Capteur de pesage à poutre encastrée CZL803

La cellule de charge à poutre encastrée est un élément de détection sensible à la force basé sur le principe de résistance à la déformation, dont la structure centrale est constituée d'un corps élastique en forme de poutre encastrée fixée à une extrémité et suspendue à l'autre. Lorsqu'elle est soumise à une force, la déformation par flexion de la poutre entraîne une variation de résistance du jauges de contrainte, qui est ensuite convertie en signaux électriques normalisés. Elle combine des avantages tels qu'une capacité de charge moyenne, un espace d'installation flexible et une forte résistance aux chocs, et est largement utilisée dans des applications où s'exercent des forces concentrées de charge moyenne ou faible, comme les silos industriels, les balances de plate-forme et les balances à bande transporteuse. Ce qui suit présente une explication détaillée à partir des dimensions principales afin de répondre aux besoins de produit sélection, d'évaluation technique et de rédaction de solutions :

1. Caractéristiques du produit et fonctions principales

Caractéristiques Principales

1) Conception structurelle : Adopte une structure en poutre encastrée intégrée (épaisseur de la poutre 8 - 50 mm, longueur 50 - 300 mm), avec plusieurs jeux de trous de fixation à l'extrémité fixe afin d'améliorer la stabilité. La contrainte à l'extrémité chargée est concentrée dans la section médiane de la poutre, permettant la mesure d'une charge concentrée verticale descendante, avec une excellente résistance aux chocs (capable de supporter un impact instantané de 200 % à 300 % de la charge nominale) et une haute efficacité de transmission des contraintes.

2) Performance de Précision : La classe de précision couvre C3 - C6, les modèles principaux atteignant C3. Erreur de non-linéarité ≤ ±0,02 %FS, erreur de répétabilité ≤ ±0,01 %FS, dérive du zéro ≤ ±0,003 %FS/℃, et sa stabilité de précision est supérieure à celle des capteurs similaires dans les scénarios moyens de 50 kg - 5 t.

3) Matériaux et Protection : Le corps élastique utilise généralement de l'acier allié (Q235, 40CrNiMoA) ou de l'acier inoxydable 304/316L, avec une surface traitée par sablage et décapage + placage nickel (acier allié) ou passivation (acier inoxydable) ; la classe de protection est typiquement IP66/IP67, et les modèles industriels robustes peuvent atteindre IP68, adaptés aux environnements industriels complexes tels que la poussière et l'humidité.

4) Compatibilité d'installation : L'extrémité fixe permet un serrage par boulons ou un soudage, et l'extrémité chargée peut être connectée par filetages, brides ou têtes de pression, convenant à une installation multiposition en bas, sur le côté, etc. de l'équipement. Des unités simples ou multiples peuvent être utilisées en parallèle, offrant une grande flexibilité de combinaison.

Fonctions principales

1) Mesure de force à portée moyenne : Se concentre sur la pesée statique ou quasi-dynamique de charges moyennes et légères (temps de réponse ≤ 7 ms), avec une plage allant de 50 kg à 20 t, les applications typiques se situant entre 1 t et 10 t. Certains modèles robustes peuvent être étendus jusqu'à 50 t, répondant ainsi aux besoins de la plupart des scénarios industriels à charge moyenne.

2) Sortie de signal normalisée : Fournit des signaux analogiques (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) et des signaux numériques (RS485/Modbus RTU), et certains modèles de gamme industrielle prennent en charge le protocole HART, permettant une connexion directe aux systèmes PLC, DCS et de gestion de pesée sans modules supplémentaires de conditionnement de signal.

3) Fonction de protection de sécurité : Intègre une compensation de température sur une large plage (-20 °C à 80 °C), dispose d'une protection contre les surcharges (150 % - 250 % de la charge nominale, atteignant 300 % pour les modèles en acier allié), les modèles antidéflagrants sont certifiés Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, et certains modèles incluent des connecteurs anti-arrachement pour câbles.

4) Fiabilité à long terme : Durée de vie en fatigue ≥ 10⁶ cycles de charge, avec une dérive annuelle ≤ ±0,015 %FS sous charge nominale, adapté aux scénarios de fonctionnement continu prolongé tels que les lignes de production industrielle et la surveillance de réservoirs de matériaux.

2. Problèmes fondamentaux résolus

1) Difficulté d'installation en bordure des équipements : En réponse à la limitation des capteurs traditionnels nécessitant une installation symétrique, la structure « une extrémité fixe » de la poutre en console peut être directement installée sur le bord inférieur de l'équipement ou sur le côté du support, ce qui résout le problème du manque d'espace d'installation au centre d'équipements tels que les silos et les balances de plateforme.
2) Mesure de charge concentrée dans la plage moyenne : Dans la plage moyenne de 1 t à 10 t, grâce à une conception optimisée de la contrainte de la poutre, l'erreur de mesure de la charge concentrée est maintenue à ±0,02 %FS, répondant aux exigences de précision pour des scénarios de charge moyenne tels que le dosage industriel et la pesée de produits finis.

3) Dommages dus à la charge d'impact dynamique : Les caractéristiques de déformation du tampon en élastomère à poutre encastrée permettent d'absorber efficacement l'impact instantané causé par la chute de matériaux et les vibrations d'équipement, résolvant ainsi les problèmes de dommages faciles et de dérive de précision des capteurs traditionnels dans des scénarios dynamiques.

4) Pesage combiné multi-capteurs : Les capteurs présentent une bonne uniformité (erreur ≤ ±0,01 %EM pour un même lot), prennent en charge de 2 à 4 pesages combinés en parallèle, ce qui résout les problèmes de superposition des poids et d'uniformité de précision dans des applications soumises à des forces réparties, telles que les grandes balances de plateforme et les silos.

5) Adaptation aux environnements industriels difficiles : Grâce au renforcement du matériau en acier allié et à la conception de niveaux de protection IP67 et supérieurs, les problèmes de corrosion des capteurs et d'anomalies de signal dans des environnements poussiéreux (tels que les mines), humides (tels que l'industrie chimique) ou légèrement corrosifs (tels que l'électrolyse) sont résolus.

3. Expérience Utilisateur

1) Grande flexibilité d'installation : Les trous de montage normalisés à l'extrémité fixe sont compatibles avec diverses structures d'équipement, éliminant ainsi le besoin d'outils de positionnement professionnels. L'installation et l'étalonnage peuvent être effectués à l'aide d'un niveau, et une seule personne peut réaliser la fixation et le câblage d'un capteur unique en moins de 20 minutes.

2) Fonctionnement et étalonnage faciles : Prend en charge la remise à zéro par une touche sur l'instrument de pesage ; le processus d'étalonnage en trois points (25 %, 50 %, 100 % de la charge nominale) convient aux scénarios de moyenne amplitude ; le modèle numérique permet de configurer à distance les paramètres et d'effectuer l'étalonnage via un logiciel sur ordinateur hôte.

3) Coûts de maintenance maîtrisés : La structure entièrement étanche réduit la pénétration de la poussière, avec un taux de défaillance annuel moyen ≤ 0,5 % ; les composants principaux ( jauges de Contrainte , les terminaux) sont emballés séparément, et les pannes locales peuvent être réparées individuellement sans nécessiter un remplacement global.

4) Retour d'information stable des données : La fluctuation des données de mesure statique ≤ ±0,005 %FS, réagit rapidement sans décalage dans les scénarios quasi-dynamiques (comme les convoyeurs à bande) ; le modèle numérique intègre une fonction de diagnostic d'erreur, fournissant des alertes en temps réel en cas d'anomalies telles que surcharge ou sous-tension.

5) Adaptabilité combinée élevée : Lorsque plusieurs capteurs sont connectés en parallèle, il prend en charge la répartition automatique de la charge, éliminant ainsi le besoin d'un équilibreur supplémentaire, s'adaptant aux exigences de conception des balances de plateforme et des silos de différentes tailles, et réduisant la difficulté d'intégration du système.

4. Scénarios d'application typiques

1) Pesage des silos/hoppers industriels
• Réservoirs de matières premières chimiques : pesage de réservoirs de stockage de matières premières chimiques de 1 à 10 t, 2 à 4 capteurs à poutre encastrée installés symétriquement sur le support inférieur du réservoir, matériau en acier allié résistant à la corrosion, protection IP67 adaptée à l'environnement humide de l'atelier, et précision de ±0,02 %FS garantissant un mesurage exact des stocks.
• Trémies d'alimentation / farine : pesage des trémies de dosage dans l'industrie de transformation des céréales, les capteurs sont installés sur les pieds de support situés en bas de la trémie, la conception anti-choc permet de résister à l'impact de la chute du matériau et coopère avec le système de contrôle pour assurer un dosage précis.

2) Pesage des balances à bande / convoyeurs
• Cycles industriels à courroie : pesage des convoyeurs de matériaux en vrac dans les mines et centrales électriques, les capteurs sont installés sur le support de galet, supportant la charge combinée de la courroie et des matériaux, avec un temps de réponse ≤ 7 ms adapté aux scénarios de transport continu, et une précision de mesure de ±0,1 %.

• Convoyeur : utilisé pour le pesage en ligne et le tri dans les industries électronique et alimentaire. Des capteurs sont intégrés au bas du convoyeur pour détecter en temps réel le poids des produits et interagir avec le mécanisme de tri. Une précision moyenne répond aux besoins de la production de masse.

3) Petites et moyennes balances pour camions / balances de plateforme

• Plateforme de pesage d'atelier : plateforme de pesage pour atelier de 1 à 5 tonnes. Quatre capteurs à poutre cisaillée sont installés aux quatre coins du corps de la balance. L'extrémité fixe est solidement arrimée au sol, tandis que l'extrémité portante supporte la charge du corps de la balance. La capacité anti-décentrement garantit une précision de pesage constante quelle que soit la position.

• Balance pour chariot élévateur : dispositif de pesage portable pour chariot élévateur. Des capteurs sont installés sur le porte-fourche du chariot élévateur afin de supporter la charge verticale des marchandises. Le matériau en acier allié résiste aux chocs, adapté aux besoins de pesage dynamique pendant les opérations de manutention.

4) Commande de force des équipements d'automatisation

• Surveillance de pression des équipements de poinçonnage : commande de pression pour petites machines de poinçonnage. Des capteurs sont installés entre la tête de poinçonnage et le bâti de la machine afin de fournir un retour en temps réel de la valeur de la force de poinçonnage, évitant ainsi les dommages au moule dus à une surcharge. Une précision de ±0,01 %EN assure la qualité du poinçonnage.

• Commande de force de l'assemblage robotisé : Surveillance de la pression lors du processus d'assemblage des robots industriels. Des capteurs à poutre cisaillement sont intégrés à l'extrémité du bras robotique pour détecter la pression d'assemblage et ajuster la force appliquée, adaptés à l'assemblage de pièces automobiles et de composants électroniques.

5) Applications industrielles spéciales

• Scénarios antidéflagrants : Équipements de pesage antidéflagrants pour les industries minières du charbon et du pétrole et du gaz. Des capteurs à poutre cisaillement antidéflagrants Ex d IIB T4 sont utilisés et installés dans des boîtiers de pesage antidéflagrants afin de répondre aux exigences de sécurité des environnements explosifs.

• Environnements corrosifs : Équipements de pesage pour les industries de l'électrolyse et chimique. Des capteurs en acier inoxydable 316L avec traitement de passivation de surface résistent à la corrosion par les acides et les alcalis, adaptés à des applications telles que la détection de concentration de solution d'électrolyse et la pesée de réactifs chimiques.

5. Instructions d'utilisation (guide pratique)

1) Processus d'installation

• Préparation : Nettoyer la surface d'installation (s'assurer qu'elle est plane, exempte d'huile et que l'erreur de planéité ≤ 0,1 mm/m), vérifier l'apparence du capteur (aucune déformation du corps de la poutre et aucun dommage au câble), et sélectionner des boulons de fixation de spécification M12-M24 selon la plage.

• Positionnement et fixation : Fixer l'extrémité fixe du capteur sur le support de l'équipement à l'aide de boulons afin de garantir une fixation ferme sans jeu ; l'extrémité porteuse doit s'ajuster correctement à la structure porteuse pour s'assurer que la charge agit verticalement sur le corps de la poutre, en évitant les forces latérales et les forces de torsion.

• Spécifications de câblage : Pour les signaux analogiques, suivre le principe de câblage « rouge - alimentation +, noir - alimentation -, vert - signal +, blanc - signal - » ; pour les signaux numériques, effectuer la connexion selon les broches correspondantes du protocole Modbus ; le câblage doit être éloigné des sources fortes de perturbations telles que les variateurs de fréquence, avec une distance ≥ 15 cm.

• Traitement de protection : Pour une installation en extérieur, il convient d'ajouter une housse antipluie ; dans un environnement humide, les raccords de câble doivent être scellés avec une boîte de jonction étanche ; dans un environnement corrosif, un revêtement antirouille spécial doit être appliqué sur la surface non portante du capteur.

2) Étalonnage et mise au point

• Étalonnage du zéro : Allumez l'alimentation et laissez préchauffer pendant 30 minutes, puis exécutez la commande « étalonnage du zéro » afin de garantir que la sortie au zéro se situe dans la plage de ±0,002 %FS. Si l'écart est trop important, vérifiez si l'installation est solide et s'il existe une force latérale.

• Étalonnage de charge : Placez successivement des masses étalons correspondant à 25 %, 50 % et 100 % de la charge nominale, enregistrer les valeurs du signal de sortie à chaque point, corrigez l'erreur de linéarité à l'aide d'un logiciel d'étalonnage, et assurez-vous que l'erreur à chaque point de charge soit inférieure ou égale à la valeur admissible de la classe C3 (±0,02 %FS).

• Test linéaire : Sélectionner uniformément 5 points de test dans la plage de mesure afin de vérifier la linéarité du signal de sortie. L'erreur de linéarité doit être ≤ ±0,015 %FS pour garantir la stabilité de la précision sur toute l'échelle au milieu de la plage.

3) Maintenance courante

• Inspection régulière : Nettoyer mensuellement la poussière et l'huile présentes sur la surface du capteur, vérifier le serrage des boulons de fixation ; effectuer un étalonnage du point zéro chaque trimestre, et réaliser annuellement un étalonnage complet ainsi qu'un test de performance.

• Gestion des pannes : En cas de dérive des données, vérifiez d'abord la tension d'alimentation (stable entre 12 et 24 V CC) ; en cas d'affichage anormal, vérifiez la présence d'une surcharge (dépassant 300 % de la charge nominale pouvant causer des dommages) ou d'une déformation de la poutre, et remplacez le capteur si nécessaire.

6. Méthode de sélection (correspondance précise aux besoins)

1) Détermination des paramètres principaux

• Sélection de la plage : Choisir un modèle dont la plage est 1,3 à 1,6 fois la charge maximale réelle (par exemple, pour une charge maximale de 5 t, on peut choisir un capteur de 6,5 à 8 t) afin de prévoir les charges d'impact et une marge de sécurité.

• Classe de précision : Sélectionnez la classe C3 (erreur ≤ ±0,02 %FS) pour la métrologie industrielle, la classe C6 (erreur ≤ ±0,03 %FS) pour la surveillance générale, et un modèle de classe C3 avec un temps de réponse ≤ 7 ms pour la pesée dynamique.

• Type de signal : Sélectionnez les signaux analogiques (4-20 mA) pour les systèmes de contrôle traditionnels, les signaux numériques (RS485) pour les systèmes intelligents, et les modèles dotés de modules de transmission sans fil pour les scénarios d'Internet industriel des objets (IIoT).

2) Sélection selon l'adaptabilité environnementale

• Température : Sélectionnez les modèles ordinaires pour les scénarios normaux (-20 °C ~ 60 °C), les modèles à compensation haute température pour les environnements chauds (60 °C ~ 120 °C), et les modèles résistants au froid pour les environnements froids (-40 °C ~ -20 °C).

• Milieu : Sélectionnez l'acier allié (nickelé) pour les environnements secs, l'acier inoxydable 304 pour les environnements humides/légèrement corrosifs, et l'acier inoxydable 316L pour les environnements fortement corrosifs (solutions acido-basiques).

• Classe de protection : ≥IP66 pour les environnements intérieurs secs, ≥IP67 pour les environnements extérieurs/humides, et ≥IP68 pour les environnements submergés ou très poussiéreux.

3) Installation et compatibilité du système

• Méthode d'installation : choisir un fixation par boulon pour l'installation inférieure de l'équipement, une connexion par bride pour l'installation latérale ; lorsqu'un système de pesage utilise plusieurs capteurs, sélectionner des modèles numériques prenant en charge le codage d'adresse afin d'éviter les conflits de signal.

• Compatibilité : vérifier que le signal du capteur est compatible avec le protocole de communication du compteur/PLC existant. Par exemple, pour un PLC Siemens, privilégier les modèles prenant en charge le protocole Profibus afin de réduire la difficulté d'intégration.

4) Confirmation des exigences supplémentaires

• Exigences de certification : les applications antidéflagrantes nécessitent une certification de niveau antidéflagrant correspondante (Ex d I pour les mines de charbon, Ex ia IIC T6 pour les industries chimiques), les applications métrologiques nécessitent une certification CMC, et les produits destinés à l'exportation nécessitent une certification OIML.

• Caractéristiques spéciales : Pour la pesée dynamique, il convient de sélectionner un modèle renforcé résistant aux chocs (charge d'impact ≥300 %FS) ; pour la surveillance à distance, un modèle équipé d'un module NB-IoT/LoRa doit être choisi ; pour les environnements à haute température, un modèle dédié doté d'une puce de compensation thermique doit être sélectionné.

Résumé

La cellule de charge à poutre encastrée présente des avantages essentiels tels qu'une « précision dans la plage moyenne, une installation flexible et une forte résistance aux chocs ». Elle répond principalement à des problèmes comme l'installation en bordure d'équipement, la mesure de charges concentrées et la protection contre les impacts dynamiques dans les scénarios industriels de charge moyenne. L'expérience utilisateur met l'accent sur une installation pratique, un entretien sans souci et une bonne compatibilité système. Lors du choix d'un modèle, il est nécessaire de définir clairement les quatre exigences fondamentales que sont la capacité, la précision, l'emplacement d'installation et l'environnement, puis de prendre une décision en fonction de la compatibilité système et des fonctions supplémentaires ; durant l'utilisation, il convient d'éviter les forces latérales et les surcharges, et de suivre rigoureusement les procédures d'étalonnage régulier afin d'assurer un fonctionnement stable à long terme. Elle convient aux citernes industrielles de matériaux, aux balances à bande transporteuse, aux instruments de pesage de petite et moyenne taille, ainsi qu'à d'autres domaines, et constitue la solution de détection dominante pour les scénarios industriels de pesage à faible ou moyenne charge.