Capteur de pesage à poutre encastrée CZL803KB

La cellule de charge à poutre encastrée est un élément de détection sensible à la force basé sur le principe de résistance de 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 des 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 réservoirs industriels de matériaux, les balances de plateforme et les balances à bande transporteuse. Les détails suivants sont fournis 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 de la structure: Adopte une structure de poutre en console intégrée (épaisseur de la poutre de 8 à 50 mm, longueur de 50 à 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 résistance aux chocs exceptionnelle (capable de supporter un impact instantané de 200 % à 300 % de la charge nominale) et une grande efficacité de transfert des contraintes.

2) Performance de Précision : La classe de précision couvre C3-C6, les modèles principaux atteignant C3. L'erreur de non-linéarité ≤ ±0,02 %FS, l'erreur de répétabilité ≤ ±0,01 %FS, la dérive du zéro ≤ ±0,003 %FS/℃, et la stabilité de précision supérieure à celle des capteurs similaires dans les scénarios moyens de 50 kg à 5 t.

3) Matériaux et Protection : Le corps élastique utilise couramment de l'acier allié (Q235, 40CrNiMoA) ou de l'acier inoxydable 304/316L, avec un traitement de surface par sablage et décapage + plaquage au nickel (acier allié) ou passivation (acier inoxydable) ; la classe de protection est généralement IP66/IP67, et certains 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/quasi-dynamique de charges moyennes et faibles (temps de réponse ≤7 ms), avec une plage allant de 50 kg à 20 t. Les applications classiques se situent dans la gamme de 1 t à 10 t, et certains modèles renforcés 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 qualité industrielle prennent en charge le protocole HART, permettant une connexion directe aux systèmes PLC, DCS et de gestion de pesage sans modules supplémentaires de conditionnement de signal.

3) Fonction de protection de sécurité : Intègre une compensation de température sur une plage étendue (-20 °C à 80 °C), dispose d'une protection contre les surcharges (150 % à 250 % de la charge nominale, jusqu'à 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 câble.

4) Fiabilité à long terme : Durée de vie en fatigue ≥ 10⁶ cycles de charge, avec une dérive annuelle ≤ ±0,015 % de la pleine échelle (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 principaux résolus

1) Difficulté d'installation en bordure des équipements : En réponse à la limitation des capteurs traditionnels nécessitant une installation symétrique, la structure à « fixation par une seule extrémité » de la poutre en porte-à-faux 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 à moyenne portée : Dans la plage moyenne de 1t à 10t, grâce à une conception optimisée de la contrainte de la poutre, l'erreur de mesure de la charge concentrée est maintenue dans une fourchette de ±0,02 %FS, répondant ainsi aux exigences de précision 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 cohérence (erreur ≤ ±0,01 %FS pour un même lot), prennent en charge de 2 à 4 combinaisons parallèles pour la pesée, et résolvent les problèmes de superposition des poids et d'uniformité de précision dans des scénarios avec forces réparties, comme les grandes balances de plateforme et les silos.

5) Adaptabilité 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 (comme les mines), humides (comme les usines chimiques) ou légèrement corrosifs (comme l'électroplage) 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 simples : Prend en charge le zéro automatique par une seule touche de l'instrument de pesage ; le processus d'étalonnage à trois points (25 %, 50 %, 100 % de la charge nominale) convient aux scénarios de moyenne portée, et le modèle numérique permet de configurer à distance les paramètres et 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 est ≤ ±0,005 %FS, avec une réponse rapide et 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, équipés de 2 à 4 capteurs à poutre encastrée installés symétriquement sur le support inférieur du réservoir ; la matière en acier allié résiste à la corrosion, la protection IP67 convient à l'environnement humide de l'atelier, et la précision de ±0,02 %FS garantit 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 courroie/convoyeurs
• Balances à courroie industrielles : pesage des courroies transporteuses de matières en vrac dans les mines et les centrales électriques, les capteurs sont installés sur le support de galet, supportant la charge combinée de la courroie et des matériaux, un temps de réponse ≤ 7 ms est adapté aux scénarios de transport continu, et la précision de mesure est de ±0,1 %.

• Convoyeur : utilisé pour le pesage en ligne et le tri dans les industries électronique et alimentaire. Des capteurs intégrés en bas du convoyeur permettent de détecter en temps réel le poids des produits et d'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 avec capacité de 1 à 5 tonnes. Quatre capteurs à poutre cisaillement sont installés aux quatre coins du corps de la balance. L'extrémité fixe est solidement fixée 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-fourches du chariot élévateur, supportant la charge verticale des marchandises. Fabriqué en acier allié, il est résistant aux chocs et 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 découpage : commande de pression pour petites machines de découpage. Des capteurs sont installés entre la tête de découpage et le corps de la machine, fournissant une rétroaction en temps réel de la valeur de force de découpage, évitant ainsi les dommages au moule causés par une surcharge. Une précision de ±0,01 %FS assure la qualité du poinçonnage.

• Commande de force lors du montage par robot : Surveillance de la pression pendant le processus de montage des robots industriels. Des capteurs à poutre cisaillement sont intégrés à l'extrémité du bras robotique, permettant de détecter la pression de montage et d'ajuster la force appliquée, ce qui convient au montage 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 galvanoplastie et chimique. Les capteurs en acier inoxydable 316L sont passivés en surface, résistants à la corrosion acide et alcaline, et adaptés à des applications telles que la détection de concentration de bain de galvanisation 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'état extérieur 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 solide sans jeu ; l'extrémité porteuse doit être en contact étroit avec la structure porteuse pour que la charge agisse verticalement sur le corps de la poutre, en évitant les forces latérales et les efforts de torsion.

• Spécifications de câblage : Pour les signaux analogiques, respecter le principe de câblage suivant « rouge - alimentation +, noir - alimentation -, vert - signal +, blanc - signal - » ; pour les signaux numériques, effectuer le raccordement selon les broches correspondantes du protocole Modbus ; le câblage doit être éloigné des sources d'interférences fortes 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).

• Essai de linéarité : Sélectionner 5 points d'essai répartis uniformément dans la plage, vérifier la linéarité du signal de sortie, et l'erreur de linéarité doit être ≤ ±0,015 %FS afin de 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) ; lorsque la mesure est anormale, vérifiez la présence d'une surcharge (dépassant 300 % de la charge nominale, susceptible d'endommager le capteur) 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 une marge pour les charges d'impact et une sécurité supplémentaire.

• 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 au milieu environnant

• Température : choisir des modèles standards pour les environnements normaux (-20 °C à 60 °C), des modèles à compensation haute température pour les environnements chauds (60 °C à 120 °C) et des modèles résistants au froid pour les environnements froids (-40 °C à -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 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 : Vérifiez que le signal du capteur correspond au protocole de communication du compteur/PLC existant ; par exemple, pour un PLC Siemens, privilégiez 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 grade antidéflagrant correspondante (Ex d I pour les mines de charbon, Ex ia IIC T6 pour l'industrie chimique), les applications de métrologie requièrent une certification CMC, et les produits destinés à l'exportation doivent être munis de la certification OIML.

• Fonctionnalités spéciales : Pour la pesée dynamique, choisissez le modèle renforcé résistant aux chocs (charge d'impact ≥ 300 %FS) ; pour la surveillance à distance, sélectionnez le modèle équipé d'un module NB-IoT/LoRa ; pour les environnements à haute température, préférez le modèle dédié doté d'une puce de compensation thermique.

Résumé

Poutre encastrée cellules de charge possèdent les avantages principaux de « précision en plage moyenne, installation flexible et forte résistance aux chocs », et répondent principalement à des problèmes tels que l'installation en bordure d'équipement, la mesure de charge concentrée et la protection contre les chocs 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 préciser au préalable les quatre exigences fondamentales de plage, de précision, d'emplacement d'installation et d'environnement, puis de prendre une décision en fonction de la compatibilité système et des fonctions supplémentaires ; pendant l'utilisation, il convient d'éviter les forces latérales et les surcharges, et de suivre strictement les spécifications de calibration régulière afin d'assurer un fonctionnement stable à long terme. Il convient aux réservoirs industriels de matériaux, aux balances à bande, 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 et moyenne charge.