Cellule de pesage de type S CZL301

Introduction du produit

La cellule de charge de type S est un élément de détection sensible à la force basé sur le principe de résistance à la déformation, dont la structure centrale est un élastomère en forme de S symétrique. Lorsqu'elle est soumise à une force, la déformation en traction ou en compression de l'élastomère 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 bidirectionnelle, une installation flexible et une précision stable, et est largement utilisée dans des scénarios de mesure de forces de traction, de compression et combinées pour des charges moyennes et faibles. Les détails suivants sont présentés selon les dimensions principales 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 : Adopte une structure intégrée en élastomère en forme de S (épaisseur 5-30 mm, longueur 30-200 mm), avec une répartition concentrée et symétrique des contraintes, supporte une force bidirectionnelle (la traction et la compression peuvent être mesurées), possède de fortes capacités anti-torsion et anti-force transversale (peut supporter des forces transversales de ±10 % à ±15 % de la charge nominale) et une haute efficacité de transmission de force.

• Performance de précision : Les classes de précision couvrent C2-C6, les modèles courants atteignant C3, erreur de non-linéarité ≤±0,02 %EM, erreur de répétabilité ≤±0,01 %EM, dérive du zéro ≤±0,003 %EM/℃, et faible atténuation de précision dans les scénarios de mesure dynamique de charges légères et moyennes.

• Matériaux et protection : L'élastomère est généralement fabriqué en acier allié à haute résistance (résistance élastique ≥850 MPa) ou en acier inoxydable 304/316L, avec une surface traitée par plaquage au nickel ou projection de plastique (traitement de passivation pour les versions résistant à la corrosion) ; le niveau de protection est généralement IP65/IP67, et les modèles sur mesure pour environnements humides peuvent atteindre IP68, adaptés aux applications industrielles courantes ainsi qu'à certains environnements spéciaux.

• Compatibilité d'installation : Les deux extrémités sont conçues avec des filetages internes, des filetages externes ou des structures d'anneau de levage, prenant en charge diverses méthodes d'installation telles que crochets, anneaux de levage et brides, offrant une grande flexibilité d'installation, adaptables à des scénarios de force multidirectionnels tels que verticaux, horizontaux et inclinés, et principalement utilisés de manière indépendante.

Fonctions principales

• Mesure bidirectionnelle de la force : Prend en charge la mesure statique/dynamique de la traction et de la compression (temps de réponse ≤6 ms), avec une plage de mesure allant de 0,01 t à 50 t, des applications classiques concentrées dans la plage de 0,1 t à 20 t, et certains modèles haute précision capables de mesurer des plages inférieures de 0,001 t.

• 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 intelligents prennent en charge le protocole Profibus, permettant une connexion directe aux instruments de pesage, automates programmables (PLC), écrans tactiles industriels et autres appareils.

• Fonctions de sécurité et de protection : Intègre une compensation de température sur une large plage (-20 ℃ ~ 80 ℃), dispose d'une protection contre les surcharges (120 % à 200 % de la charge nominale, généralement 150 % dans les scénarios de traction), et certains modèles incluent des broches de positionnement anti-torsion et des conceptions de jonctions anti-arrachement pour les câbles.

• Stabilité à long terme : Durée de vie en fatigue ≥10⁶ cycles de charge, dérive annuelle ≤±0,02 %FS sous charge nominale, adapté aux scénarios de surveillance de force intermittents ou continus.

2. Problèmes fondamentaux résolus

• Difficulté de mesure bidirectionnelle de la force : En réponse à la limitation des capteurs traditionnels qui ne peuvent mesurer la force que dans une seule direction, la structure en forme de S permet de mesurer précisément les forces de traction et de compression simultanément (comme les variations de force lors de la levée et de l'abaissement de matériaux), répondant ainsi à la demande de surveillance bidirectionnelle de la force dans des scénarios tels que le levage et la traction.

• Adaptabilité aux scénarios d'installation complexes : Grâce à des méthodes de connexion flexibles et à une structure compacte, il résout les difficultés d'installation dans les équipements à espace restreint et soumis à des forces multi-angles application (comme la pesée de trémies inclinées et la surveillance de la tension des lignes de convoyage suspendues), éliminant ainsi la nécessité de modifier en grande ampleur la structure des équipements.

• Précision insuffisante en charge légère/petite plage : Dans la petite plage de 0,1 t à 5 t, en optimisant la position de collage jauges de Contrainte et la conception de contrainte de l'élastomère, l'erreur de mesure est maintenue dans une fourchette de ±0,01 %FS, répondant aux exigences de haute précision des applications en charge légère dans les laboratoires, le traitement des aliments, etc.

• Surveillance des fluctuations dynamiques de tension : Avec un temps de réponse ≤6 ms, il peut capturer précisément les fluctuations de tension durant les processus de production continue de câbles, films, etc., résolvant ainsi les problèmes de qualité des produits causés par une tension instable dans des industries telles que le textile et l'imprimerie.

• Problèmes de compatibilité dans la collaboration multi-équipements : Une sortie de signal standardisée et la prise en charge de multiples protocoles permettent de résoudre les difficultés d'interfaçage avec les systèmes de contrôle de différentes marques (comme les automates Siemens série S7 et les systèmes Delta DCS), réduisant ainsi les erreurs et coûts liés à la conversion de signal.

3. Expérience Utilisateur

• Facilité d'installation : Les interfaces filetées/à œillet normalisées, avec des pièces de connexion standard (comme des boulons et des manilles), ne nécessitent pas d'outils d'installation spéciaux. Une seule personne peut effectuer l'installation et le positionnement d'un capteur en moins de 15 minutes, avec des exigences relativement faibles quant à la planéité de la surface d'installation (une erreur de planéité ≤0,1 mm/m est suffisante).

• Fonctionnement et étalonnage : Prend en charge la remise à zéro par une seule touche sur l'instrument de pesage, simplifie le processus d'étalonnage en deux points (nécessite uniquement des masses étalons de 10 % et 100 % de la charge nominale), et les modèles numériques peuvent être étalonnés à distance via une application mobile ou un ordinateur hôte, permettant à des personnes non spécialisées d'opérer rapidement.

• Coût de maintenance maîtrisé : La structure étanche isole efficacement la poussière et l'humidité, avec un taux de défaillance moyen annuel ≤0,4 % ; la conception modulaire des composants essentiels (jauges de contrainte, borniers) permet le remplacement individuel des pannes locales, réduisant ainsi les coûts de remplacement globaux.

• Rétroaction de données intuitive : La fluctuation des données de mesure statique est ≤±0,005 % FS, sans retard évident dans les scénarios dynamiques ; les modèles numériques intègrent des alertes d'erreur pour surcharge, sous-tension, etc., affichées visuellement via des voyants lumineux ou des interfaces logicielles afin de faciliter un dépannage rapide et aisé.

• Adaptabilité flexible aux scénarios : Le même capteur peut commuter entre les modes de mesure en traction/compression sans remplacer le matériel, répondant ainsi aux besoins d'équipements partagés sur plusieurs processus et améliorant l'utilisation du matériel.

4. Scénarios d'application typiques

1) Scénarios de mesure en traction/tension

• Contrôle de tension des câbles/cordes : Surveillance de la tension des machines à filer dans les industries textiles et des câbles. Les capteurs de type S sont connectés en série au mécanisme de traction, fournissant une rétroaction en temps réel sur les valeurs de tension et ajustant de manière coordonnée la vitesse de traction afin d'assurer un diamètre de câble uniforme.

• Essais de traction sur matériaux : Mesure de la traction effectuée par des machines d'essai de matériaux en laboratoire. Les modèles de précision C2 peuvent satisfaire les exigences relatives aux essais de résistance à la traction de matériaux tels que les fils métalliques et les films plastiques, avec une erreur de répétabilité des données ≤ ±0,01 %.

• Surveillance de la tension des équipements de levage : Contrôle de la limite de charge pour petits ponts roulants et palans électriques. Installé entre le crochet et le bras, il déclenche une alarme et coupe l'alimentation en cas de surcharge afin de garantir la sécurité de fonctionnement.

2) Scénarios de pesage suspendu

• Pesage de trémies/réservoirs suspendus : Pesage de cuves de dosage suspendues dans les industries chimique et agroalimentaire. Un ou deux capteurs sont installés symétriquement en suspension afin de pallier le manque d'espace au sol, avec une précision allant jusqu'à ±0,02 %EM.

• Pesage suspendu dans la transformation alimentaire : pesage et tri suspendus dans les industries de l'abattage et des produits aquatiques. Les modèles en acier inoxydable (316L) répondent aux normes d'hygiène alimentaire, sont faciles à nettoyer et à désinfecter, et conviennent aux opérations en ligne de production.

3) Fabrication d'instruments de pesage de petite et moyenne taille

• Scales à crochet/échelles portables : unités de détection principales pour scales à crochet de 0,5 t à 20 t. Leur structure compacte convient à la conception du boîtier de la balance, et leur résistance aux chocs permet de gérer les surcharges instantanées pendant les opérations de levage.

• Scales à bande/scales dynamiques : modules de pesage dynamique pour convoyeurs. Installés sur les supports des rouleaux de la bande, ils calculent indirectement le poids des matériaux en mesurant la tension de la bande, s'adaptant ainsi aux scénarios de transport continu.

4) Équipements scientifiques et matériels expérimentaux

• Essais biomécaniques : Surveillance de la valeur de force des équipements de rééducation médicale (comme les tests de force des prothèses). Les modèles à petite plage et haute précision (0,01 t - 1 t) permettent de capturer des variations subtiles de force.

• Contrôle de force à l'extrémité des robots : Rétroaction de force pour le mécanisme de préhension des robots industriels. En mesurant la force de préhension, la force de serrage est ajustée afin d'éviter d'endommager des pièces fragiles (comme le verre ou la céramique).

5) Applications industrielles spéciales

• Industrie pharmaceutique : Contrôle de pression des machines de remplissage de gélules. Les modèles en acier inoxydable hygiénique répondent aux normes BPF et contrôlent précisément la pression de remplissage pour garantir une dose uniforme dans les gélules.

• Industrie de l'imprimerie et de l'emballage : Surveillance de la tension des machines d'impression de films. L'ajustement en temps réel des vitesses de déroulage et de rembobinage évite l'étirement, la déformation ou la rupture du film, améliorant ainsi la précision d'impression.

5. Instructions d'utilisation (guide pratique)

1) Processus d'installation

• Préparation : Nettoyer les points de connexion d'installation (éliminer les bavures et les taches d'huile), vérifier l'aspect du capteur (aucune déformation de l'élastomère, aucun dommage au câble) et sélectionner la méthode de connexion appropriée selon la direction de la force (choisir un anneau de levage pour la traction, et une fixation par boulon pour la compression).

• Positionnement et fixation : S'assurer que la charge est transmise le long de la direction axiale du capteur afin d'éviter les forces latérales et les forces de torsion ; utiliser une clé dynamométrique lors du serrage des boulons (un couple de 10 à 30 N·m est recommandé pour les capteurs en acier allié, 8 à 25 N·m pour l'acier inoxydable) afin d'éviter d'endommager les filetages par un serrage excessif.

• Spécification du câblage : Pour les signaux analogiques, respecter la règle suivante : « rouge - alimentation +, noir - alimentation -, vert - signal +, blanc - signal - » ; pour les signaux numériques, effectuer le raccordement selon la correspondance des broches Modbus ; le câble doit être solidement fixé afin d'éviter toute traction mécanique, et le câblage doit être éloigné des sources fortes de perturbations telles que les variateurs de fréquence (distance ≥ 20 cm).

• Traitement de protection : En cas d'installation en extérieur, prévoir une protection contre la pluie ; dans un environnement humide ou corrosif, placer le connecteur du câble dans une boîte de jonction étanche, et la surface du capteur peut être enduite d'huile anti-corrosion de qualité alimentaire (pour l'industrie agroalimentaire).

2) Étalonnage et mise au point

• Étalonnage du zéro : Mettre sous tension et préchauffer pendant 15 minutes, exécuter la commande « étalonnage du zéro », s'assurer que la sortie au zéro se situe dans une plage de ±0,002 %FS ; si l'écart est trop important, vérifier la présence d'une force latérale lors de l'installation.

• Étalonnage de charge : Placer des masses étalons de 10 %, 50 % et 100 % de la charge nominale successivement, enregistrer les signaux de sortie à chaque point, corriger l'erreur de linéarité à l'aide d'un logiciel d'étalonnage, et s'assurer que l'erreur ≤ la valeur admissible du niveau de précision correspondant (niveau C3 ≤ ±0,02 %FS).

• Mise au point dynamique : Dans des scénarios dynamiques tels que la surveillance de tension, régler la fréquence de filtrage de l'instrument (5-12 Hz) afin d'équilibrer la rapidité de réponse et la stabilité des données, et éviter les fausses alarmes dues aux fluctuations hautes fréquences.

3) Maintenance courante

• Inspection régulière : Nettoyer la surface du capteur mensuellement, vérifier si les raccords filetés sont desserrés ; effectuer un étalonnage à zéro une fois par trimestre, réaliser un étalonnage complet à pleine échelle une fois par an, et enregistrer les données d'étalonnage pour référence ultérieure.

• Gestion des pannes : En cas de dérive des données, vérifiez d'abord la tension d'alimentation (stable entre 12 et 24 V CC) ; en l'absence de signal de sortie, vérifiez si le câble est rompu ou si le capteur est en surcharge (une surcharge supérieure à 200 % de la charge nominale peut provoquer des dommages).

6. Méthode de sélection (correspondance précise aux besoins)

1) Détermination des paramètres principaux

• Sélection de la plage : Choisissez le modèle selon 1,2 à 1,5 fois la valeur maximale réelle de force (par exemple, si la force de traction maximale est de 8 t, un capteur de 10 à 12 t peut être sélectionné). Pour les applications de traction, une marge de surcharge supplémentaire de 10 % doit être prévue afin d'éviter les dommages dus aux charges d'impact.

• Classe de précision : Sélectionnez la classe C2 (erreur ≤ ±0,01 %FS) pour les essais en laboratoire, la classe C3 (erreur ≤ ±0,02 %FS) pour la métrologie industrielle, et la classe C6 (erreur ≤ ±0,03 %FS) pour la surveillance générale. • Type de signal : Choisissez les signaux analogiques (4 - 20 mA) pour les instruments de pesage traditionnels, les signaux numériques (RS485) pour les systèmes intelligents, et les modèles intelligents avec transmission sans fil (WiFi/4G) pour les scénarios de l'IoT industriel.

2) Sélection selon l'adaptabilité environnementale

• Température : Sélectionnez des modèles ordinaires pour des scénarios normaux (-20 °C ~ 60 °C), des modèles à compensation de haute température pour des scénarios à haute température (60 °C ~ 100 °C), et des modèles résistants au froid pour des scénarios à basse température (-40 °C ~ -20 °C).

• Milieu : Sélectionnez l'acier allié (revêtement de poudre sur la surface) pour les environnements secs, l'acier inoxydable 304 pour les environnements humides/industries alimentaires, et l'acier inoxydable 316L pour les environnements à corrosion chimique.

• Classe de protection : ≥IP65 pour les environnements intérieurs et secs, ≥IP67 pour les environnements extérieurs/humides, et ≥IP68 pour les environnements sous l'eau ou fortement poussiéreux.

3) Installation et compatibilité du système

• Méthode d'installation : Sélectionnez des attaches à œillet pour les scénarios de force de traction, un fixation par boulon pour les scénarios de pression, et des modèles avec broches de positionnement pour des applications de force inclinée ; pour un espace limité, privilégiez les modèles compacts avec une longueur ≤50 mm.

• Compatibilité : Vérifiez que le signal du capteur correspond au protocole de communication de l'instrument/PLC existant. Lorsque plusieurs capteurs fonctionnent ensemble, sélectionnez des modèles numériques prenant en charge la configuration d'adresses afin d'éviter les conflits de signal.

4) Confirmation des exigences supplémentaires

• Exigences de certification : Les environnements à risque d'explosion nécessitent une certification Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, l'industrie alimentaire exige une certification FDA/GMP, et les applications métrologiques requièrent une certification CMC.

• Fonctions spéciales : Sélectionnez des modèles avec un temps de réponse ≤5 ms pour la surveillance dynamique de la tension, des modèles équipés d'un module NB-IoT pour la surveillance à distance, et des modèles hygiéniques avec un polissage sans angles morts (Ra ≤0,8 μm) pour les applications hygiéniques.

Résumé

Les cellules de charge de type S présentent comme avantages principaux « la capacité de support en force bidirectionnelle, une installation flexible et une haute précision sous faibles charges », répondant principalement à des problématiques telles que la surveillance de force bidirectionnelle, l'installation dans des scénarios complexes et le contrôle précis sous faibles charges. L'expérience utilisateur met l'accent sur une manipulation facile, un entretien sans contrainte et une forte adaptabilité aux différents scénarios. Lors du choix d'une cellule de charge, il est nécessaire de préciser d'abord la plage, la précision, le sens de la force et les exigences environnementales, puis de prendre une décision en fonction de la compatibilité avec le système et des fonctions supplémentaires. Pendant l'utilisation, il convient d'éviter les forces latérales et les surcharges, et de suivre strictement les procédures d'étalonnage régulières afin d'assurer un fonctionnement stable à long terme. Elle convient aux applications telles que la mesure de tension, la pesée en suspension et les instruments de pesage à faible charge, et constitue la solution de détection privilégiée pour les scénarios de surveillance de charges moyennes à faibles et de forces bidirectionnelles.

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