Cella di carico S-type CZL301

Introduzione al prodotto

La cella di carico di tipo S è un elemento di rilevamento sensibile alla forza basato sul principio della resistenza a deformazione, con un elastomero simmetrico a forma di S come struttura centrale. Quando sottoposto a una forza, la deformazione a trazione o compressione dell'elastomero induce nelle estensimetrie una variazione di resistenza, che viene poi convertita in segnali elettrici standardizzati. Combina vantaggi come la capacità di sopportare forze in entrambe le direzioni, l'installazione flessibile e una precisione stabile, ed è ampiamente utilizzata in scenari di misurazione per forze di trazione, compressione e forze composite in carichi medi e bassi. I seguenti dettagli sono presentati a partire dalle dimensioni principali per soddisfare le esigenze di prodotto selezione, valutazione tecnica e redazione di soluzioni:

1. Caratteristiche e funzioni del prodotto

Caratteristiche fondamentali

• Design Strutturale: Adotta una struttura integrata in elastomero a forma di S (spessore 5-30 mm, lunghezza 30-200 mm), con distribuzione concentrata e simmetrica delle sollecitazioni, supporta forze bidirezionali (è possibile misurare sia la trazione che la compressione), ha elevate capacità anti-torsione e anti-forze trasversali (può sopportare forze trasversali pari a ±10%-±15% del carico nominale) e un'elevata efficienza di trasmissione della forza.

• Prestazioni di Precisione: Le classi di accuratezza coprono da C2 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 ridotta attenuazione della precisione in scenari di misurazione dinamica con carichi medi e piccoli.

• Materiali e protezione: L'elastomero è comunemente realizzato in acciaio legato ad alta resistenza (resistenza allo snervamento ≥850MPa) o in acciaio inossidabile 304/316L, con superficie trattata mediante nichelatura o verniciatura plastica (trattamento passivante per i tipi resistenti alla corrosione); il grado di protezione è generalmente IP65/IP67, mentre modelli personalizzati per ambienti umidi possono raggiungere il livello IP68, adatti per applicazioni industriali generiche e alcuni ambienti speciali.

• Compatibilità di installazione: Entrambe le estremità sono progettate con filettature interne, filettature esterne o strutture ad anello di sollevamento, supportando diversi metodi di installazione come ganci, anelli di sollevamento e flange, con spazio di installazione flessibile, adatto a scenari con forze multidirezionali come verticali, orizzontali e inclinate, e utilizzato principalmente in modo indipendente.

Funzioni principali

• Misurazione della forza bidirezionale: Supporta misurazioni statiche/dinamiche di trazione e compressione (tempo di risposta ≤6 ms), con un campo di misura che va da 0,01 t a 50 t, applicazioni convenzionali concentrate nel range 0,1 t-20 t, e alcuni modelli ad alta precisione in grado di misurare campi ridotti fino a 0,001 t.

• Uscita del segnale standardizzata: Fornisce segnali analogici (4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V) e segnali digitali (RS485/Modbus RTU); alcuni modelli intelligenti supportano il protocollo Profibus, consentendo il collegamento diretto a strumenti di pesatura, PLC, schermi industriali touch e altri dispositivi.

• Funzioni di sicurezza e protezione: Integra compensazione della temperatura su ampio intervallo (-20 ℃ ~ 80 ℃), protezione contro i sovraccarichi (120%-200% del carico nominale, generalmente 150% negli scenari di trazione) e alcuni modelli includono perni di posizionamento anti-torsione e connessioni anti-strappo per i cavi.

• Stabilità a Lungo Termine: Durata alla fatica ≥10⁶ cicli di carico, deriva annuale ≤±0,02% FS a carico nominale, adatto a scenari di monitoraggio della forza intermittenti o continui.

2. Problemi Fondamentali Risolti

• Difficoltà nella Misurazione Bidirezionale della Forza: Risolvendo il limite dei sensori tradizionali che possono misurare la forza solo in una direzione, la struttura a forma di S può misurare con precisione sia le forze di trazione che di compressione simultaneamente (ad esempio variazioni del valore di forza durante il sollevamento e l'abbassamento di materiali), soddisfacendo la richiesta di monitoraggio della forza bidirezionale in scenari come il sollevamento e la trazione.

• Adattabilità a Scenari Complessi di Installazione: Grazie a metodi di connessione flessibili e a una struttura compatta, risolve le difficoltà di installazione in apparecchiature con spazio limitato e forze angolate. applicazione (ad esempio la pesatura di tramogge inclinate e il monitoraggio della tensione di linee trasportatrici sospese), eliminando la necessità di modifiche strutturali estese delle apparecchiature.

• Precisione Inadeguata a Carico Leggero/Piccola Portata: Nella piccola gamma da 0,1 t a 5 t, ottimizzando la posizione di incollaggio di estensimetri e la progettazione delle sollecitazioni dell'elastomero, l'errore di misura è mantenuto entro ±0,01% FS, soddisfacendo i requisiti di alta precisione per applicazioni a carico leggero in laboratori, lavorazione alimentare, ecc.

• Monitoraggio delle fluttuazioni dinamiche della tensione: Con un tempo di risposta ≤6 ms, è in grado di rilevare con precisione le fluttuazioni di tensione durante i processi produttivi continui di cavi, film, ecc., risolvendo problemi di qualità del prodotto causati da tensioni instabili nei settori tessile, della stampa, ecc.

• Problemi di compatibilità nella collaborazione tra più apparecchiature: L'uscita del segnale standardizzato e il supporto per diversi protocolli risolvono gli ostacoli di collegamento con sistemi di controllo di marche diverse (ad esempio PLC serie Siemens S7 e DCS Delta), riducendo errori e costi nella conversione del segnale.

3. esperienza dell'utente

• Comodità di installazione: Interfacce filettate/con occhiello standardizzate, con parti di collegamento standard (ad esempio bulloni e moschettoni), non richiedono attrezzi speciali per l'installazione. Una singola persona può completare l'installazione e il posizionamento di un singolo sensore entro 15 minuti, con requisiti relativamente bassi riguardo alla planarità della superficie di installazione (un errore di planarità ≤0,1 mm/m è sufficiente).

• Funzionamento e calibrazione: Supporta la taratura a zero con un solo tasto sullo strumento di pesatura, semplifica il processo di calibrazione a due punti (richiede soltanto pesi standard del 10% e del 100% del carico nominale) e i modelli digitali possono essere calibrati da remoto tramite app mobile o computer principale, consentendo a personale non specializzato di operare rapidamente.

• Costi di manutenzione controllabili: La struttura sigillata isola efficacemente polvere e umidità, con un tasso medio annuo di guasti ≤0,4%; la progettazione modulare dei componenti principali (estensimetri, morsetti) consente la sostituzione individuale di guasti locali, riducendo i costi complessivi di sostituzione.

• Feedback Dati Intuitivo: Fluttuazione statica dei dati di misura ≤±0,005%FS, senza ritardi evidenti in scenari dinamici; i modelli digitali sono dotati di avvisi integrati per sovraccarico, sottotensione, ecc., visualizzati in modo intuitivo tramite spie luminose o interfacce software per una risoluzione semplice e rapida dei problemi.

• Adattabilità Flessibile agli Scenari: Lo stesso sensore può passare tra modalità di misura a trazione/compressione senza dover sostituire l'hardware, soddisfacendo le esigenze di apparecchiature condivise tra più processi e migliorando il tasso di utilizzo delle attrezzature.

4. Scenari applicativi tipici

1) Scenari di Misurazione a Trazione/Tensione

• Controllo della Tensione di Cavi/Funi: Monitoraggio della tensione di macchine per trafilatura nei settori tessile e dei cavi. I sensori di tipo S sono collegati in serie al meccanismo di trazione, fornendo un feedback in tempo reale sui valori di tensione e regolando in modo coordinato la velocità di trazione per garantire un diametro uniforme del cavo.

• Prova di trazione dei materiali: Misurazione della trazione effettuata mediante macchine per prove di laboratorio. I modelli di precisione C2 possono soddisfare i requisiti per la prova di resistenza a trazione di materiali come fili metallici e pellicole in plastica, con un errore di ripetibilità dei dati ≤±0,01%.

• Monitoraggio della tensione di apparecchiature di sollevamento: Controllo del limite di carico per piccole gru e argani elettrici. Installato tra il gancio e il braccio, attiva un allarme e interrompe l'alimentazione in caso di sovraccarico, garantendo la sicurezza operativa.

2) Scenari di pesatura sospesa

• Pesatura di serbatoi o silos sospesi: Pesatura di serbatoi per dosaggio sospesi nei settori chimico e alimentare. Uno o due sensori vengono installati simmetricamente in posizione sospesa per risolvere il problema della mancanza di spazio a terra, con un'accuratezza fino a ±0,02%FS.

• Pesatura sospesa nella lavorazione degli alimenti: pesatura e selezione sospese nei settori della macellazione e dei prodotti ittici. I modelli in acciaio inossidabile (316L) rispettano gli standard igienici alimentari, sono facili da pulire e disinfettare e adatti per operazioni su linee di montaggio.

3) Produzione di strumenti di pesatura di piccole e medie dimensioni

• Bilance a gancio/bilance portatili: unità sensorie principali per bilance a gancio da 0,5 t a 20 t. La loro struttura compatta è adatta alla progettazione del corpo della bilancia e la resistenza agli urti consente di gestire sovraccarichi istantanei durante le operazioni di sollevamento.

• Bilance a nastro/bilance dinamiche: moduli di pesatura dinamica per nastri trasportatori. Installati sul supporto dei rulli del nastro, calcolano indirettamente il peso dei materiali misurando la tensione del nastro, adattandosi a scenari di trasporto continuo.

4) Ricerca scientifica e apparecchiature sperimentali

• Test biomeccanici: Monitoraggio del valore della forza di apparecchiature mediche per la riabilitazione (ad esempio test della forza su protesi). Modelli a campo ridotto e ad alta precisione (0,01t-1t) in grado di rilevare variazioni minime del valore della forza.

• Controllo della forza all'estremità dei robot: Retroazione della forza per il meccanismo di afferraggio dei robot industriali. Misurando la forza di presa, si regola la forza di serraggio per evitare danni a pezzi fragili (come vetro e ceramica).

5) Applicazioni speciali nel settore industriale

• Industria farmaceutica: Controllo della pressione nelle macchine per il riempimento di capsule farmaceutiche. Modelli in acciaio inossidabile igienico conformi agli standard GMP, che controllano con precisione la pressione di riempimento per garantire un dosaggio uniforme delle capsule.

• Industria della stampa e del confezionamento: Monitoraggio della tensione nelle macchine per la stampa su film. Regolazione in tempo reale delle velocità di svolgimento e avvolgimento per prevenire allungamenti, deformazioni o rotture del film, migliorando l'accuratezza della stampa.

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

1) Processo di installazione

• Preparazione: Pulire i punti di collegamento per l'installazione (rimuovere bave e macchie di olio), verificare l'aspetto del sensore (nessuna deformazione dell'elastomero, nessun danno al cavo) e selezionare il metodo di connessione corretto in base alla direzione della forza (scegliere un anello di sollevamento per la trazione e il fissaggio a bullone per la compressione).

• Posizionamento e Fissaggio: Assicurarsi che il carico venga trasmesso lungo la direzione assiale del sensore per evitare forze laterali e torsionali; utilizzare una chiave dinamometrica per stringere i bulloni (si raccomandano 10-30 N·m per i sensori in acciaio legato, 8-25 N·m per quelli in acciaio inossidabile) per evitare danni ai filetti causati da un eccessivo serraggio.

• Specifiche di cablaggio: Per i segnali analogici, seguire la regola "rosso - alimentazione +, nero - alimentazione -, verde - segnale +, bianco - segnale -"; per i segnali digitali, collegare secondo la corrispondenza dei pin Modbus; il cavo deve essere fissato saldamente per evitare strappi forzati, e il cablaggio deve essere mantenuto lontano da fonti di forte interferenza come i convertitori di frequenza (distanza ≥ 20 cm).

• Trattamento di protezione: Per installazioni esterne, è necessario aggiungere una protezione contro la pioggia; in ambienti umidi/corrosivi, posizionare il connettore del cavo all'interno di una scatola di derivazione stagna, e la superficie del sensore può essere trattata con olio anticorrosivo di grado alimentare (per il settore alimentare).

2) Calibrazione e messa a punto

• Calibrazione dello zero: Accendere l'apparecchiatura e preriscaldare per 15 minuti, eseguire il comando "calibrazione dello zero", assicurarsi che l'uscita a zero sia entro ±0,002%FS; se lo scostamento è eccessivo, verificare la presenza di forze laterali nell'installazione.

• Calibrazione del carico: posizionare in sequenza pesi standard pari al 10%, 50% e 100% del carico nominale, registrare i segnali di uscita in ciascun punto, correggere l'errore di linearità tramite software di calibrazione e assicurarsi che l'errore ≤ il valore ammissibile del corrispondente livello di accuratezza (livello C3 ≤ ±0,02%FS).

• Debug dinamico: in scenari dinamici come il monitoraggio della tensione, regolare la frequenza di filtraggio dello strumento (5-12 Hz) per bilanciare velocità di risposta e stabilità dei dati, evitando falsi allarmi causati da fluttuazioni ad alta frequenza.

3) Manutenzione ordinaria

• Ispezione periodica: pulire mensilmente la superficie del sensore, verificare se il collegamento filettato è allentato; eseguire una calibrazione a zero ogni trimestre, effettuare una calibrazione su scala completa una volta all'anno e registrare i dati di calibrazione per riferimenti futuri.

• Gestione dei guasti: in caso di deriva dei dati, verificare innanzitutto la tensione dell'alimentazione (stabile tra 12-24 V CC); in assenza di segnale in uscita, controllare se il cavo è interrotto o se il sensore è sovraccarico (un sovraccarico superiore al 200% del carico nominale potrebbe causare danni).

6. Metodo di selezione (abbinamento preciso alle esigenze)

1) Determinazione dei parametri principali

• Selezione della portata: scegliere il modello in base a 1,2 - 1,5 volte il valore massimo reale della forza (ad esempio, se la forza di trazione massima è 8t, si può selezionare un sensore da 10 - 12t). Per applicazioni con forze di trazione, è consigliabile prevedere un margine aggiuntivo del 10% di sovraccarico per evitare danni dovuti a carichi d'urto.

• Classe di precisione: scegliere la Classe C2 (errore ≤ ±0,01%FS) per test in laboratorio, Classe C3 (errore ≤ ±0,02%FS) per metrologia industriale e Classe C6 (errore ≤ ±0,03%FS) per monitoraggio generale. • Tipo di segnale: scegliere segnali analogici (4 - 20mA) per strumenti di pesatura tradizionali, segnali digitali (RS485) per sistemi intelligenti e modelli intelligenti con trasmissione wireless (WiFi/4G) per scenari di industrial IoT.

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 ~ 100°C) e modelli resistenti al freddo per scenari a bassa temperatura (-40°C ~ -20°C).

• Mezzo: Selezionare acciaio legato (rivestito a polvere sulla superficie) per ambienti asciutti, acciaio inox 304 per ambienti umidi/industria alimentare e acciaio inox 316L per ambienti con corrosione chimica.

• Classe di protezione: ≥IP65 per ambienti interni asciutti, ≥IP67 per ambienti esterni/umidi e ≥IP68 per ambienti sott'acqua o con elevata presenza di polvere.

3) Installazione e Compatibilità del Sistema

• Metodo di installazione: Selezionare connessioni con occhiello per scenari con forza di trazione, fissaggio con bulloni per scenari con pressione e modelli con perni di centraggio per applicazioni con forze inclinate; in caso di spazio limitato, privilegiare modelli compatti con lunghezza ≤50 mm.

• Compatibilità: Verificare che il segnale del sensore corrisponda al protocollo di comunicazione dello strumento/PLC esistente. Quando più sensori lavorano insieme, selezionare modelli digitali che supportino l'impostazione dell'indirizzo per evitare conflitti di segnale.

4) Conferma dei requisiti aggiuntivi

• Requisiti di certificazione: negli scenari a prova di esplosione è richiesta la certificazione Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, nel settore alimentare sono richieste le certificazioni FDA/GMP, negli scenari metrologici è richiesta la certificazione CMC.

• Funzioni speciali: selezionare modelli con tempo di risposta ≤5 ms per il monitoraggio dinamico della tensione, modelli con modulo NB-IoT per il monitoraggio remoto e modelli igienici con finitura lucida senza angoli morti (Ra ≤0,8 μm) per applicazioni igieniche.

Sintesi

I sensori di carico di tipo S presentano come vantaggi principali "la capacità di sopportare forze in entrambe le direzioni, l'installazione flessibile e l'elevata precisione sotto carichi leggeri", affrontando principalmente problematiche come il monitoraggio della forza bidirezionale, l'installazione in scenari complessi e il controllo preciso in condizioni di carico ridotto. L'esperienza utente si concentra su semplicità d'uso, manutenzione senza problemi e forte adattabilità a diversi scenari. Nella scelta di un sensore di carico, è necessario chiarire innanzitutto la portata, l'accuratezza, la direzione della forza e i requisiti ambientali, per poi prendere una decisione sulla base della compatibilità con il sistema e delle funzioni aggiuntive. Durante l'utilizzo, è opportuno evitare forze laterali e sovraccarichi, seguendo rigorosamente le procedure di taratura periodica per garantire un funzionamento stabile a lungo termine. È adatto per applicazioni come la misurazione della tensione, la pesatura sospesa e strumenti di pesatura per carichi leggeri, rappresentando la soluzione di riferimento per scenari di monitoraggio di forze medie, basse e bidirezionali.

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