المبادئ الأساسية والمشاكل الشائعة في ميزان متعدد الرؤوس

المؤلف: سمارتوي ميزان متعدد الرؤوس

عندما يتعلق الأمر بميزان متعدد الرؤوس، يعتقد الكثيرون أنه مجرد مستشعر يقيس بدقة الوزن الصافي للأجسام. في الواقع، هذا ليس صحيحًا تمامًا، ولا يزال يُستخدم في العديد من الصناعات. يشترك الميزان متعدد الرؤوس في المبادئ الأساسية مع مستشعرات المستوى التي تم شرحها سابقًا، لكنهما يختلفان في الشكل. يُعد الميزان متعدد الرؤوس، المستخدم في الإنتاج الصناعي وتطبيقات التقدم التكنولوجي المعاصر، واسع الانتشار. سأشرح بالتفصيل مبدأ عمل الميزان متعدد الرؤوس وتطبيقاته في شاحنات النقل الصغيرة في بلدي.

تعريف الميزان متعدد الرؤوس: الميزان متعدد الرؤوس هو جهاز يحوّل إشارة بيانات الجودة إلى إشارة إلكترونية قابلة للقياس بدقة. توجد اختلافات نوعية بين المعايير الوطنية القديمة والحديثة في العناصر الأساسية وطرق تقييم مؤشرات الأداء الرئيسية للميزان متعدد الرؤوس. تشمل الأنواع الرئيسية: النوع S، والنوع الكابولي، والنوع ذو الأذرع، والنوع ذو الحلقة المسطحة، والنوع ذو المنفاخ، والنوع الجسري، والنوع القرصي الأسطواني، وغيرها.

يعتمد مبدأ عمل الميزان متعدد الرؤوس على بنيتين أساسيتين: النوع الخطي والنوع الدوار (القرصي). يتكون الميزان متعدد الرؤوس من مسطرة منزلقة ومسطرة ثابتة (النوع الخطي) تتحركان بشكل نسبي، أو من دوار محرك وجزء ثابت (النوع الدوار). يُصنع هذان النوعان من أجهزة مزامنة مستشعرات الوزن باستخدام نفس تقنية التصنيع. في البداية، يستخدم الميزان متعدد الرؤوس مادة مانعة للتسرب للصق النحاس الموصل (بسماكة 0.04-0.05 مم) على صفيحة فولاذية أساسية مصنوعة من مواد موصلة غير مغناطيسية، مثل الفولاذ عالي الكربون أو الزجاج الرقائقي، ثم تُستخدم تقنية الطباعة الضوئية وفقًا لخطة التصميم. تقوم عملية الحفر التقني أو الكيميائي بحفر النحاس إلى لفائف ذات مظهر خشن، والتي تُعرف عمومًا باسم لفائف لوحة الدوائر المطبوعة.

يختلف تصميم ملفات المحرك في الميزان ذي الطول الثابت عن تصميمها في الميزان ذي الطول المتغير، حيث تكون ملفات الدوار والجزء الثابت للمحرك متصلة، بينما تكون ملفات الميزان ذي الطول المتغير والجزء الثابت للمحرك مجزأة. تُقسم الملفات إلى مجموعتين حسب الجزء، وتُرتب بحيث تفصل بينهما زاوية طور يسارية مقدارها 7 درجات في المساحة الداخلية. يُعرف مبدأ عمل الميزان متعدد الرؤوس أيضًا باسم ملفات الجيب وجيب التمام.

تُعادل اللفات المستمرة والمجزأة للمُزامِن الحثي اللفات الأولية والثانوية للمُحَوِّل، وتعمل وفقًا للمبادئ الأساسية للمجالات المغناطيسية المتناوبة والحث المتبادل. يمكن تقسيم موازين متعددة الرؤوس إلى ثماني فئات وفقًا لقواعد التحويل: 1. نوع قوة إجهاد المقاومة: يُعد هذا النوع من الموازين متعددة الرؤوس شائع الاستخدام، ويعتمد على مبدأ أساسي هو أن مقاومة مقياس إجهاد المقاومة تتغير بتغير المقاومة. يتكون هذا النوع من عناصر مرنة، ومقاييس إجهاد مقاومة، ودوائر تغذية طاقة دقيقة، وكابلات نقل.

2. يتميز مستشعر ضغط الزيت ببنية بسيطة ومتينة، ونطاق كشف واسع، لكن دقته لا تتجاوز عادةً 1/100. 3. يعتمد مستشعر السعة على تردد التذبذب f لدائرة الرنين في مكثف الطاقة، وعلى النسبة الموجبة بين فاصل قطبي المكثف d. يستهلك مستشعر السعة طاقة أقل، وتكلفته الهندسية منخفضة، ودقته تتراوح بين 1/200 و1/500.

٤. يُعدّ ميزان البيانات متعدد الرؤوس ذو الشاشة الرقمية جهازًا لتحويل القوة الكهربائية إلى إشارات إلكترونية، فهو بمثابة مستشعر جديد في جهاز واحد. وقد أصبح تطوير ميزان البيانات متعدد الرؤوس ولوحة قياس البيانات والتحقق منها اتجاهًا شائعًا في مجال تكنولوجيا الوزن، نظرًا لمزاياه العديدة، كسهولة الضبط، والكفاءة العالية، والقدرة الفائقة على العمل الميداني. ٥. يتميز ميزان البيانات متعدد الرؤوس ذو الحلقة المسطحة بتوزيع انسيابي مُحكم للإجهاد الأرضي، وحساسية عالية للإخراج، واستخدام مطاط البولي يوريثان المرن، وبنية بسيطة، وقدرة تحمل ثابتة، وسهولة الإنتاج والتصنيع.

في هذه المرحلة، لا يزال هذا النوع من المستشعرات يشغل نسبة كبيرة في إنتاجها، كما أن حسابات معادلة التصميم لهذا النوع من المستشعرات الهيكلية ليست دقيقة تمامًا. 6. بعد أن يتحمل العنصر المرن المهتز القوة، يرتبط تردد اهتزازه الأصلي ارتباطًا طرديًا بالجذر التربيعي لقوة التفاعل. ومن خلال قياس تغير تردد الرنين، يمكن حساب قوة الجسم المقاس على العنصر المرن، وبالتالي تحديد جودته.

يوجد نوعان من مستشعرات الاهتزاز: السلك المهتز والشوكة الرنانة. 7. مستشعر جيروسكوب الهاتف المحمول: يتميز مستشعر جيروسكوب الهاتف المحمول بسرعة استجابة عالية (5 ثوانٍ)، وعدم وجود انعكاسات عكسية، وخصائص حرارية جيدة (3 جزء في المليون)، ومخاطر اهتزاز منخفضة، وقياس دقيق للتردد، ودقة عالية، مما يتيح الحصول على دقة شاشة عالية ودقة قياس عالية. 8. النوع البصري: يشمل نوع المسطرة الشبكية ونوع القرص المشفر.

تُستخدم المستشعرات البصرية بشكل أساسي في موازين الهندسة الكهروميكانيكية. لا يُعدّ الميزان متعدد الرؤوس مثاليًا تمامًا، إذ يعاني من عيوب لا يمكن تجنبها. 1. خصائص التردد: نظام منفصل: تتميز خصائص التردد للميزان متعدد الرؤوس المزود بمستشعر سعوي بأنها أنظمة منفصلة. ورغم استخدام نوع الإشارة التفاضلية لتحسين الأداء، فمن غير المرجح التخلص من هذه العيوب تمامًا.

تتميز أنواع أخرى من المستشعرات السعوية بخاصية تردد خطية فقط عند إهمال تأثيرات التداخل في المجال الكهروستاتيكي. وإلا، فإن السعة الإضافية الناتجة عن تأثير التداخل ستتراكم فورًا في مكثفات طاقة المحث، مما يجعل خاصية تردد النظام متقطعة. ٢. تؤثر السعة الطفيلية سلبًا على السعة الأصلية لميزان متعدد الرؤوس ذي مستشعر سعة كبيرة، حيث تُعد مكثفات الأسلاك التي تربط المستشعر بالدائرة الإلكترونية، والمكثفات الطفيلية في الدائرة الإلكترونية، والمكثفات المكونة من اللوحة الداخلية للمستشعر والموصلات الكهربائية المحيطة بها، طفيلية. لا يؤدي النقص الكبير في المكثفات إلى تقليل حساسية المحث فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تغيير المكثفات بشكل عشوائي في كثير من الأحيان، مما يجعل الجهاز والمعدات غير مستقرة للغاية أثناء التشغيل ويعرض دقة القياس للخطر.

3. مقاومة الخرج عالية وقدرة التحميل ضعيفة. حجم ميزان متعدد الرؤوس ذي المستشعر السعوي محدود بالمواصفات الهندسية لمرحلته الكهربائية، وليس من السهل تصنيعه بحجم كبير. لذلك، تكون مقاومة الخرج عالية، مما يؤدي إلى ضعف قدرة التحميل، ويجعله عرضة للتأثيرات الخارجية التي قد تسبب عدم استقراره، بل وقد يتعطل في بعض الحالات. تُستخدم معدات الوزن متعددة الرؤوس على نطاق واسع في مختلف المجالات لإتمام عمليات وزن المواد الخام بسرعة ودقة. ومع ظهور المعالجات الدقيقة والتحسين المستمر لمستوى تكنولوجيا الأتمتة في جميع مراحل الإنتاج الصناعي، أصبحت هذه المعدات لا غنى عنها في إدارة العمليات، بدءًا من قياس أوزان الخزانات والصوامع الكبيرة والمتوسطة الحجم التي لم يكن من الممكن وزنها سابقًا، مرورًا بموازين الرافعات وموازين السيارات وغيرها من عمليات القياس، وصولًا إلى خلط وتوزيع أنظمة الدفعات الآلية المتعددة لمختلف المواد الخام، والتعرف التلقائي عليها في عملية الإنتاج، والتحكم في كمية تغذية المساحيق. في هذه المرحلة، تُستخدم هذه المعدات بشكل أساسي في جميع الصناعات التي تتطلب الوزن.

1. يعود سبب انحراف الخصائص إلى الجهاز نفسه، بما في ذلك قيمة انحراف التيار المستمر، وخطأ الميل أو عدم خطيته. في النهاية، سيكون هناك فرق بين خصائص الهجرة المثالية والخصائص الحقيقية للجهاز. 2. يعود سبب انحراف ميزان متعدد الرؤوس إلى التشغيل الفعلي، بما في ذلك وضع المجس بشكل غير صحيح، وطبقة العزل غير المناسبة بين المجس وموقع القياس الدقيق، ونظافة الغاز أو أي غاز آخر. كما أن هناك أسبابًا أخرى للانحراف ناتجة عن التشغيل الفعلي غير الصحيح، مثل العملية غير الصحيحة، ووضع أجهزة الإرسال الذكية بشكل غير صحيح، وما إلى ذلك.

3. سبب انحراف الأداء الديناميكي: يتميز المستشعر الذي يستخدم معيار البيانات الثابتة بتخميد اهتزازات قوي، مما يؤدي إلى استجابة بطيئة نسبيًا لتغيرات المعايير الرئيسية، وقد يستغرق الأمر بضع ثوانٍ للاستجابة لتغير مفاجئ في درجة الحرارة. وتُعد بعض موازين الوزن المزودة بخاصية تأخير زمني سببًا لانحرافات الأداء الديناميكي عند الاستجابة للتغيرات السريعة. وتُعتبر سرعة الاستجابة، وانخفاض السعة، وانخفاض فرق الطور من أسباب انحراف الأداء الديناميكي.

٤. يعود سبب انحراف الإدخال إلى أنه عند إدخال مستشعر في برنامج النظام، تتغير المعايير الرئيسية للقياس الدقيق، مما يؤدي إلى الانحراف. ومن العوامل الأخرى التي قد تسبب انحراف الإدخال: استخدام جهاز إرسال ذكي كبير الحجم، وبطء استجابة برنامج النظام، وارتفاع درجة حرارة البرنامج نتيجة التسخين الذاتي، وغيرها. ٥. أسباب الانحرافات في البيئة الطبيعية: يتأثر تطبيق الميزان متعدد الرؤوس أيضًا بالمخاطر البيئية مثل درجة الحرارة، والاهتزاز، والارتفاع، وتبخر المركبات، وغيرها. هذه العوامل تُسهّل حدوث الانحرافات في البيئة الطبيعية.

يُعدّ ميزان المقاومة متعدد الرؤوس أحد أكثر أنواع الموازين متعددة الرؤوس استخدامًا. فمتانته وموثوقيته ودقته لا جدال فيها. ولكن، مع بعض الصعوبات، ما الذي يجب مراعاته عند استخدام هذا الميزان؟ 1. يجب الحذر من استخدامه في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، أو الدخان، أو الرطوبة، أو البرودة الشديدة، وكذلك في البيئات المعرضة للتآكل، أو في البيئات ذات المجالات المغناطيسية، حيث قد يُلحق ذلك ضررًا بالغًا به. لذا، يُنصح باستخدامه في البيئات الطبيعية، أو اختيار ميزان مناسب في بيئة خالية من العوائق. 2. من المهم تجنب التحميل الزائد، حتى وإن كان الميزان يتمتع بقدرة تحمل معينة، وذلك لمنع تلفه.

3. يجب أن تكون دائرة تزويد الطاقة متصلة بدائرة تزويد الطاقة الخاصة بشاشة العرض، أو يجب أن يكون خط نقل الطاقة المستمد من دائرة تزويد الطاقة عبارة عن كابلات زوجية مجدولة محمية. لا يمكن توصيل دائرة تزويد الطاقة الخاصة بقراءة إشارة بيانات خرج المستشعر ببعض الأجهزة التي قد تؤثر على الأطعمة عالية السعرات الحرارية. 4. تجنب تلوث المستشعر بالأوساخ. قد يؤدي تلوث المستشعر بالأوساخ إلى الإضرار بحركته ودقته. يمكنك وضع بعض الفواصل حول ميزان متعدد الرؤوس أو تغطية المستشعر بصفيحة معدنية رقيقة.

5. تطبيق تجاوز المعدات الكهربائية: للحد من تيار اللحام القوسي أو التلف الناتج عن الصواعق، يُنصح باستخدام سلك نحاسي مفصلي (مقطع عرضي حوالي 50 مم²) لتوليد مسار جانبي للمعدات الكهربائية، ومنع انتقال الحرارة بشكل ملحوظ. 6. تركيب مقياس المستوى: لضمان دقة الميزان، يُضبط مستوى قاعدة تركيب كل مستشعر باستخدام مقياس المستوى. ولتحقيق توزيع متساوٍ للحمل على جميع المستشعرات، يُنصح بجعل أسطح قواعد تركيب المستشعرات مستوية قدر الإمكان.

٧. تعامل مع ميزان متعدد الرؤوس بحرص شديد. تجنب الصدمات والسقوط وما شابه. بالإضافة إلى ذلك، يجب تسوية القاعدة التي يُركّب عليها الحساس وتنظيفها جيدًا، مع التأكد من تمتعها بقوة ضغط وصلابة كافيتين، وخلوها من أي بقع زيت أو شريط لاصق، وما إلى ذلك. ٨. لتجنب بعض وظائف القوى الجانبية، يمكن اختيار أجزاء هيكلية مزودة بوظائف تحديد المواقع أو المعايرة الدقيقة التلقائية، مثل محامل الكرات الدوارة، ومحامل الوصلات، وأجهزة شد تحديد المواقع الدقيقة، على الحساس.

٩. يجب لف سلك الطاقة وسلك التحكم معًا بمعدل ٥٠ دورة في الدقيقة/متر. في حال الحاجة إلى زيادة طول سلك طاقة المستشعر، يجب استخدام طرف توصيل كابل محكم الإغلاق مصمم خصيصًا لهذا الغرض. إذا كان كابل الاتصال طويلًا، يُنصح باختيار كابل يحتوي على مُضخِّم إشارة لاسلكية لتعويض دائرة التغذية. ١٠. لا يجوز توصيل كابل اتصال مستشعر التأريض الوقائي بالتوازي مع سلك الطاقة ذي التيار المنخفض أو سلك التحكم.

ملخص: سأقدم هنا شرحاً مفصلاً عن الميزان متعدد الرؤوس. أؤمن إيماناً راسخاً بأنه مع تطور التكنولوجيا، سيُستخدم هذا الميزان في العديد من الصناعات لما يتمتع به من خصائص ومزايا، مما سيُسهّل الحياة اليومية للجميع.

المؤلف: سمارتوي مصنعي أجهزة الوزن متعددة الرؤوس

المؤلف: سمارتوي الوزن الخطي

المؤلف: سمارتوي آلة تعبئة الوزن الخطي

المؤلف: سمارتوي آلة تعبئة ووزن متعددة الرؤوس

المؤلف: سمارتوي درج تفريغ الصواني

المؤلف: سمارتوي آلة تعبئة صدفية

المؤلف: سمارتوي جهاز ترجيح مركب

المؤلف: سمارتوي آلة تعبئة دوي باك

المؤلف: سمارتوي آلة تعبئة الأكياس الجاهزة

المؤلف: سمارتوي آلة التعبئة الدوارة

المؤلف: سمارتوي آلة التعبئة والتغليف العمودية

المؤلف: سمارتوي آلة تعبئة VFFS