Sensor de Pesagem Tipo Viga em Balanço CZL803

A célula de carga em viga em balanço é um elemento de detecção sensível à força baseado no princípio da resistência à deformação, tendo como estrutura principal um corpo elástico com formato de viga em balanço, fixa em uma extremidade e suspensa na outra. Quando submetida a uma força, a deformação por flexão da viga faz com que o extensômetro produza variações de resistência, as quais são então convertidas em sinais elétricos padronizados. Combina vantagens como capacidade de carga de médio alcance, espaço de instalação flexível e alta resistência a impactos, sendo amplamente utilizada em aplicações com forças concentradas de cargas médias e baixas, como tanques industriais de materiais, balanças de plataforma e balanças de esteira. A seguir, apresenta-se uma explicação detalhada das dimensões principais para atender às necessidades de produto seleção, avaliação técnica e elaboração de soluções:

1. Características do Produto e Funções Principais

Principais Funcionalidades

1) Design Estrutural: Adota uma estrutura de viga em balanço integrada (espessura da viga 8 - 50 mm, comprimento 50 - 300 mm), com múltiplos conjuntos de furos de montagem na extremidade fixa para aumentar a estabilidade. A tensão na extremidade carregada é concentrada na seção central da viga, suportando medição de carga concentrada vertical para baixo, com excelente resistência ao impacto (capaz de suportar impacto instantâneo de 200% - 300% da carga nominal) e alta eficiência de transferência de tensão.

2) Desempenho de Precisão: A classe de precisão abrange C3 - C6, com modelos principais alcançando C3. Erro de não linearidade ≤ ±0,02%FS, erro de repetibilidade ≤ ±0,01%FS, deriva do zero ≤ ±0,003%FS/℃, e sua estabilidade de precisão é superior à de sensores semelhantes em cenários de médio alcance de 50 kg - 5 t.

3) Materiais e Proteção: O corpo elástico geralmente utiliza aço-liga (Q235, 40CrNiMoA) ou aço inoxidável 304/316L, com a superfície tratada por jateamento e remoção de ferrugem + niquelagem (aço-liga) ou passivação (aço inoxidável); a classe de proteção é tipicamente IP66/IP67, e modelos industriais pesados podem atingir IP68, adequados para ambientes industriais complexos, como poeira e umidade.

4) Compatibilidade de Instalação: A extremidade fixa suporta fixação por parafusos ou soldagem, e a extremidade carregada pode ser conectada por meio de roscas, flanges ou cabeçotes de pressão, adequada para instalação em múltiplas posições na parte inferior, lateral, etc. do equipamento. Pode-se utilizar uma ou várias unidades em paralelo, com alta flexibilidade de combinação.

Funções principais

1) Medição de Força de Alcance Médio: Foca na pesagem estática/quasi-dinâmica de cargas médias e baixas (tempo de resposta ≤ 7 ms), com uma faixa que abrange de 50 kg a 20 t, e aplicações típicas concentradas na faixa de 1 t a 10 t. Alguns modelos robustos podem ser estendidos até 50 t, atendendo às necessidades da maioria dos cenários industriais de carga média.

2) Saída Padrão de Sinal: Fornece sinais analógicos (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) e sinais digitais (RS485/Modbus RTU), e alguns modelos de grau industrial suportam o protocolo HART, permitindo conexão direta a PLC, DCS e sistemas de gerenciamento de pesagem sem módulos adicionais de condicionamento de sinal.

3) Função de Proteção de Segurança: Integra compensação de temperatura em ampla faixa (-20 ℃ ~ 80 ℃), possui proteção contra sobrecarga (150% - 250% da carga nominal, com modelos de aço liga alcançando 300%), modelos à prova de explosão são certificados por Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, e alguns modelos incluem conectores antidesprendimento para cabos.

4) Confiabilidade de Longo Prazo: Vida útil à fadiga ≥ 10⁶ ciclos de carga, com deriva anual ≤ ±0,015%FM sob carga nominal, adequada para cenários de operação contínua prolongada, como linhas de produção industrial e monitoramento de tanques de materiais.

2. Problemas Principais Solucionados

1) Dificuldade na Instalação em Bordas de Equipamentos: Diante da limitação dos sensores tradicionais que exigem instalação simétrica, a estrutura "fixa em uma extremidade" da viga em balanço pode ser instalada diretamente na borda inferior do equipamento ou no lado do suporte, solucionando o problema da insuficiência de espaço de instalação no centro de equipamentos como silos e balanças de plataforma.
2) Medição de Carga Concentrada na Faixa Média: Na faixa média de 1t - 10t, por meio do design otimizado da tensão da viga, o erro de medição de carga concentrada é controlado dentro de ±0,02%FM, atendendo aos requisitos de precisão em cenários de carga média, como dosagem industrial e pesagem de produtos acabados.

3) Danos causados por Carga de Impacto Dinâmico: As características de deformação do amortecedor da viga em balanço de elastômero podem absorver efetivamente o impacto instantâneo causado pela queda de material e vibração de equipamentos, resolvendo os problemas de danos fáceis e deriva de precisão dos sensores tradicionais em cenários dinâmicos.

4) Pesagem com Combinação de Múltiplos Sensores: Os sensores possuem boa consistência (erro ≤ ±0,01%FM para o mesmo lote), suportam combinação paralela de 2 a 4 unidades, resolvendo os problemas de sobreposição de peso e uniformidade de precisão em cenários com forças distribuídas, como em balanças de plataforma grande e silos.

5) Adaptação a Ambientes Industriais Adversos: Por meio do reforço com material de aço liga e do projeto com graus de proteção IP67 ou superiores, são resolvidos os problemas de corrosão do sensor e anomalias de sinal em ambientes com poeira (como minas), umidade (como indústria química) e leve corrosão (como eletrodeposição).

3. experiência do utilizador

1) Alta Flexibilidade de Instalação: Os furos de montagem padronizados na extremidade fixa são compatíveis com diversas estruturas de equipamentos, eliminando a necessidade de ferramentas profissionais de posicionamento. A instalação e calibração podem ser realizadas com um nível, e uma única pessoa pode concluir a fixação e fiação de um único sensor em até 20 minutos.

2) Operação e Calibração Fáceis: Permite a zeragem por um único botão no instrumento de pesagem; o processo de calibração em três pontos (25%, 50%, 100% da carga nominal) é adequado para cenários de média escala, e o modelo digital pode concluir remotamente a configuração de parâmetros e calibração por meio do software do computador host.

3) Custo de Manutenção Controlável: A estrutura totalmente selada reduz a entrada de poeira, com taxa média anual de falhas ≤ 0,5%; os componentes principais ( extensômetros , terminais) são embalados separadamente, e falhas locais podem ser reparadas individualmente sem a necessidade de substituição completa.

4) Retorno de Dados Estável: Flutuação dos dados de medição estáticos ≤ ±0,005%FS, responde rapidamente sem atraso em cenários quase dinâmicos (como transportadores de correia); o modelo digital possui função integrada de diagnóstico de falhas, fornecendo alertas em tempo real para anomalias como sobrecarga e subtensão.

5) Alta Adaptabilidade de Combinação: Quando múltiplos sensores são conectados em paralelo, suporta distribuição automática de carga, eliminando a necessidade de um equalizador adicional, adaptando-se aos requisitos de projeto de balanças plataforma e silos de diferentes tamanhos, e reduzindo a dificuldade de integração do sistema.

4. Cenários típicos de aplicação

1) Pesagem de Silos/Hoppers Industriais
• Tanques de Matérias-Primas Químicas: Pesagem de tanques de armazenamento de matérias-primas químicas de 1 a 10 t, com 2 a 4 sensores de viga em balanço instalados simetricamente no suporte inferior do tanque, o material em aço liga é resistente à corrosão, a proteção IP67 é adequada para ambientes úmidos na oficina, e a precisão de ±0,02%FS garante medição exata de inventário.
• Silos de Alimentação/Farinha: Pesagem de silos de dosagem na indústria de processamento de grãos, sensores são instalados nas pernas de suporte na parte inferior do silo, o design anti-impacto lida com o impacto da queda do material e se integra ao sistema de controle para garantir uma alimentação precisa.

2) Pesagem de Esteiras Pesadoras/Transportadores
• Balanças Industriais de Correia: Pesagem de correias transportadoras de materiais a granel em minas e usinas, sensores instalados no suporte do rolo, suportando a carga combinada da correia e dos materiais, com tempo de resposta ≤ 7 ms, adequado para cenários de transporte contínuo, e precisão de medição de ±0,1%.

• Transportador: Utilizado para pesagem e classificação em linha nas indústrias eletrônica e alimentícia. Sensores são embutidos na parte inferior do transportador para detectar o peso dos produtos em tempo real e interagir com o mecanismo de classificação. A precisão de médio alcance atende às necessidades da produção em massa.

3) Balanças para Caminhões de Pequeno e Médio Porte/Balanças de Plataforma

• Plataforma de Pesagem para Oficina: Plataforma de pesagem para oficinas com capacidade de 1-5 t. Quatro sensores de viga de cisalhamento são instalados nos quatro cantos do corpo da balança. A extremidade fixa é presa ao solo, e a extremidade de carga suporta o peso do corpo da balança. A capacidade anti-carga excêntrica garante precisão constante na pesagem em diferentes posições.

• Balança para Empilhadeira: Dispositivo portátil de pesagem para empilhadeiras. Sensores são instalados no porta-garfo da empilhadeira para suportar a carga vertical das mercadorias. O material em aço liga é resistente ao impacto, adequado para requisitos de pesagem dinâmica durante operações com empilhadeiras.

4) Controle de Força de Equipamentos de Automação

• Monitoramento de Pressão de Equipamentos de Estampagem: Controle de pressão de máquinas pequenas de estampagem. Sensores são instalados entre a cabeça de estampagem e o corpo da máquina para fornecer feedback em tempo real do valor da força de estampagem, evitando danos à matriz causados por sobrecarga. Uma precisão de ±0,01%FM assegura a qualidade da estampagem.

• Controle de Força da Montagem por Robô: Monitoramento de pressão no processo de montagem de robôs industriais. Sensores tipo viga de cisalhamento são integrados na extremidade do braço robótico para detectar a pressão de montagem e ajustar a força aplicada, adequado para a montagem de peças automotivas e componentes eletrônicos.

5) Aplicações em Indústrias Especiais

• Cenários à Prova de Explosão: Equipamentos de pesagem à prova de explosão para as indústrias de mineração de carvão e de petróleo e gás. São utilizados sensores tipo viga de cisalhamento com proteção Ex d IIB T4 e instalados em caixas de pesagem à prova de explosão, atendendo aos requisitos de segurança em ambientes explosivos.

• Ambientes Corrosivos: Equipamentos de pesagem para as indústrias de eletrodeposição e química. Sensores fabricados em aço inoxidável 316L com tratamento superficial de passivação são resistentes à corrosão por ácidos e álcalis, adequados para aplicações como detecção da concentração de soluções de eletrodeposição e pesagem de reagentes químicos.

5. Instruções de Uso (Guia Prático)

1) Processo de Instalação

• Preparação: Limpe a superfície de instalação (certifique-se de que esteja plana, isenta de óleo e com erro de planicidade ≤0,1 mm/m), verifique a aparência do sensor (sem deformação no corpo da viga e sem danos ao cabo) e selecione parafusos de montagem com especificação M12-M24 conforme a faixa.

• Posicionamento e Fixação: Aperte a extremidade fixa do sensor ao suporte do equipamento com parafusos, garantindo fixação firme sem folga; a extremidade de carga deve se ajustar à estrutura de suporte de carga, assegurando que a carga atue verticalmente sobre o corpo da viga, evitando forças laterais e torcionais.

• Especificação de Fiação: Para sinais analógicos, siga o princípio de ligação "vermelho - alimentação +, preto - alimentação -, verde - sinal +, branco - sinal -"; para sinais digitais, conecte de acordo com os pinos correspondentes do protocolo Modbus; a fiação deve ficar afastada de fontes fortes de interferência, como inversores de frequência, com distância ≥15 cm.

• Tratamento de Proteção: Para instalação externa, deve ser adicionada uma cobertura contra chuva; em ambientes úmidos, as conexões de cabo devem ser seladas com uma caixa de junção à prova d'água; em ambientes corrosivos, deve ser aplicado um revestimento anti-corrosão especial na superfície não portante do sensor.

2) Calibração e Depuração

• Calibração de Zero: Ligue a alimentação e aqueça por 30 minutos, depois execute o comando "calibração de zero" para garantir que a saída em zero esteja dentro da faixa de ±0,002%FS. Se o desvio for muito grande, verifique se a instalação está firme e se há força lateral.

• Calibração de Carga: Coloque pesos padrão de 25%, 50% e 100% da carga nominal sequencialmente, registre os valores do sinal de saída em cada ponto, corrija o erro de linearidade por meio de software de calibração e garanta que o erro em cada ponto de carga ≤ valor permitido da Classe C3 (±0,02%FS).

• Teste Linear: Selecionar uniformemente 5 pontos de teste dentro da faixa de medição para verificar a linearidade do sinal de saída. O erro linear deve ser ≤ ±0,015%FS para garantir a estabilidade da precisão em toda a escala no intervalo médio.

3) Manutenção Padrão

• Inspeção Regular: Limpar mensalmente a poeira e o óleo na superfície do sensor, verificar a firmeza dos parafusos de fixação; realizar a calibração do ponto zero uma vez por trimestre e concluir anualmente a calibração completa e os testes de desempenho.

• Tratamento de Falhas: Quando houver deriva nos dados, verifique primeiro a tensão da fonte de alimentação (estável entre 12-24V CC); quando a leitura for anormal, verifique sobrecargas (exceder 300% da carga nominal pode causar danos) ou deformação da viga, substituindo o sensor se necessário.

6. Método de Seleção (Correspondência Precisa aos Requisitos)

1) Determinação dos Parâmetros Principais

• Seleção de Faixa: Selecionar um modelo com faixa de 1,3 a 1,6 vezes a carga máxima real (por exemplo, para uma carga máxima de 5t, pode-se selecionar um sensor de 6,5-8t) para reservar margem para cargas de impacto e segurança.

• Classe de Precisão: Selecione a Classe C3 (erro ≤ ±0,02%FS) para metrologia industrial, Classe C6 (erro ≤ ±0,03%FS) para monitoramento geral e um modelo Classe C3 com tempo de resposta ≤ 7 ms para pesagem dinâmica.

• Tipo de Sinal: Selecione sinais analógicos (4-20mA) para sistemas de controle tradicionais, sinais digitais (RS485) para sistemas inteligentes e modelos com módulos de transmissão sem fio para cenários de IoT industrial.

2) Seleção por Adaptabilidade Ambiental

• Temperatura: Selecione modelos comuns para cenários normais (-20°C~60°C), modelos com compensação de alta temperatura para cenários de alta temperatura (60°C~120°C) e modelos resistentes a baixas temperaturas para cenários de baixa temperatura (-40°C~-20°C).

• Meio: Selecione aço-liga (niquelado) para ambientes secos, aço inoxidável 304 para ambientes úmidos/levemente corrosivos e aço inoxidável 316L para ambientes altamente corrosivos (soluções ácido-base).

• Classe de Proteção: ≥IP66 para ambientes internos secos, ≥IP67 para ambientes externos/úmidos e ≥IP68 para ambientes subaquáticos ou com alta presença de poeira.

3) Instalação e Compatibilidade do Sistema

• Método de Instalação: Selecionar fixação por parafuso para instalação inferior de equipamentos e conexão por flange para instalação lateral; quando múltiplos sensores forem utilizados em um sistema de pesagem, selecionar modelos digitais que suportem codificação de endereço para evitar conflitos de sinal.

• Compatibilidade: Confirmar que o sinal do sensor corresponde ao protocolo de comunicação do medidor/CLP existente. Por exemplo, para CLP Siemens, selecionar preferencialmente modelos que suportem o protocolo Profibus, reduzindo a dificuldade de integração.

4) Confirmação de Requisitos Adicionais

• Requisitos de Certificação: Cenários com risco de explosão exigem certificação correspondente de grau à prova de explosão (Ex d I para minas de carvão, Ex ia IIC T6 para indústrias químicas), cenários de metrologia exigem certificação CMC e produtos para exportação exigem certificação OIML.

• Características especiais: Para pesagem dinâmica, deve-se selecionar um tipo reforçado resistente a impactos (carga de impacto ≥300%FS); para monitoramento remoto, deve-se escolher um modelo com módulo NB-IoT/LoRa; para cenários de alta temperatura, deve-se selecionar um modelo dedicado com chip de compensação térmica.

Resumo

A célula de carga de viga em balanço possui vantagens principais de "precisão na faixa média, instalação flexível e alta resistência ao impacto", e atende principalmente a questões como instalação lateral de equipamentos, medição de carga concentrada e proteção contra impactos dinâmicos em cenários industriais de carga média. A experiência do usuário foca-se em instalação conveniente, manutenção sem preocupações e boa compatibilidade com o sistema. Ao selecionar um modelo, é necessário primeiro esclarecer os quatro requisitos principais de faixa, precisão, local de instalação e ambiente, e depois tomar uma decisão com base na compatibilidade do sistema e funções adicionais; durante o uso, devem-se evitar forças laterais e sobrecargas, e devem ser seguidas rigorosamente as especificações de calibração periódica para garantir operação estável a longo prazo. É adequada para tanques industriais de materiais, balanças de correia, instrumentos de pesagem de pequeno e médio porte e outros campos, sendo a solução de sensores predominante para cenários industriais de pesagem com cargas baixas a médias.