Celda de carga tipo S CZL301

Introducción del producto

La celda de carga tipo S es un elemento de detección sensible a la fuerza basado en el principio de resistencia por deformación, con un elastómero simétrico en forma de S como estructura central. Cuando se somete a una fuerza, la deformación por tracción o compresión del elastómero impulsa al extensómetro a producir cambios de resistencia, los cuales luego se convierten en señales eléctricas normalizadas. Combina ventajas como la capacidad de soportar fuerzas bidireccionales, instalación flexible y precisión estable, y se utiliza ampliamente en escenarios de medición de fuerzas de tracción, compresión y fuerzas compuestas en cargas medias y bajas. A continuación se presentan detalles desde las dimensiones principales para satisfacer las necesidades de producto selección, evaluación técnica y redacción de soluciones:

1. Características y funciones del producto

Características principales

• Diseño estructural: Adopta una estructura integrada de elastómero en forma de S (espesor de 5-30 mm, longitud de 30-200 mm), con distribución concentrada y simétrica del esfuerzo, soporta fuerza bidireccional (se puede medir tanto tracción como compresión), posee elevada capacidad anti-torsión y anti-fuerza transversal (puede soportar fuerzas transversales de ±10% a ±15% de la carga nominal) y alta eficiencia de transmisión de fuerza.

• Rendimiento de Precisión: Los grados de precisión abarcan desde C2 hasta C6, con los modelos principales alcanzando el grado C3, error de no linealidad ≤±0,02%FS, error de repetibilidad ≤±0,01%FS, deriva del cero ≤±0,003%FS/℃, y atenuación reducida de precisión en escenarios de medición dinámica con cargas pequeñas y medianas.

• Materiales y protección: El elastómero suele estar fabricado en acero aleado de alta resistencia (límite elástico ≥850MPa) o acero inoxidable 304/316L, con el superficie tratada mediante niquelado o pulverización de plástico (tratamiento de pasivación para tipos resistentes a la corrosión); el nivel de protección es generalmente IP65/IP67, y los modelos personalizados para ambientes húmedos pueden alcanzar el IP68, adecuado para entornos industriales generales y algunos entornos especiales.

• Compatibilidad de instalación: Ambos extremos están diseñados con roscas internas, roscas externas o estructuras de anillo de elevación, soportando diversos métodos de instalación como ganchos, anillos de elevación y bridas, con un espacio de instalación flexible, adaptable a escenarios de fuerza multidireccional como vertical, horizontal e inclinado, y principalmente utilizado de forma independiente.

Funciones básicas

• Medición de fuerza bidireccional: Soporta mediciones estáticas y dinámicas de tracción y compresión (tiempo de respuesta ≤6 ms), con un rango de medición que cubre de 0,01 t a 50 t, aplicaciones convencionales concentradas en el rango de 0,1 t a 20 t, y algunos modelos de alta precisión capaces de medir rangos pequeños de 0,001 t.

• Salida Estándar de Señal: Proporciona señales analógicas (4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V) y señales digitales (RS485/Modbus RTU), y algunos modelos inteligentes admiten el protocolo Profibus, permitiendo la conexión directa a instrumentos de pesaje, PLCs, pantallas táctiles industriales y otros dispositivos.

• Funciones de Seguridad y Protección: Incorpora compensación de temperatura en un amplio rango térmico (-20 ℃ a 80 ℃), posee protección contra sobrecarga (120 % - 200 % de la carga nominal, normalmente 150 % en escenarios de tracción), y algunos modelos incluyen pasadores de posicionamiento antitorsión y diseños de juntas antideslizamiento para cables.

• Estabilidad a Largo Plazo: Vida útil por fatiga ≥10⁶ ciclos de carga, deriva anual ≤±0,02 % FS bajo carga nominal, adecuada para escenarios de monitoreo de fuerza intermitente o continua.

2. Problemas principales resueltos

• Dificultad en la Medición Bidireccional de Fuerza: Abordando la limitación de los sensores tradicionales que solo pueden medir la fuerza en una dirección, la estructura en forma de S puede medir con precisión tanto las fuerzas de tracción como de compresión simultáneamente (como los cambios en el valor de la fuerza durante el izado y bajado de materiales), satisfaciendo la demanda de monitoreo de fuerza bidireccional en escenarios como elevación y tracción.

• Adaptabilidad a Escenarios de Instalación Complejos: Con métodos de conexión flexibles y una estructura compacta, resuelve los desafíos de instalación en equipos con espacio limitado y fuerzas en múltiples ángulos. aplicación (como la pesaje de tolvas inclinadas y el monitoreo de tensión en líneas transportadoras suspendidas), eliminando la necesidad de modificaciones a gran escala en la estructura del equipo.

• Precisión Inadecuada en Cargas Ligeras/Rango Pequeño: En el pequeño rango de 0.1t - 5t, mediante la optimización de la posición de enlace de galgas de Tensión y el diseño de tensión del elastómero, el error de medición se controla dentro de ±0.01%FS, cumpliendo con los requisitos de alta precisión de aplicaciones con carga ligera en laboratorios, procesamiento de alimentos, etc.

• Monitoreo de fluctuaciones dinámicas de tensión: Con un tiempo de respuesta ≤6 ms, puede capturar con precisión las fluctuaciones de tensión durante procesos continuos de producción de cables, películas, etc., resolviendo problemas de calidad del producto provocados por tensiones inestables en industrias como textil e impresión.

• Problemas de compatibilidad en la colaboración de múltiples equipos: La salida de señal estandarizada y el soporte para múltiples protocolos resuelven los obstáculos de conexión con sistemas de control de diferentes marcas (como los PLC de la serie Siemens S7 y el DCS de Delta), reduciendo errores y costos en la conversión de señales.

3. experiencia del usuario

• Comodidad de instalación: Interfaces roscados/ojetes estandarizados, con piezas de conexión estándar (como pernos y cierres), no requieren herramientas especiales de instalación. Una sola persona puede completar la instalación y posicionamiento de un sensor individual en menos de 15 minutos, con requisitos relativamente bajos respecto a la planitud de la superficie de instalación (un error de planitud ≤0,1 mm/m es suficiente).

• Operación y Calibración: Soporta el ajuste a cero con una sola tecla en el instrumento de pesaje, simplifica el proceso de calibración de dos puntos (solo se requieren masas patrón del 10% y del 100% de la carga nominal), y los modelos digitales pueden calibrarse remotamente mediante una aplicación móvil o computadora host, permitiendo que personal no especializado opere rápidamente.

• Costo de Mantenimiento Controlable: La estructura sellada aísla eficazmente el polvo y la humedad, con una tasa promedio anual de fallas ≤0,4%; el diseño modular de los componentes principales (galgas extensométricas, bloques terminales) permite reemplazar individualmente las fallas locales, reduciendo los costos generales de reemplazo.

• Retroalimentación de Datos Intuitiva: La fluctuación de los datos de medición estáticos ≤±0,005 %FS, sin retraso notable en escenarios dinámicos; los modelos digitales incluyen alertas integradas para sobrecarga, bajo voltaje, etc., presentadas visualmente mediante luces indicadoras o interfaces de software para facilitar y agilizar la resolución de problemas.

• Adaptabilidad flexible a distintos escenarios: El mismo sensor puede cambiar entre modos de medición de tracción/compresión sin necesidad de reemplazar el hardware, satisfaciendo las necesidades de equipos compartidos en múltiples procesos y mejorando la utilización del equipo.

4. Escenarios típicos de aplicación

1) Escenarios de medición de tracción/tensión

• Control de tensión de cable/cuerda: monitoreo de la tensión de máquinas de trefilado en las industrias textil y de cables. Los sensores tipo S se conectan en serie al mecanismo de tracción, proporcionando retroalimentación en tiempo real sobre los valores de tensión y ajustando de forma coordinada la velocidad de tracción para garantizar un diámetro uniforme del cable.

• Ensayos de tracción de materiales: Medición de tracción de máquinas de ensayo de materiales en laboratorios. Los modelos de precisión C2 pueden cumplir con los requisitos para ensayos de resistencia a la tracción de materiales como alambres metálicos y películas plásticas, con un error de repetibilidad de datos ≤±0,01%.

• Monitoreo de tensión en equipos de elevación: Control del límite de carga para grúas pequeñas y polipastos eléctricos. Instalado entre el gancho y el brazo, activa una alarma y corta la energía cuando hay sobrecarga, garantizando la seguridad operativa.

2) Escenarios de pesaje suspendido

• Pesaje de tolvas/tanques suspendidos: Pesaje de tanques de dosificación suspendidos en las industrias química y de alimentación animal. Se utilizan uno o dos sensores suspendidos e instalados simétricamente para resolver el problema de espacio insuficiente en el suelo, con una precisión de hasta ±0,02%FS.

• Pesaje Suspendido en la Industria Alimentaria: Pesaje y clasificación suspendidos en las industrias de sacrificio y productos acuáticos. Los modelos de acero inoxidable (316L) cumplen con las normas de higiene alimentaria, son fáciles de limpiar y desinfectar, y son adecuados para operaciones en líneas de ensamblaje.

3) Fabricación de Instrumentos de Pesaje Pequeños y Medianos

• Básculas de Gancho/Básculas Portátiles: Unidades sensoras centrales para básculas de gancho de 0,5 t a 20 t. Su estructura compacta es adecuada para el diseño del cuerpo de la balanza, y su resistencia al impacto soporta sobrecargas instantáneas durante las operaciones de elevación.

• Básculas de Correa/Básculas Dinámicas: Módulos de pesaje dinámico para cintas transportadoras. Instalados en el soporte del rodillo de la correa, calculan indirectamente el peso de los materiales midiendo la tensión de la correa, adaptándose a escenarios de transporte continuo.

4) Equipos para investigación científica y experimentación

• Pruebas Biomecánicas: Monitoreo del valor de fuerza en equipos médicos de rehabilitación (como pruebas de fuerza en prótesis). Modelos de rango pequeño y alta precisión (0,01 t a 1 t) capaces de captar cambios sutiles en el valor de la fuerza.

• Control de fuerza en el extremo de robots: retroalimentación de fuerza para el mecanismo de agarre de robots industriales. Al medir la fuerza de agarre, se ajusta la fuerza de sujeción para evitar dañar piezas frágiles (como vidrio y cerámica).

5) Aplicaciones en industrias especiales

• Industria farmacéutica: control de presión en máquinas llenadoras de cápsulas farmacéuticas. Modelos de acero inoxidable grado higiénico que cumplen con las normas GMP, controlando con precisión la presión de llenado para garantizar una dosificación uniforme de las cápsulas.

• Industria de impresión y empaquetado: monitoreo de tensión en máquinas de impresión de películas. El ajuste en tiempo real de las velocidades de desenrollado y reenrollado evita el estiramiento, deformación o rotura de la película, mejorando la precisión de impresión.

5. Instrucciones de uso (Guía práctica)

1) Proceso de instalación

• Preparación: limpie los puntos de conexión de instalación (elimine rebabas y manchas de aceite), revise el aspecto del sensor (sin deformación del elastómero, sin daños en el cable) y seleccione el método de conexión correcto según la dirección de la fuerza (use un anillo de elevación para tracción y fijación con perno para compresión).

• Posicionamiento y fijación: Asegúrese de que la carga se transmita a lo largo de la dirección axial del sensor para evitar fuerzas laterales y torsionales; utilice una llave dinamométrica al apretar los tornillos (se recomienda 10-30 N·m para sensores de acero aleado, 8-25 N·m para acero inoxidable) para evitar dañar las roscas por sobreapriete.

• Especificación de cableado: Para señales analógicas, siga la regla "rojo - alimentación +, negro - alimentación -, verde - señal +, blanco - señal -"; para señales digitales, conecte según la correspondencia de pines Modbus; el cable debe fijarse firmemente para evitar que sea arrancado por tracción, y el cableado debe mantenerse alejado de fuentes fuertes de interferencia como convertidores de frecuencia (distancia ≥ 20 cm).

• Tratamiento de protección: Para instalaciones al aire libre, debe agregarse una cubierta contra la lluvia; en ambientes húmedos/corrosivos, coloque el conector del cable en una caja de empalme hermética, y la superficie del sensor puede recubrirse con aceite anticorrosivo de grado alimenticio (para la industria alimentaria).

2) Calibración y ajuste

• Calibración cero: Encienda la alimentación y caliente durante 15 minutos, ejecute el comando "calibración cero", asegúrese de que la salida cero esté dentro de ±0,002 %FS, y si la desviación es demasiado grande, verifique si existe una fuerza lateral en la instalación.

• Calibración de carga: Coloque pesos estándar del 10 %, 50 % y 100 % de la carga nominal en secuencia, registre las señales de salida en cada punto, corrija el error lineal mediante software de calibración y asegúrese de que el error ≤ el valor permitido del nivel de precisión correspondiente (nivel C3 ≤ ±0,02 %FS).

• Depuración dinámica: En escenarios dinámicos como el monitoreo de tensión, ajuste la frecuencia de filtrado del instrumento (5-12 Hz) para equilibrar la velocidad de respuesta y la estabilidad de los datos, y evite falsas alarmas causadas por fluctuaciones de alta frecuencia.

3) Mantenimiento de rutina

• Inspección periódica: limpie la superficie del sensor mensualmente y verifique si la conexión roscada está suelta; realice una calibración de cero cada trimestre, complete una calibración a escala completa una vez al año y registre los datos de calibración para referencia futura.

• Manejo de fallos: cuando ocurra una deriva en los datos, primero verifique el voltaje de alimentación (estable entre 12-24 V CC); cuando no haya salida de señal, revise si el cable está roto o si el sensor está sobrecargado (una sobrecarga superior al 200% de la carga nominal podría causar daños).

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

1) Determinación de parámetros principales

• Selección de rango: seleccione el modelo según 1,2 - 1,5 veces el valor máximo real de fuerza (por ejemplo, si la fuerza máxima de tracción es de 8t, se puede seleccionar un sensor de 10 - 12t). Para aplicaciones de tracción, se debe reservar un margen adicional de sobrecarga del 10% para evitar daños por cargas de impacto.

• Clase de precisión: Seleccione la Clase C2 (error ≤ ±0,01 %FS) para pruebas de laboratorio, Clase C3 (error ≤ ±0,02 %FS) para metrología industrial y Clase C6 (error ≤ ±0,03 %FS) para monitoreo general. • Tipo de señal: Seleccione señales analógicas (4 - 20 mA) para instrumentos de pesaje tradicionales, señales digitales (RS485) para sistemas inteligentes y modelos inteligentes con transmisión inalámbrica (WiFi/4G) para escenarios de IoT industrial.

2) Selección según la adaptabilidad ambiental

• Temperatura: Seleccione modelos estándar para escenarios normales (-20 °C ~ 60 °C), modelos con compensación de alta temperatura para escenarios de alta temperatura (60 °C ~ 100 °C) y modelos resistentes al frío para escenarios de baja temperatura (-40 °C ~ -20 °C).

• Medio: Seleccione acero aleado (recubierto en polvo superficialmente) para ambientes secos, acero inoxidable 304 para industrias húmedas/alimentarias y acero inoxidable 316L para ambientes con corrosión química.

• Clase de protección: ≥IP65 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 conexiones con ojal para escenarios con fuerza de tracción, fijación con pernos para escenarios con presión, y modelos con pasadores de ubicación para aplicaciones con fuerza inclinada; en espacios limitados, priorice modelos compactos con una longitud ≤50 mm.

• Compatibilidad: Confirme que la señal del sensor coincida con el protocolo de comunicación del instrumento/PLC existente. Cuando varios sensores trabajen juntos, seleccione modelos digitales que admitan configuración de direcciones para evitar conflictos de señal.

4) Confirmación de Requisitos Adicionales

• Requisitos de certificación: Los escenarios a prueba de explosiones requieren certificación Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, la industria alimentaria requiere certificación FDA/GMP, y los escenarios de metrología requieren certificación CMC.

• Funciones Especiales: Seleccione modelos con un tiempo de respuesta ≤5 ms para el monitoreo dinámico de tensión, modelos con módulo NB-IoT para monitoreo remoto, y modelos de grado higiénico con pulido sin ángulos muertos (Ra ≤0,8 μm) para aplicaciones higiénicas.

RESUMEN

Las celdas de carga de tipo S presentan como ventajas principales la "capacidad de soportar fuerzas bidireccionales, instalación flexible y alta precisión bajo cargas ligeras", abordando principalmente problemas como el monitoreo de fuerzas bidireccionales, la instalación en escenarios complejos y el control de precisión bajo cargas ligeras. La experiencia del usuario se centra en una operación sencilla, mantenimiento sin complicaciones y una fuerte adaptabilidad a diversos escenarios. Al seleccionar una celda de carga, es necesario definir primero el rango, la precisión, la dirección de la fuerza y los requisitos ambientales, y luego tomar una decisión basada en la compatibilidad del sistema y funciones adicionales. Durante su uso, se deben evitar fuerzas laterales y sobrecargas, y se deben seguir estrictamente los procedimientos de calibración periódica para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo. Es adecuada para aplicaciones como medición de tensión, pesaje suspendido e instrumentos de pesaje con carga ligera, y constituye la solución de detección preferida para escenarios de monitoreo de fuerzas bidireccionales con cargas medias y bajas.

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