Cellule de charge de type colonne CZL425

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 structurelle : Corps élastique cylindrique (diamètre 10 - 100 mm en option), conception à haute rigidité (fréquence naturelle élevée), forte capacité de résistance aux charges excentriques/forces latérales (capable de supporter généralement des forces latérales de ±5 % à ±10 % de la charge nominale) et bonne uniformité de force.

• Performance de précision : Classe de précision élevée (couramment C3, C6, certains modèles haut de gamme atteignent C1), erreur de non-linéarité ≤ ±0,01 %FS, erreur de répétabilité ≤ ±0,005 %FS, et faible dérive du zéro (≤ ±0,002 %FS/℃).

• Matériau et Protection : Le matériau du corps élastique peut être choisi parmi l'acier allié (version économique, résistance à la limite d'élasticité ≥ 800 MPa) ou l'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 : Les deux extrémités sont filetées (M12 - M60) ou raccordées par bride, avec un espace d'installation compact, adapté aux scénarios de forces verticales/axiales, et plusieurs unités peuvent être connectées en parallèle pour former une balance (prise en charge de 4 à 8 capteurs fonctionnant synchronisement).

Fonctions principales

• Mesure de force/poids : Prend en charge la pesée statique/dynamique (temps de réponse dynamique ≤ 5 ms), avec une large plage de mesure (1 t - 500 t, certains modèles sur mesure pouvant atteindre 1000 t).

• Sortie du 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.

• Fonctions supplémentaires : Certains modèles intègrent une compensation thermique (plage de compensation de -20 °C à 80 °C), une protection contre les surcharges (150 % à 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 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 et protection IP68 résout les problèmes de détérioration du capteur et de dérive du signal dans des environnements humides, poussiéreux ou soumis à la corrosion acide-base (comme les silos chimiques et les équipements de pesage extérieurs).

• Limitations liées à l'installation et à l'espace : La structure cylindrique compacte et les méthodes de connexion flexibles résolvent les problèmes d'espace d'installation limité et de guidage difficile des forces axiales 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 résoudre les difficultés d'interfaçage avec différents systèmes de contrôle (tels que le PLC Siemens et l'écran tactile Kunlun Tongtai) sans nécessiter de convertisseurs de signal supplémentaires.

3. Expérience Utilisateur

• Facilité d'installation : Interfaces filetées/à brides standardisées, accompagnées de clés de montage et de broches de positionnement, permettant à une seule personne de réaliser l'installation ; des trous de réglage horizontaux sont prévus en bas pour faciliter l'étalonnage de la direction de la force.

• Fonctionnement et étalonnage : Le zéro est facile à calibrer (mise à zéro par bouton via l'instrument), prend en charge l'étalonnage avec masses étalons (processus d'étalonnage ≤10 minutes), et certains modèles numériques peuvent être étalonnés à distance via un logiciel.

• Coût d'entretien réduit : La conception à structure scellée élimine le besoin d'un entretien fréquent ; jauges de Contrainte sont recouverts d'un revêtement anti-humidité, ce qui entraîne un faible taux de défaillance (taux de défaillance annuel moyen ≤0,5 %) ; les pièces facilement remplaçables (comme les blocs terminaux) peuvent être remplacées individuellement.

• Retour d'information des données : Réponse rapide du signal, sans latence de données dans les scénarios de pesage dynamique ; les modèles numériques intègrent des fonctions de diagnostic d'erreur (comme l'alarme de surcharge et l'indication de câblage anormal), facilitant ainsi la maintenance et le dépannage rapide.

• 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

• Pesage de silos/réservoirs : Surveillance du poids des silos à poudre ou liquides dans les industries chimique et des matériaux de construction, permettant la commande de niveau et la gestion des stocks (généralement avec 4 capteurs installés symétriquement).

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

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

2) Intégration de machines et d'équipements

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

• Presse/Machine d'essai : Mesure de la pression/force de traction dans les essais de mécanique des matériaux, nécessitant une haute précision (niveau 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 peser les trémies de minerai et surveiller le 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 (s'assurer qu'elle est plane, exempte de taches d'huile, et que l'erreur de planéité ≤0,1 mm/m) et vérifier l'état extérieur du capteur (pas de déformation, borniers intacts).

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

• Spécifications de câblage : Pour les signaux analogiques (rouge - alimentation +, noir - alimentation -, vert - signal +, blanc - signal -), câbler les signaux numériques selon le protocole Modbus ; maintenir les câbles éloignés des lignes de forte puissance (≥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 la charge : Placer des poids étalons (recommandé à 50 % et 100 % de la charge nominale), enregistrer la valeur affichée par l'afficheur et corriger l'erreur via l'afficheur ou un 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 : Choisir le modèle selon 1,2 à 1,5 fois la charge maximale réelle (par exemple, pour une charge maximale de 50 t, un capteur de 60 à 75 t peut être sélectionné), 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 : Le signal analogique (4 - 20 mA) convient aux instruments traditionnels, et le signal numérique (RS485) convient aux systèmes de contrôle intelligents, prenant en charge la surveillance à distance.

2) Sélection selon l'adaptabilité environnementale

• Température : Pour des conditions normales (-20 °C - 60 °C), sélectionnez le modèle ordinaire ; pour des conditions à haute température (60 °C - 120 °C), sélectionnez le modèle compensé haute température ; pour des conditions à basse température (-40 °C - -20 °C), sélectionnez le modèle résistant au froid.

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

• Classe de protection : Pour des environnements extérieurs/humides, ≥IP67 ; pour des environnements sous-marins ou très poussiéreux, ≥IP68.

3) Installation et compatibilité du système

• Méthode d'installation : Pour un espace limité, sélectionnez un raccord fileté ; pour des charges importantes, sélectionnez un raccord à bride ; s'il existe un risque de charge excentrée, sélectionnez 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 d'instrument 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 à colonne présentent des avantages fondamentaux tels que « une rigidité élevée, une forte résistance aux interférences et une large plage de mesure », qui permettent principalement de résoudre des problèmes liés à la pesée précise, à l'adaptation à des environnements difficiles et à la compatibilité système dans les scénarios de charges moyennes et lourdes. L'expérience utilisateur met l'accent sur une installation facile, un entretien simple et une stabilité des données. Lors du choix d'une cellule de charge, il est nécessaire de définir clairement les trois exigences fondamentales que sont la capacité, la précision et les conditions environnementales, puis de prendre une décision en tenant compte 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 axiale et d'étalonnage régulier afin d'assurer une fiabilité à long terme. Elle convient aux domaines tels que la métrologie industrielle, l'intégration mécanique et la fabrication d'instruments de pesage, et constitue le type de capteur privilégié pour les applications de pesage en charge moyenne ou lourde.

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