Sensor de Pesagem de Viga em Balanço CZL801L2

A célula de carga de 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, fixo numa extremidade e suspenso na outra. Quando submetida a uma força, a deformação por flexão da viga faz com que o extensômetro produza variações de resistência, que são então convertidas em sinais elétricos padronizados. Combina vantagens como capacidade de carga de média escala, espaço de instalação flexível e alta resistência a impactos, sendo amplamente utilizada em aplicações com cargas concentradas de nível médio e baixo, como tanques industriais de materiais, balanças de plataforma e balanças de correia. Os seguintes detalhes são apresentados a partir das dimensões principais para atender às necessidades de produto seleção, avaliação técnica e elaboração de soluções:

1. Características do Produto e Funcionalidades Principais

1) Design Estrutural: Adota uma estrutura integrada de viga em balanço (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 de aplicação da força concentra-se na seção central da viga, permitindo a medição de cargas concentradas verticalmente descendentes, com excelente resistência ao impacto (capaz de suportar impactos instantâneos de 200% - 300% da carga nominal) e alta eficiência na transferência de tensão.

2) Desempenho de Precisão: A classe de precisão abrange C3 - C6, com modelos convencionais atingindo C3. Erro de não linearidade ≤ ±0,02%FS, erro de repetibilidade ≤ ±0,01%FS, deriva de zero ≤ ±0,003%FS/℃, e estabilidade de precisão 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 parafuso ou soldagem, e a extremidade de carga pode ser conectada por roscas, flanges ou cabeçotes pressurizados, adequada para instalação em múltiplas posições na parte inferior, lateral, etc. de equipamentos, podendo ser usada individualmente ou 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, modelos em aço liga podem atingir 300%), modelos à prova de explosão são certificados por Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, e alguns modelos incluem conectores anti-puxão para cabos.

4) Confiabilidade de Longo Prazo : Vida útil à fadiga ≥ 10⁶ ciclos de carga, com deriva anual ≤ ±0,015%FS sob carga nominal, adequado 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: Ultrapassando a limitação de sensores tradicionais que exigem instalação simétrica, a estrutura "fixada em uma extremidade" da viga em balanço pode ser instalada diretamente na borda inferior do equipamento ou no lado do suporte, resolvendo o problema da insuficiência de espaço de instalação no centro de equipamentos como tanques de materiais e balanças de plataforma.

2) Medição de Carga Concentrada em Alcance Médio: No intervalo médio de 1t - 10t, por meio do design otimizado da tensão no corpo da viga, o erro de medição de carga concentrada é controlado dentro de ±0,02%FS, atendendo aos requisitos de precisão em cenários de carga média, como dosagem industrial e pesagem de produtos acabados.

4) Danos 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%FS para o mesmo lote), suportam combinação paralela de 2 a 4 unidades, e resolvem os problemas de sobreposição de peso e uniformidade de precisão em cenários com forças distribuídas, como em grandes balanças de plataforma e tanques de materiais.

5) Adaptação a Ambientes Industriais Severos: 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 adaptáveis a diversas estruturas de equipamentos, eliminando a necessidade de ferramentas profissionais de posicionamento. A calibração de instalação pode ser concluída utilizando um nível, e uma única pessoa pode realizar a fixação e a fiação de um único sensor em até 20 minutos.

2) Operação e Calibração Simples: Suporta zeragem por um único botão no instrumento de pesagem; o processo de calibração em três pontos (25%, 50%, 100% da carga nominal) é adaptável a 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: A flutuação dos dados de medição estáticos ≤ ±0,005%FS, com resposta rápida e sem atraso em cenários quase dinâmicos (como transportadores de correia); o modelo digital possui função 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 plataformas e tanques de materiais de diferentes tamanhos e reduzindo a dificuldade de integração do sistema.

4. Cenários típicos de aplicação

1) Pesagem de Tanques/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 ligado é resistente à corrosão, a proteção IP67 é adequada para ambientes úmidos de 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, com sensores instalados nas pernas de sustentação na parte inferior do silo. O design anti-impacto resiste ao impacto da queda do material e, em combinação com o sistema de controle, permite 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, com sensores instalados no suporte dos roletes, suportando a carga combinada da correia e dos materiais. O tempo de resposta ≤ 7 ms adapta-se a cenários de transporte contínuo, com 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 em tempo real o peso dos produtos e se integrar ao mecanismo de classificação. A precisão de médio alcance atende às necessidades da produção em massa.

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

• Plataforma de balança para oficina: plataforma de balança com capacidade de 1-5 t para oficinas. Quatro sensores de viga de cisalhamento são instalados nos quatro cantos do corpo da balança. A extremidade fixa é aparafusada ao solo, e a extremidade de carga suporta o peso do corpo da balança. A capacidade anti-carga excêntrica garante precisão constante de 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: Aparafuse a extremidade fixa do sensor ao suporte do equipamento para garantir que fique firmemente fixado sem folga; a extremidade de carga deve se ajustar à estrutura suporte, garantindo 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-se adicionar uma cobertura contra chuva; em ambientes úmidos, os conectores de cabos devem ser selados com caixas de junção impermeáveis; em ambientes corrosivos, deve-se aplicar um revestimento especial anticorrosivo nas superfícies não sujeitas à carga 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 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 de linearidade: Selecione uniformemente 5 pontos de teste dentro da faixa, verifique a linearidade do sinal de saída, o erro de linearidade deve ser ≤ ±0,015%FS, e garanta a estabilidade da precisão em toda a escala na faixa média.

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 de dados, verifique primeiro a tensão da fonte de alimentação (estável em 12-24V CC); quando a leitura for anormal, verifique se há sobrecarga (exceder 300% da carga nominal é propenso a danos) ou deformação da viga, e substitua o sensor se necessário.

6. Método de Seleção (Correspondência Precisa aos Requisitos)

1) Determinação dos Parâmetros Principais

• Seleção de faixa: Selecione 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), deixando margem para carga de impacto e margem de 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 pela 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: Confirme que o sinal do sensor corresponde ao protocolo de comunicação do medidor/PLC existente; por exemplo, para PLC Siemens, selecione 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.

• Recursos Especiais: Para pesagem dinâmica, deve-se selecionar o tipo reforçado resistente a impactos (carga de impacto ≥300%FS); para monitoramento remoto, devem-se selecionar modelos com módulos NB-IoT/LoRa; para cenários de alta temperatura, devem-se selecionar modelos especiais com chips 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.