، مدل‌های درجه بهداشتی با پولیش بدون گوشه مرده (Ra ≤0.8μm) را انتخاب کنید.

خلاصه

سلول‌های بار نوع S با مزایای کلیدی «تحمل نیروی دوطرفه، نصب انعطاف‌پذیر و دقت بالا در بارهای سبک»، عمدتاً مشکلاتی مانند نظارت بر نیروی دوطرفه، نصب در شرایط پیچیده و کنترل دقیق در بارهای سبک را برطرف می‌کنند. تجربه کاربری بر عملکرد آسان، نگهداری بدون دردسر و سازگاری قوی با سناریوهای مختلف تمرکز دارد. هنگام انتخاب یک سلول بار، ابتدا باید محدوده، دقت، جهت نیرو و نیازهای 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 به‌طور منظم مراحل کالیبراسیون را به دقت دنبال نمود تا عملکرد پایدار در طول زمان تضمین شود. این محصول برای کاربردهایی مانند اندازه‌گیری کشش، تراز آویزان و تجهیزات وزن‌سنجی با بار سبک مناسب است و راه‌حل حسگری ترجیحی در سناریوهای نظارت بر بار متوسط و کم و نیروی دوطرفه محسوب می‌شود.

نمایش جزئیات

پارامترها