Sensor de pesaje de viga en voladizo CZL803KB

La celda de carga de viga en voladizo es un elemento de detección sensible a la fuerza basado en el principio de resistencia a la deformación, con una estructura principal compuesta por un cuerpo elástico con forma de viga en voladizo fijada en un extremo y suspendida en el otro. Cuando se somete a una fuerza, la deformación por flexión de la viga impulsa a las galgas extensométricas a producir cambios de resistencia, que luego se convierten en señales eléctricas estandarizadas. Combina ventajas como una capacidad de carga de rango medio, espacio de instalación flexible y alta resistencia al impacto, y se utiliza ampliamente en aplicaciones con fuerzas concentradas de carga media y baja, como tanques industriales de materiales, básculas de plataforma y básculas de banda transportadora. A continuación se detallan los aspectos principales para satisfacer las necesidades de producto selección, evaluación técnica y redacción de soluciones:

1. Características del producto y funciones principales

Características principales

1)Diseño estructural: Adopta una estructura de viga en voladizo integrada (espesor de la viga de 8-50 mm, longitud de 50-300 mm), con múltiples juegos de orificios de montaje en el extremo fijo para mejorar la estabilidad. El esfuerzo en el extremo cargado está concentrado en la sección media de la viga, permitiendo la medición de cargas concentradas verticales hacia abajo, con una excelente resistencia al impacto (capaz de soportar impactos instantáneos del 200%-300% de la carga nominal) y alta eficiencia en la transmisión de esfuerzos.

2) Rendimiento de precisión: La clase de precisión abarca desde C3 hasta C6, con los modelos principales alcanzando C3. Error de no linealidad ≤±0,02 %FS, error de repetibilidad ≤±0,01 %FS, deriva del cero ≤±0,003 %FS/℃, y estabilidad de precisión superior a la de sensores similares en escenarios de rango medio de 50 kg a 5 t.

3) Materiales y protección: El cuerpo elástico utiliza comúnmente acero aleado (Q235, 40CrNiMoA) o acero inoxidable 304/316L, con la superficie tratada mediante granallado y eliminación de óxido + niquelado (acero aleado) o pasivación (acero inoxidable); la clase de protección es típicamente IP66/IP67, y los modelos industriales de alta resistencia pueden alcanzar IP68, adecuados para entornos industriales complejos con polvo y humedad.

4) Compatibilidad de instalación: El extremo fijo admite fijación mediante pernos o soldadura, y el extremo cargado puede conectarse mediante roscas, bridas o cabezales de presión, adecuado para instalación en múltiples posiciones en la parte inferior, lateral, etc. del equipo. Se pueden utilizar una o varias unidades en paralelo, con alta flexibilidad de combinación.

Funciones básicas

1) Medición de fuerza de rango medio: Se centra en la pesaje estático/cuasi-dinámico de cargas medias y bajas (tiempo de respuesta ≤7 ms), con un rango que abarca de 50 kg a 20 t. Las aplicaciones convencionales se concentran en el rango de 1 t a 10 t, y algunos modelos de alta resistencia pueden extenderse hasta 50 t, satisfaciendo las necesidades de la mayoría de escenarios industriales con cargas medias.

2) Salida de señal estandarizada: Proporciona señales analógicas (4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V) y señales digitales (RS485/Modbus RTU), y algunos modelos de grado industrial admiten el protocolo HART, permitiendo la conexión directa a PLC, DCS y sistemas de gestión de pesaje sin necesidad de módulos adicionales de acondicionamiento de señal.

3) Función de Protección de Seguridad: Integra compensación de temperatura en un rango amplio (-20 ℃~80 ℃), tiene protección contra sobrecarga (150 %–250 % de la carga nominal, hasta 300 % en modelos de acero aleado), los modelos a prueba de explosiones están certificados por Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, y algunos modelos incluyen conectores antidesconexión para cables.

4) Fiabilidad a Largo Plazo: Vida útil a la fatiga ≥10⁶ ciclos de carga, con una deriva anual ≤±0,015 %FS bajo carga nominal, adecuada para escenarios de operación continua prolongada como líneas de producción industrial y monitoreo de tanques de materiales.

2. Problemas Principales Resueltos

1) Dificultad en la instalación en el borde del equipo: Abordando la limitación de los sensores tradicionales que requieren instalación simétrica, la estructura de "fijación en un extremo" de la viga en voladizo se puede instalar directamente en el borde inferior del equipo o en el lateral del soporte, resolviendo el problema de espacio insuficiente para la instalación en el centro de equipos como silos y básculas de plataforma.

2) Medición de carga concentrada de rango medio: En el intervalo de rango medio de 1t - 10t, mediante el diseño optimizado del esfuerzo de la viga, el error de medición de la carga concentrada se controla dentro de ±0,02 %FS, cumpliendo así los requisitos de precisión en escenarios de carga media, como dosificación industrial y pesaje de productos terminados.

3) Daño por cargas de impacto dinámico: Las características de deformación del amortiguador de la viga en voladizo de elastómero pueden absorber eficazmente el impacto instantáneo causado por la caída de material y la vibración del equipo, resolviendo los problemas de daño fácil y deriva de precisión de los sensores tradicionales en escenarios dinámicos.

4) Pesaje Combinado con Múltiples Sensores: Los sensores presentan una buena consistencia (error ≤ ±0,01 %FS en el mismo lote), admiten combinación en paralelo de 2 a 4 unidades y resuelven los problemas de superposición de peso y uniformidad de precisión en escenarios con fuerzas distribuidas, como en grandes básculas de plataforma y silos.

5) Adaptabilidad a entornos industriales adversos: Mediante el refuerzo del material de acero aleado y el diseño con niveles de protección IP67 o superiores, se resuelven los problemas de corrosión del sensor y anomalías de señal en entornos con polvo (como minas), humedad (como plantas químicas) y ligera corrosión (como en procesos de galvanizado).

3. experiencia del usuario

1) Alta Flexibilidad de Instalación: Los orificios de montaje estandarizados en el extremo fijo son compatibles con diversas estructuras de equipos, eliminando la necesidad de herramientas profesionales de posicionamiento. La instalación y calibración pueden completarse utilizando un nivel, y una sola persona puede realizar la fijación y el cableado de un sensor individual en menos de 20 minutos.

2) Operación y calibración sencillas: Soporta el ajuste a cero con una sola tecla del instrumento de pesaje; el proceso de calibración en tres puntos (25%, 50%, 100% de la carga nominal) es adecuado para escenarios de rango medio, y el modelo digital puede completar remotamente la configuración de parámetros y la calibración mediante el software del ordenador host.

3) Costo de mantenimiento controlable: La estructura completamente sellada reduce la entrada de polvo, con una tasa media anual de fallos ≤ 0,5 %; los componentes principales ( galgas de Tensión , los terminales) están empaquetados de forma independiente, y las fallas locales se pueden reparar por separado sin necesidad de reemplazo general.

4) Retroalimentación de datos estable: La fluctuación de los datos de medición estática ≤ ±0,005 %FS, responde rápidamente sin retrasos en escenarios cuasi dinámicos (como cintas transportadoras); el modelo digital incluye una función integrada de diagnóstico de fallos, proporcionando alertas en tiempo real ante anomalías como sobrecarga o bajo voltaje.

5) Alta capacidad de adaptación combinada: Cuando se conectan múltiples sensores en paralelo, admite la distribución automática de carga, eliminando la necesidad de un ecualizador adicional, adaptándose a los requisitos de diseño de básculas de plataforma y silos de diferentes tamaños, y reduciendo la dificultad de integración del sistema.

4. Escenarios típicos de aplicación

1 Pesaje de Silos/Depósitos Industriales
• Tanques de Materias Primas Químicas: Pesaje de tanques de almacenamiento de materias primas químicas de 1 a 10 t; se instalan simétricamente de 2 a 4 sensores de viga en voladizo en el soporte inferior del tanque, el material de acero aleado es resistente a la corrosión, la protección IP67 es adecuada para el entorno húmedo del taller y la precisión de ±0,02 %FS garantiza una medición exacta del inventario.
• Tolvas de alimentación/harina: Pesaje de tolvas dosificadoras en la industria de procesamiento de granos. Los sensores se instalan en las patas de soporte en la parte inferior de la tolva; el diseño antiimpacto resiste el impacto de la caída del material y coopera con el sistema de control para lograr una alimentación precisa.

2) Pesaje de cintas transportadoras/transportadores
• Cintas transportadoras industriales: pesaje de bandas transportadoras de materia a granel en minas y centrales eléctricas; los sensores se instalan en el soporte del rodillo, soportando la carga combinada de la banda y los materiales. Un tiempo de respuesta ≤ 7 ms es adecuado para escenarios de transporte continuo, y la precisión de medición es de ±0,1 %.

• Transportador: utilizado para pesaje y clasificación en línea en las industrias electrónica y alimentaria. Los sensores están integrados en la parte inferior del transportador, lo que permite detectar el peso de los productos en tiempo real e interactuar con el mecanismo de clasificación. La precisión de rango medio satisface las necesidades de la producción en masa.

3) Básculas para camiones pequeños y medianos/básculas de plataforma

• Plataforma de taller con escala de 1-5 t: plataforma de taller con escala de rotación de 1-5 t. Cuatro sensores de viga de corte están instalados en las cuatro esquinas del cuerpo de la balanza. El extremo fijo se sujeta firmemente al suelo, y el extremo de carga soporta la carga del cuerpo de la balanza. La capacidad antiexcentricidad garantiza una precisión constante de pesaje en diferentes posiciones.

• Báscula para montacargas: dispositivo portátil de pesaje para montacargas. Los sensores están instalados en el carro del tenedor del montacargas, que soporta la carga vertical de las mercancías. Fabricado en acero aleado, es resistente a impactos y adecuado para los requisitos de pesaje dinámico durante las operaciones del montacargas.

4) Control de fuerza de equipos de automatización

• Monitoreo de presión en equipos de estampado: control de presión en máquinas pequeñas de estampado. Los sensores están instalados entre la cabeza de estampado y el cuerpo de la máquina, y pueden proporcionar retroalimentación en tiempo real del valor de la fuerza de estampado, evitando daños en los moldes causados por sobrecarga. Una precisión de ±0,01 %FS garantiza la calidad del estampado.

• Control de Fuerza en el Ensamblaje Robótico: Monitoreo de presión durante el proceso de ensamblaje de robots industriales. Los sensores de viga de corte están integrados en el extremo del brazo robótico, lo que permite detectar la presión de ensamblaje y ajustar la fuerza de acción, adecuado para el ensamblaje de piezas automotrices y componentes electrónicos.

5) Aplicaciones en Industrias Especiales

• Escenarios a Prueba de Explosiones: Equipos de pesaje a prueba de explosiones para las industrias mineras de carbón y de petróleo y gas. Se utilizan sensores de viga de corte con protección Ex d IIB T4 y se instalan en cajas de pesaje a prueba de explosiones para cumplir con los requisitos de seguridad en entornos explosivos.

• Ambientes Corrosivos: Equipos de pesaje para las industrias de galvanoplastia y química. Los sensores fabricados en acero inoxidable 316L están pasivados superficialmente, resistentes a la corrosión por ácidos y álcalis, y adecuados para aplicaciones como la detección de concentración de soluciones de galvanoplastia y pesaje de reactivos químicos.

5. Instrucciones de uso (Guía práctica)

1) Proceso de instalación

• Preparación: Limpiar la superficie de instalación (asegurarse de que sea plana, libre de aceite y con un error de planitud ≤0,1 mm/m), verificar el aspecto del sensor (sin deformación del cuerpo de la viga ni daños en el cable) y seleccionar pernos de montaje según la especificación M12-M24 según el rango.

• Posicionamiento y fijación: Asegure el extremo fijo del sensor al soporte del equipo con tornillos para garantizar que esté firmemente sujeto sin holgura; el extremo de carga debe estar en contacto íntimo con la estructura portante para asegurar que la carga actúe verticalmente sobre el cuerpo de la viga, evitando fuerzas laterales y torsionales.

• Especificaciones de cableado: Para señales analógicas, siga el principio de conexión "rojo - alimentación +, negro - alimentación -, verde - señal +, blanco - señal -"; para señales digitales, conecte según los pines correspondientes del protocolo Modbus; el cableado debe estar alejado de fuentes fuertes de interferencia como convertidores de frecuencia, con una distancia ≥15 cm.

• Tratamiento de protección: Para instalación en exteriores, se debe agregar una cubierta contra la lluvia; en un ambiente húmedo, las conexiones de los cables deben sellarse con una caja de conexión impermeable; en un ambiente corrosivo, se debe aplicar un recubrimiento anti-corrosión especial sobre la superficie no portante del sensor.

2) Calibración y depuración

• Calibración de cero: Encienda la alimentación y precaliente durante 30 minutos, luego ejecute el comando "calibración de cero" para asegurar que la salida en cero esté dentro del rango de ±0,002 %FS. Si la desviación es demasiado grande, verifique si la instalación es firme y si existe alguna fuerza lateral.

• Calibración de carga: Coloque pesos estándar del 25 %, 50 % y 100 % de la carga nominal en secuencia, registre los valores de la señal de salida en cada punto, corrija el error de linealidad mediante software de calibración, y asegúrese de que el error en cada punto de carga sea ≤ al valor permitido de la Clase C3 (±0,02 %FS).

• Prueba de linealidad: Seleccione 5 puntos de prueba distribuidos uniformemente dentro del rango, verifique la linealidad de la señal de salida, y el error de linealidad debe ser ≤ ±0,015 %FS para asegurar la estabilidad de la precisión a toda escala en el rango medio.

3) Mantenimiento rutinario

• Inspección periódica: Limpie mensualmente el polvo y el aceite de la superficie del sensor; revise la tensión de los pernos de fijación; realice la calibración del punto cero una vez por trimestre y complete la calibración a toda escala y las pruebas de rendimiento anualmente.

• Manejo de fallas: Cuando haya desviación de datos, primero verifique el voltaje de la fuente de alimentación (estable entre 12-24 V CC); cuando la lectura sea anormal, revise si hay sobrecarga (exceder el 300 % de la carga nominal podría causar daños) o deformación de la viga, y reemplace el sensor si es necesario.

6. Método de selección (coincidir con precisión los requisitos)

1) Determinación de los parámetros principales

• Selección de rango: Seleccione un modelo con un rango de 1,3 a 1,6 veces la carga máxima real (por ejemplo, para una carga máxima de 5 t, se puede seleccionar un sensor de 6,5 a 8 t), dejando margen para cargas de impacto y seguridad.

• Clase de precisión: Seleccione la Clase C3 (error ≤ ±0,02 %FS) para metrología industrial, la Clase C6 (error ≤ ±0,03 %FS) para monitoreo general, y un modelo Clase C3 con un tiempo de respuesta ≤ 7 ms para pesaje dinámico.

• Tipo de señal: Seleccione señales analógicas (4-20 mA) para sistemas de control tradicionales, señales digitales (RS485) para sistemas inteligentes, y modelos con módulos de transmisión inalámbrica para escenarios de IoT industrial.

2) Selección según la adaptabilidad al entorno

• Temperatura: Seleccione modelos ordinarios para escenarios normales (-20°C~60°C), modelos con compensación de alta temperatura para escenarios de alta temperatura (60°C~120°C) y modelos resistentes al frío para escenarios de baja temperatura (-40°C~-20°C).

• Medio: Seleccione acero aleado (niquelado) para ambientes secos, acero inoxidable 304 para ambientes húmedos/ligeramente corrosivos, y acero inoxidable 316L para ambientes altamente corrosivos (soluciones ácido-base).

• Clase de protección: ≥IP66 para ambientes interiores secos, ≥IP67 para ambientes exteriores/húmedos, y ≥IP68 para ambientes subacuáticos o con alta presencia de polvo.

3) Instalación y compatibilidad del sistema

• Método de instalación: seleccione fijación con pernos para la instalación inferior del equipo, conexión por brida para la instalación lateral; cuando se utilicen múltiples sensores en un sistema de pesaje, seleccione modelos digitales que admitan codificación de direcciones para evitar conflictos de señal.

• Compatibilidad: Confirme que la señal del sensor coincida con el protocolo de comunicación del medidor/PLC existente; por ejemplo, para PLC Siemens, seleccione preferentemente modelos que soporten el protocolo Profibus para reducir la dificultad de integración.

4) Confirmación de Requisitos Adicionales

• Requisitos de Certificación: En escenarios a prueba de explosiones, se requiere la certificación correspondiente según el grado de protección (Ex d I para minas de carbón, Ex ia IIC T6 para industria química); en aplicaciones de metrología, se requiere certificación CMC; y para productos de exportación, se requiere certificación OIML.

• Características Especiales: Para pesaje dinámico, debe seleccionarse el tipo reforzado resistente al impacto (carga de impacto ≥300%FS); para monitoreo remoto, debe seleccionarse el modelo con módulo NB-IoT/LoRa; para escenarios de alta temperatura, debe seleccionarse el modelo especializado con chip de compensación térmica.

RESUMEN

Viga en voladizo celdas de carga tienen las ventajas clave de "precisión en rango medio, instalación flexible y alta resistencia al impacto", y abordan principalmente problemas como la instalación en bordes de equipos, medición de carga concentrada y protección contra impactos dinámicos en escenarios industriales de carga media. La experiencia del usuario se centra en una instalación cómoda, mantenimiento sin preocupaciones y buena compatibilidad con el sistema. Al seleccionar un modelo, es necesario clarificar primero los cuatro requisitos fundamentales de rango, precisión, ubicación de instalación y entorno, y luego tomar una decisión basada en la compatibilidad del sistema y funciones adicionales; durante el uso, se debe evitar la fuerza lateral y la sobrecarga, y se deben seguir estrictamente las especificaciones de calibración periódica para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo. Es adecuado para tanques industriales de materiales, básculas de banda, instrumentos de pesaje pequeños y medianos, y otros campos, siendo la solución de sensores predominante para escenarios industriales de pesaje de baja y media carga.