Sensore di pesatura a trave a sbalzo CZL803

La cella di carico a mensola è un elemento di rilevamento sensibile alla forza basato sul principio della resistenza a deformazione, con un corpo elastico a forma di trave a sbalzo fissato a un'estremità e sospeso all'altra come struttura principale. Quando sottoposto a una forza, la deformazione flessionale della trave induce la variazione della resistenza nelle estensimetrie, che viene poi convertita in segnali elettrici standardizzati. Combina vantaggi come capacità di carico media, spazio di installazione flessibile e elevata resistenza agli urti, ed è ampiamente utilizzata in scenari con forze concentrate di carichi medi e bassi, come serbatoi industriali per materiali, bilance a piattaforma e bilance a nastro. Di seguito viene fornita una spiegazione dettagliata dalle dimensioni principali per soddisfare le esigenze di prodotto selezione, valutazione tecnica e redazione di soluzioni:

1. Caratteristiche del prodotto e funzioni principali

Caratteristiche fondamentali

1) Progettazione strutturale: Adotta una struttura a mensola integrata (spessore della trave 8 - 50 mm, lunghezza 50 - 300 mm), con più serie di fori di montaggio all'estremità fissa per migliorare la stabilità. Lo sforzo all'estremità caricata è concentrato nella sezione centrale della trave, supportando la misurazione di carichi concentrati verticali verso il basso, con eccellente resistenza agli urti (in grado di sopportare impatti istantanei del 200% - 300% del carico nominale) e alta efficienza di trasferimento dello sforzo.

2) Prestazioni di precisione: La classe di accuratezza copre da C3 a C6, con i modelli principali che raggiungono il livello C3. Errore di non linearità ≤ ±0,02%FS, errore di ripetibilità ≤ ±0,01%FS, deriva dello zero ≤ ±0,003%FS/℃, e la sua stabilità di accuratezza è superiore a quella dei sensori simili negli scenari di media entità di 50 kg - 5 t.

3) Materiali e protezione: Il corpo elastico utilizza comunemente acciaio legato (Q235, 40CrNiMoA) o acciaio inossidabile 304/316L, con superficie trattata mediante sabbiatura e rimozione della ruggine + nichelatura (acciaio legato) o passivazione (acciaio inossidabile); la classe di protezione è tipicamente IP66/IP67, mentre i modelli industriali pesanti possono raggiungere IP68, adatti ad ambienti industriali complessi come quelli polverosi e umidi.

4) Compatibilità di installazione: L'estremità fissa supporta il fissaggio a bullone o saldatura, mentre l'estremità caricata può essere collegata tramite filettature, flange o testine pressorie, adatta all'installazione in posizioni multiple nella parte inferiore, laterale, ecc. dell'equipaggiamento. Possono essere utilizzate unità singole o multiple in parallelo, con elevata flessibilità di combinazione.

Funzioni principali

1) Misurazione della forza a medio raggio: Si concentra sulla pesatura statica/quasi dinamica di carichi medi e bassi (tempo di risposta ≤ 7 ms), con un intervallo compreso tra 50 kg e 20 t, e applicazioni tipiche concentrate nell'intervallo da 1 t a 10 t. Alcuni modelli pesanti possono essere estesi fino a 50 t, soddisfacendo le esigenze della maggior parte degli scenari industriali con carichi medi.

2) Uscita del segnale standardizzata: Fornisce segnali analogici (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) e segnali digitali (RS485/Modbus RTU), e alcuni modelli di classe industriale supportano il protocollo HART, consentendo il collegamento diretto a PLC, DCS e sistemi di gestione della pesatura senza moduli aggiuntivi di condizionamento del segnale.

3) Funzione di protezione per la sicurezza: Integra la compensazione della temperatura su un'ampia gamma (-20 ℃ ~ 80 ℃), dispone di protezione contro il sovraccarico (150% - 250% del carico nominale, con modelli in acciaio legato che raggiungono il 300%), i modelli a prova di esplosione sono certificati Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6 e alcuni modelli includono connettori antistrappo per i cavi.

4) Affidabilità a lungo termine: Durata alla fatica ≥ 10⁶ cicli di carico, con deriva annuale ≤ ±0,015%FS sotto carico nominale, adatto a scenari di funzionamento continuo a lungo termine come linee di produzione industriale e monitoraggio serbatoi materiali.

2. Problemi Fondamentali Risolti

1) Difficoltà nell'installazione ai bordi delle apparecchiature: Per superare il limite dei sensori tradizionali che richiedono un'installazione simmetrica, la struttura "fissata a un'estremità" della trave a sbalzo può essere installata direttamente sul bordo inferiore dell'apparecchiatura o sul lato del supporto, risolvendo il problema dello spazio insufficiente per l'installazione al centro di apparecchiature come silos e bilance a piattaforma.
2) Misurazione del carico concentrato nel campo medio: Nel campo medio da 1t a 10t, grazie alla progettazione ottimizzata della sollecitazione della trave, l'errore di misurazione del carico concentrato è contenuto entro ±0,02%FS, soddisfacendo i requisiti di precisione per scenari con carichi medi come dosaggio industriale e pesatura prodotti finiti.

3) Danni causati da carichi d'impatto dinamici: Le caratteristiche di deformazione dell'ammortizzatore del telaio a sbalzo in elastomero possono assorbire efficacemente l'impatto istantaneo causato dalla caduta del materiale e dalle vibrazioni dell'apparecchiatura, risolvendo i problemi di facile danneggiamento e deriva della precisione dei sensori tradizionali in scenari dinamici.

4) Pesatura combinata con più sensori: I sensori presentano una buona uniformità (errore ≤ ±0,01% FS per lo stesso lotto), supportano da 2 a 4 pesature in parallelo, risolvendo i problemi di sovrapposizione del peso e uniformità della precisione in scenari con forze distribuite, come grandi bilance a piattaforma e silos.

5) Adattamento ad ambienti industriali difficili: Attraverso l'uso di materiali in acciaio legato rinforzato e la progettazione di livelli di protezione IP67 o superiori, si risolvono i problemi di corrosione del sensore e anomalie del segnale in ambienti con polvere (ad esempio miniere), umidità (ad esempio industria chimica) e leggera corrosione (ad esempio galvanizzazione).

3. esperienza dell'utente

1) Elevata flessibilità di installazione: I fori di montaggio standardizzati all'estremità fissa sono compatibili con varie strutture di apparecchiature, eliminando la necessità di strumenti professionali di posizionamento. L'installazione e la calibrazione possono essere completate utilizzando un livello, e una singola persona può effettuare il fissaggio e il cablaggio di un singolo sensore entro 20 minuti.

2) Funzionamento e Calibrazione Facili: Supporta la taratura a zero con un solo tasto sullo strumento di pesatura; il processo di calibrazione a tre punti (25%, 50%, 100% del carico nominale) è adatto a scenari a portata media; il modello digitale consente di completare a distanza la configurazione dei parametri e la calibrazione tramite software del computer host.

3) Costi di Manutenzione Controllabili: La struttura completamente sigillata riduce l'ingresso di polvere, con un tasso medio annuo di guasti ≤ 0,5%; i componenti principali ( estensimetri , i terminali sono confezionati separatamente e i guasti locali possono essere riparati singolarmente senza la necessità di una sostituzione completa.

4) Feedback Dati Stabile: La fluttuazione dei dati di misura statici ≤ ±0,005%FS, risponde rapidamente senza ritardi in scenari quasi dinamici (ad esempio nastri trasportatori); il modello digitale è dotato di una funzione integrata di diagnostica guasti, che fornisce avvisi in tempo reale per anomalie come sovraccarico e sottotensione.

5) Elevata adattabilità combinata: Quando più sensori sono collegati in parallelo, supporta la distribuzione automatica del carico, eliminando la necessità di un equalizzatore aggiuntivo, adatto ai requisiti progettuali di bilance a piattaforma e silos di diverse dimensioni e riducendo la complessità dell'integrazione del sistema.

4. Scenari applicativi tipici

1) Pesatura di silos/serbatoi industriali
• Serbatoi per materie prime chimiche: pesatura di serbatoi di stoccaggio da 1 a 10 t per materie prime chimiche, 2-4 sensori a trave a sbalzo sono installati simmetricamente sul supporto inferiore del serbatoio, il materiale in acciaio legato è resistente alla corrosione, la protezione IP67 è adatta all'ambiente umido del reparto produttivo e l'accuratezza di ±0,02%FS garantisce una misurazione precisa delle scorte.
• Silos per alimenti/farina: pesatura dei silos di dosaggio nel settore della lavorazione dei cereali; i sensori sono installati sui piedi di sostegno nella parte inferiore dello silo, la progettazione anti-urto resiste all'impatto della caduta del materiale e collabora con il sistema di controllo per garantire un'alimentazione precisa.

2) Pesatura di nastri pesatori/nastri trasportatori
• Bilance per nastri industriali: pesatura dei nastri trasportatori di materiali sfusi in miniere e centrali elettriche; i sensori sono installati sul supporto del rullo, sopportando il carico combinato del nastro e dei materiali, con un tempo di risposta ≤ 7 ms, adatti a scenari di trasporto continuo, e un'accuratezza di misurazione pari a ±0,1%.

• Nastro trasportatore: utilizzato per la pesatura e il controllo in linea nei settori elettronico e alimentare. I sensori sono integrati nella parte inferiore del nastro per rilevare in tempo reale il peso dei prodotti e interagire con il meccanismo di selezione. L'accuratezza media soddisfa le esigenze della produzione di massa.

3) Bilance per camion di piccole e medie dimensioni/bilance a piattaforma

• Bilancia per piattaforma da officina: bilancia per piattaforma da officina con capacità di 1-5 t. Quattro sensori a trave a taglio sono installati ai quattro angoli del corpo della bilancia. L'estremità fissa è fissata al suolo, mentre l'estremità portante sostiene il carico del corpo della bilancia. La capacità anti-sollecitazione eccentrica garantisce una precisione di pesatura costante in diverse posizioni.

• Bilancia per carrelli elevatori: dispositivo portatile per pesare con carrello elevatore. I sensori sono installati sul sollevatore forche del carrello elevatore per sopportare il carico verticale delle merci. Il materiale in acciaio legato è resistente agli urti, adatto alle esigenze di pesatura dinamica durante le operazioni del carrello elevatore.

4) Controllo della forza di apparecchiature automatiche

• Monitoraggio della pressione di apparecchiature di stampaggio: controllo della pressione di piccole presse meccaniche. I sensori sono installati tra la testa di stampaggio e il corpo della macchina per fornire un feedback in tempo reale del valore della forza di stampaggio, prevenendo danni agli stampi causati da sovraccarichi. Un'accuratezza di ±0,01%FS garantisce la qualità dello stampaggio.

• Controllo della Forza nell'Assemblaggio Robotico: Monitoraggio della pressione nel processo di assemblaggio di robot industriali. I sensori a trave di taglio sono integrati all'estremità del braccio robotico per rilevare la pressione di assemblaggio e regolare la forza applicata, adatti all'assemblaggio di componenti automobilistici e componenti elettronici.

5) Applicazioni speciali nel settore industriale

• Scenari a Prova di Esplosione: apparecchiature di pesatura antideflagranti per le industrie minerarie del carbone e del petrolio e del gas. Vengono utilizzati sensori a trave di taglio Ex d IIB T4 antideflagranti e installati in contenitori di pesatura antideflagranti per soddisfare i requisiti di sicurezza negli ambienti esplosivi.

• Ambienti Corrosivi: Apparecchiature di pesatura per le industrie della galvanoplastica e chimica. Sensori realizzati in acciaio inossidabile 316L con trattamento superficiale di passivazione resistenti all'azione di acidi e basi, adatti a scenari come il rilevamento della concentrazione di soluzioni galvaniche e la pesatura di reagenti chimici.

- 5°. Istruzioni d'uso (Guida pratica)

1) Processo di installazione

• Preparazione: Pulire la superficie di installazione (assicurarsi che sia piana, priva di olio e con errore di planarità ≤0,1 mm/m), verificare l'aspetto del sensore (nessuna deformazione del corpo della trave e nessun danno al cavo) e selezionare bulloni di fissaggio di specifica M12-M24 in base alla portata.

• Posizionamento e Fissaggio: Fissare saldamente l'estremità fissa del sensore al supporto dell'apparecchiatura con bulloni, assicurandosi che sia ben bloccata senza giochi; l'estremità portante deve adattarsi alla struttura portante per garantire che il carico agisca verticalmente sul corpo della trave, evitando forze laterali e torsionali.

• Specifiche del cablaggio: Per i segnali analogici, seguire il principio di collegamento "rosso - alimentazione +, nero - alimentazione -, verde - segnale +, bianco - segnale -"; per i segnali digitali, collegare secondo i pin corrispondenti del protocollo Modbus; il cablaggio deve essere lontano da fonti di forte interferenza come i convertitori di frequenza, con una distanza ≥15 cm.

• Trattamento di Protezione: Per l'installazione all'aperto, è necessario aggiungere una copertura antipioggia; in un ambiente umido, i collegamenti dei cavi devono essere sigillati con una scatola di derivazione impermeabile; in un ambiente corrosivo, deve essere applicato un particolare rivestimento anticorrosione sulla superficie non portante del sensore.

2) Calibrazione e messa a punto

• Calibrazione dello Zero: Accendere l'alimentazione e preriscaldare per 30 minuti, quindi eseguire il comando "calibrazione dello zero" per assicurarsi che l'uscita a vuoto rientri nel range di ±0,002%FS. Se la deviazione è troppo elevata, verificare che l'installazione sia stabile e che non vi siano forze laterali.

• Calibrazione del Carico: Posizionare in sequenza pesi standard pari al 25%, 50% e 100% del carico nominale, registrare i valori del segnale di uscita in ogni punto, correggere l'errore di linearità tramite software di calibrazione e assicurarsi che l'errore in ogni punto di carico sia ≤ al valore ammissibile della Classe C3 (±0,02%FS).

• Test Lineare: Selezionare uniformemente 5 punti di test all'interno del campo di misura per verificare la linearità del segnale di uscita. L'errore di linearità deve essere ≤ ±0,015% FS per garantire la stabilità dell'accuratezza su tutta la scala nel campo medio.

3) Manutenzione ordinaria

• Ispezione Periodica: Pulire mensilmente polvere e olio sulla superficie del sensore, controllare il serraggio dei bulloni di fissaggio; eseguire la calibrazione del punto zero una volta al trimestre ed effettuare annualmente la calibrazione completa e i test sulle prestazioni.

• Gestione Guasti: In caso di deriva dei dati, verificare innanzitutto la tensione di alimentazione (stabile tra 12-24 V in corrente continua); in caso di lettura anomala, controllare la presenza di sovraccarico (superiore al 300% del carico nominale potrebbe causare danni) o deformazioni della trave, e sostituire il sensore se necessario.

6. Metodo di selezione (abbinamento preciso alle esigenze)

1) Determinazione dei parametri principali

• Selezione della Portata: Selezionare un modello con portata pari a 1,3-1,6 volte il carico massimo reale (ad esempio, per un carico massimo di 5 t, si può scegliere un sensore da 6,5-8 t) per prevedere carichi d'urto e margine di sicurezza.

• Classe di precisione: Selezionare la Classe C3 (errore ≤ ±0,02%FS) per la metrologia industriale, Classe C6 (errore ≤ ±0,03%FS) per il monitoraggio generale e un modello Classe C3 con tempo di risposta ≤ 7 ms per la pesatura dinamica.

• Tipo di segnale: Selezionare segnali analogici (4-20 mA) per sistemi di controllo tradizionali, segnali digitali (RS485) per sistemi intelligenti e modelli con moduli di trasmissione wireless per scenari IoT industriali.

2) Selezione in base all'adattabilità ambientale

• Temperatura: Selezionare modelli ordinari per scenari normali (-20°C~60°C), modelli con compensazione ad alta temperatura per scenari ad alta temperatura (60°C~120°C) e modelli resistenti al freddo per scenari a bassa temperatura (-40°C~-20°C).

• Mezzo: Selezionare acciaio legato (nickelato) per ambienti asciutti, acciaio inossidabile 304 per ambienti umidi/leggermente corrosivi e acciaio inossidabile 316L per ambienti fortemente corrosivi (soluzioni acido-base).

• Classe di protezione: ≥IP66 per ambienti interni asciutti, ≥IP67 per ambienti esterni/umidi e ≥IP68 per ambienti sott'acqua o con alta presenza di polvere.

3) Installazione e Compatibilità del Sistema

• Metodo di installazione: selezionare il fissaggio a bullone per l'installazione sul fondo dell'apparecchiatura, il collegamento a flangia per l'installazione laterale; quando vengono utilizzati più sensori in un sistema di pesatura, selezionare modelli digitali che supportino la codifica degli indirizzi per evitare conflitti di segnale.

• Compatibilità: verificare che il segnale del sensore corrisponda al protocollo di comunicazione del misuratore/PLC esistente. Ad esempio, per PLC Siemens, selezionare preferibilmente modelli che supportino il protocollo Profibus per ridurre la complessità di integrazione.

4) Conferma dei requisiti aggiuntivi

• Requisiti di certificazione: negli scenari a rischio di esplosione sono richieste certificazioni corrispondenti al grado di protezione antideflagrante (Ex d I per miniere di carbone, Ex ia IIC T6 per industrie chimiche), negli scenari di metrologia è richiesta la certificazione CMC e per i prodotti destinati all'esportazione è richiesta la certificazione OIML.

• Caratteristiche speciali: per la pesatura dinamica, va selezionato un tipo rinforzato resistente agli urti (carico d'urto ≥300%FS); per il monitoraggio remoto, va scelto un modello con modulo NB-IoT/LoRa; per scenari ad alta temperatura, va selezionato un modello dedicato con chip di compensazione termica.

Sintesi

La cella di carico a mensola presenta vantaggi fondamentali come "precisione nella gamma media, installazione flessibile e elevata resistenza agli urti", e risolve principalmente problematiche quali l'installazione ai bordi delle apparecchiature, la misurazione di carichi concentrati e la protezione da impatti dinamici in scenari industriali con carichi medi. L'esperienza utente si concentra su installazione comoda, manutenzione senza preoccupazioni e buona compatibilità con il sistema. Nella scelta del modello, è necessario chiarire innanzitutto i quattro requisiti fondamentali di portata, precisione, posizione di installazione e ambiente, per poi decidere in base alla compatibilità con il sistema e alle funzioni aggiuntive; durante l'utilizzo, è opportuno evitare forze laterali e sovraccarichi, seguendo rigorosamente le norme di taratura periodica per garantire un funzionamento stabile a lungo termine. È adatta per serbatoi industriali, bilance a nastro, strumenti di pesatura di piccole e medie dimensioni e altri settori, rappresentando la soluzione di rilevamento principale per scenari di pesatura industriale con carichi da bassi a medi.