Cellule de charge de type colonne CZL110

Introduction du produit

Colonne cellules de charge sont des composants sensibles à la force basés sur le principe de la jauge de déformation. Ils génèrent une déformation par la flexion d'un corps élastique cylindrique soumis à une force, puis convertissent celle-ci en un signal électrique via la jauge de déformation. Ils se caractérisent par une rigidité élevée, une forte capacité anti-perturbation, etc., et sont largement utilisés dans des scénarios de pesage moyens et lourds. Les détails suivants sont présentés selon les dimensions essentielles afin de répondre aux besoins de produit sélection, d'évaluation technique et de rédaction de solutions :

1. Caractéristiques et fonctions du produit

Caractéristiques Principales

• Conception de la structure: Élément élastomère cylindrique (diamètre 10 - 100 mm en option), conception à haute rigidité (fréquence naturelle élevée), forte capacité de résistance à la charge décentrée/force latérale (supporte généralement des forces latérales de ±5 % à ±10 % de la charge nominale), bonne uniformité de force.
• Performance de précision: Classe de haute précision (couramment C3, C6, certains modèles haut de gamme atteignent C1), erreur de non-linéarité ≤ ±0,01 %FS, erreur de répétabilité ≤ ±0,005 %FS, faible dérive du zéro (≤ ±0,002 %FS/℃).
• Matériaux et protection : Le matériau élastomère peut être sélectionné en acier allié (modèle économique, limite d'élasticité ≥800 MPa) ou en acier inoxydable (304/316L, résistant à la corrosion), avec un degré de protection IP67/IP68 en option, adapté aux environnements humides, poussiéreux et légèrement corrosifs. • Compatibilité d'installation : Extrémités filetées (M12 - M60) ou raccordements à brides, espace d'installation compact, adapté aux cas de forces verticales/axiales, plusieurs capteurs pouvant être connectés en parallèle pour former une bascule (prise en charge de 4 à 8 capteurs fonctionnant de manière synchrone).

Fonction principale

• Mesure de force/poids : Prend en charge la pesée statique/dynamique (temps de réponse dynamique ≤ 5 ms), avec une plage étendue (1 t - 500 t, certains modèles sur mesure pouvant atteindre 1000 t).
• Sortie de signal : Fournit des signaux analogiques (4 - 20 mA, 0 - 10 V) ou des signaux numériques (RS485/Modbus, HART), compatibles avec les instruments de pesage courants, les automates programmables (PLC) et les systèmes DCS.
• Caractéristiques supplémentaires : Certains modèles intègrent une compensation de température (plage de compensation -20 °C ~ 80 °C), une protection contre les surcharges (150 % - 200 % de la charge nominale), une certification antidéflagrante (Ex ia IIC T6) et une conception de protection contre la foudre.
• Fiabilité à long terme: Longue durée de vie en fatigue (≥ 10⁶ cycles de charge), bonne stabilité au point zéro et dérive annuelle ≤ ±0,01 %FS.

2. Problèmes fondamentaux résolus

• Précision de mesure insuffisante : Pour résoudre les problèmes de faible performance anti-charge excentrée et de fortes fluctuations des données rencontrés avec les capteurs traditionnels, une structure à haute rigidité et une technologie précise de collage des jauges de contrainte sont adoptées afin de garantir une erreur de mesure en charge excentrée inférieure ou égale à ±0,02 % de la pleine échelle (FS).

• Mauvaise adaptabilité aux environnements difficiles : La conception en matériau acier inoxydable associée à une protection IP68 résout les problèmes de détérioration du capteur et de dérive du signal dans des conditions d'humidité, de poussière et de corrosion acido-basique (comme dans les silos chimiques ou les équipements de pesage extérieurs).

• Limitations liées à l'installation et à l'espace : La structure cylindrique compacte combinée à une méthode de raccordement flexible permet de surmonter les contraintes liées à l'espace limité d'installation et à la difficulté de guidage de la force axiale sur les grands équipements (tels que les réacteurs et les grues).

• Stabilité en mesure sous forte charge : L'élastomère à haute rigidité associé à une conception de protection contre les surcharges empêche la déformation permanente des capteurs dans les applications moyennes et lourdes (telles que les balances pour camions et le pesage de conteneurs portuaires), garantissant une fiabilité de mesure à long terme.

• Problèmes de compatibilité système : Plusieurs modes de sortie de signal sont disponibles, ce qui permet de connecter facilement différents systèmes de contrôle (tels que les automates Siemens PLC et les écrans tactiles Kunlun Tongtai) sans avoir besoin de convertisseurs de signal supplémentaires.

3. Expérience Utilisateur

• Facilité d'installation : Des interfaces filetées/à brides standardisées, complétées par des clés de montage et des broches de positionnement, permettent à une seule personne d'effectuer l'installation ; des trous de réglage horizontaux sont prévus en bas pour faciliter l'étalonnage de la direction de la force.

• Fonctionnement et étalonnage : La remise à zéro est simple (remise à zéro par un bouton via l'afficheur), prend en charge l'étalonnage avec des masses étalons (processus d'étalonnage ≤ 10 minutes), et certains modèles numériques peuvent être étalonnés à distance via un logiciel.

• Coût d'entretien réduit : Un design structurel étanche élimine le besoin d'entretiens fréquents ; jauges de Contrainte sont recouverts d'un matériau imperméable, ce qui entraîne un faible taux de défaillance (taux de défaillance annuel moyen ≤ 0,5 %) ; les pièces sensibles (comme les borniers) peuvent être remplacées individuellement.

• Retour d'information des données : Réponse rapide du signal, aucun décalage des données dans les situations de pesage dynamique ; les modèles numériques intègrent des fonctions de diagnostic d'anomalie (telles qu'alarme de surcharge, indication d'anomalie de câblage) pour faciliter et accélérer la résolution des problèmes.

• Expérience de compatibilité : Compatible avec plus de 90 % des instruments de pesage et systèmes de contrôle présents sur le marché, aucun besoin de modifier les interfaces matérielles, branchement et utilisation immédiate ; prend en charge la connexion parallèle de plusieurs capteurs avec une répartition automatique de la charge.

4. Scénarios d'application typiques

1) Pesage industriel et métrologie

• Silo/Réservoir de pesage : Surveillance du poids des silos à poudre/liquide dans les industries chimique et des matériaux de construction, prise en charge de la commande de niveau et de la gestion des stocks (généralement avec 4 capteurs installés de manière symétrique).

• Pont bascule/Pont bascule ferroviaire : Pesage des marchandises routières et ferroviaires, avec une capacité de capteur unique de 50 à 200 t, plusieurs capteurs étant connectés en parallèle pour former une plateforme de pesage (par exemple, un pont bascule de 100 t utilise couramment 4 capteurs de 25 t).

• Pesage de réacteurs : Surveillance en temps réel du poids des réacteurs dans les industries pharmaceutique et chimique, en coopération avec le système de contrôle pour assurer une régulation précise de l'alimentation en matières (capteurs antidéflagrants requis).

2) Intégration de machines et d'équipements

• Protection contre la surcharge des grues/palans : Surveillance de la capacité de levage des grues dans les ports et les usines, déclenchant une alarme lorsque la charge dépasse la valeur nominale (modèles nécessitant une résistance aux vibrations et une réponse rapide).

• Presse/Machine d'essai : Mesure de la force de pression/traction lors des essais mécaniques des matériaux, nécessitant une grande précision (classe C1) et une réponse dynamique élevée (≤3 ms).

• Machines de construction : Pesage des composants dans les centrales à béton et protection contre les surcharges des grues à tour, adapté aux environnements extérieurs humides et vibrants (degré de protection ≥IP67).

3) Fabrication d'instruments de pesage

• Composants principaux des balances de comptoir/balances au sol : Éléments capteurs principaux des petites et moyennes balances de comptoir (1-5 t) et des grandes balances au sol (50-500 t), nécessitant une bonne cohérence (erreur entre plusieurs capteurs ≤±0,01 %ES).

• Instruments de pesage sur mesure : Tels que les balances électroniques antidéflagrantes et les balances industrielles résistantes à la corrosion, utilisant des matériaux en acier inoxydable et des capteurs certifiés antidéflagrants pour répondre aux besoins des industries spéciales.

4) Autres scénarios particuliers

• Industrie alimentaire/pharmaceutique : Capteurs en acier inoxydable hygiénique (matériau 316L, surface polie), utilisés pour la pesée des matières premières et le comptage des produits finis, conformes aux normes GMP.

• Industrie minière/métallurgique : Modèles sur mesure pour environnements à haute température (≤120℃), utilisés pour la pesée des trémies à minerai et la surveillance du poids des fours métallurgiques (nécessitant une fonction de compensation de température élevée).

5. Instructions d'utilisation (Guide pratique)

1) Processus d'installation

• Préparation : Nettoyer la surface d'installation (assurez-vous qu'elle est plane, exempte d'huile, avec une erreur de planéité ≤0,1 mm/m) et vérifier l'état du capteur (aucune déformation, bornes électriques intactes).

• Positionnement et fixation : Installer le capteur verticalement au point de charge afin de garantir une transmission axiale de la charge (éviter les forces latérales) ; utiliser une clé dynamométrique pour le serrer conformément au couple spécifié (20-50 N·m recommandé pour les capteurs en acier allié, 15-30 N·m pour les capteurs en acier inoxydable).

• Spécifications de câblage : Pour les signaux analogiques (rouge - alimentation +, noir - alimentation -, vert - signal +, blanc - signal -), connecter les signaux numériques selon le protocole Modbus ; maintenir le câblage éloigné des lignes haute tension (≥10 cm) afin d'éviter les interférences électromagnétiques.

• Traitement de protection : Pour une installation en extérieur, ajouter une protection contre la pluie et sceller la connexion du câblage avec un connecteur étanche ; appliquer un revêtement anti-corrosion sur la surface du capteur dans un environnement corrosif.

2) Étalonnage et mise au point

• Étalonnage à zéro : Allumez l'appareil et préchauffez pendant 30 minutes, puis appuyez sur le bouton « zéro » du compteur pour vous assurer que la sortie à zéro se situe dans une plage de ±0,001 % de la pleine échelle.

• Étalonnage de charge : Placer des masses étalons (recommandé à 50 % et 100 % de la charge nominale), enregistrer la valeur affichée sur l'afficheur et corriger l'erreur via l'afficheur ou le logiciel (l'erreur doit être ≤ à l'erreur admissible correspondant à la classe de précision).

• Débogage dynamique : Dans un scénario de pesage dynamique, tester le temps de réponse du capteur, ajuster les paramètres de filtrage de l'afficheur (la fréquence de filtrage est généralement comprise entre 5 et 10 Hz) afin d'éviter les fluctuations des données.

3) Maintenance courante

• Inspections régulières : Nettoyez la surface du capteur mensuellement, vérifiez si le câblage est bien serré ; étalonnez le point zéro chaque trimestre et effectuez un étalonnage complet une fois par an.

• Traitement des pannes : En cas de dérive des données, vérifier la tension d'alimentation (doit être stable entre 12 et 24 V CC) ; en l'absence de signal de sortie, vérifier si le câblage est correct ou si le capteur est surchargé ou endommagé.

6. Méthode de sélection (correspondance précise aux exigences)

1) Détermination des paramètres principaux

• Sélection de la plage : choisissez un modèle dont la plage est 1,2 à 1,5 fois la charge maximale réelle (par exemple, pour une charge maximale de 50 t, on peut sélectionner un capteur de 60 à 75 t), en laissant une marge pour les surcharges.

• Classe de précision : pour la métrologie industrielle, choisissez la classe C3 (erreur ≤ ±0,02 %FS) ; pour les essais en laboratoire, choisissez la classe C1 (erreur ≤ ±0,01 %FS) ; pour la surveillance générale, choisissez la classe C6 (erreur ≤ ±0,03 %FS).

• Type de signal : les signaux analogiques (4 - 20 mA) conviennent aux instruments traditionnels, tandis que les signaux numériques (RS485) conviennent aux systèmes de contrôle intelligents et permettent la surveillance à distance.

2) Sélection selon l'adaptabilité environnementale

• Température : Pour des scénarios normaux (-20 °C - 60 °C), sélectionnez un modèle standard ; pour des scénarios à haute température (60 °C - 120 °C), sélectionnez un modèle compensé en haute température ; pour des scénarios à basse température (-40 °C - -20 °C), sélectionnez un modèle résistant au froid.

• Milieu : Pour des environnements secs, choisissez de l'acier allié ; pour des environnements humides/corrosifs, choisissez de l'acier inoxydable 304/316L ; pour des environnements fortement corrosifs (par exemple, solutions acido-basiques), choisissez du Hastelloy.

• Classe de protection : Pour les environnements extérieurs ou humides, ≥IP67 ; pour les environnements immergés ou très poussiéreux, ≥IP68.

3) Installation et compatibilité du système

• Méthode d'installation : pour un espace limité, choisir un raccordement fileté ; pour des charges lourdes, choisir un raccordement à brides ; en cas de risque de charge excentrée, sélectionner un modèle avec conception anti-charge excentrée (erreur de charge excentrée ≤ ±0,01 %FS).

• Compatibilité : Vérifiez que le signal de sortie du capteur correspond aux instruments/PLCs existants ; si plusieurs capteurs doivent être connectés en parallèle, sélectionnez un modèle numérique prenant en charge la configuration d'adresse.

4) Confirmation des exigences supplémentaires

• Exigences de certification : pour les environnements antidéflagrants, la certification Ex ia IIC T6 est requise ; pour l'industrie alimentaire, la certification FDA/GMP est requise ; pour les applications métrologiques, le certificat CMC (Certificat d'approbation de type pour instruments de mesure) est requis.

• Fonctions spéciales : pour la pesée dynamique, choisir un modèle avec un temps de réponse ≤5 ms ; pour la surveillance à distance, sélectionner un modèle intelligent doté d'une transmission sans fil (LoRa/NB-IoT).

Résumé

Les cellules de charge en colonne ont une « grande rigidité, une faible sensibilité aux interférences et une large plage de mesure » comme avantages principaux, résolvant principalement des problèmes tels que la pesée précise, l'adaptation à des environnements difficiles et la compatibilité système dans des scénarios de charges moyennes et lourdes. L'expérience utilisateur met l'accent sur une installation facile, une maintenance simple et une stabilité des données. Lors du choix, il est nécessaire de préciser d'abord les trois exigences fondamentales de plage, de précision et d'environnement, puis de prendre une décision en fonction de la méthode d'installation et de la compatibilité avec le système ; pendant l'utilisation, il est essentiel de respecter strictement les principes d'installation en force axiale et d'étalonnage régulier afin d'assurer une fiabilité à long terme. Adaptées aux domaines de la métrologie industrielle, de l'intégration mécanique, de la fabrication d'instruments de pesage, entre autres, elles constituent le type de capteur privilégié pour les applications de pesage en charges moyennes et lourdes.

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