Célula de Carga S-tipo CZL301

Introdução do Produto

A célula de carga do tipo S é um elemento de detecção sensível à força baseado no princípio de resistência à deformação, com um elastômero simétrico em formato S como sua estrutura principal. Quando submetido a uma força, a deformação de tração ou compressão do elastômero faz com que a malha de deformação produza alterações na resistência, as quais são então convertidas em sinais elétricos padronizados. Combina vantagens como suporte bidirecional à força, instalação flexível e precisão estável, sendo amplamente utilizada em cenários de medição de forças de tração, compressão e forças compostas em cargas médias e baixas. Os detalhes a seguir são apresentados a partir das dimensões principais para atender às necessidades de produto seleção, avaliação técnica e elaboração de soluções:

1. Características e Funções do Produto

Principais Funcionalidades

• Design Estrutural: Adota uma estrutura integrada em elastômero em formato de S (espessura 5-30 mm, comprimento 30-200 mm), com distribuição concentrada e simétrica de tensão, suporta força bidirecional (tanto tração quanto compressão podem ser medidas), possui forte capacidade de resistência à torção e forças transversais (suporta forças transversais de ±10% a ±15% da carga nominal) e alta eficiência de transmissão de força.

• Desempenho de Precisão: As classes de precisão abrangem C2-C6, com modelos convencionais alcançando C3, erro de não linearidade ≤±0,02%FS, erro de repetibilidade ≤±0,01%FS, deriva de zero ≤±0,003%FS/℃ e pequena atenuação de precisão em cenários de medição dinâmica de cargas médias e pequenas.

• Materiais e Proteção: O elastômero é comumente feito de aço-liga de alta resistência (resistência à tração ≥850MPa) ou aço inoxidável 304/316L, com a superfície tratada por niquelagem ou pulverização plástica (tratamento de passivação para tipos resistentes à corrosão); o nível de proteção é normalmente IP65/IP67, e modelos personalizados para ambientes úmidos podem atingir IP68, adequados para ambientes industriais gerais e alguns ambientes especiais.

• Compatibilidade de Instalação: Ambas as extremidades são projetadas com roscas internas, roscas externas ou estruturas de anel de içamento, suportando vários métodos de instalação, como ganchos, anéis de içamento e flanges, com espaço de instalação flexível, adaptável a cenários de força multidirecionais, como verticais, horizontais e inclinados, sendo principalmente usados de forma independente.

Funções principais

• Medição de Força Bidirecional: Suporta medição estática e dinâmica de tração e compressão (tempo de resposta ≤6 ms), com faixa de medição que abrange de 0,01 t a 50 t, aplicações convencionais concentradas na faixa de 0,1 t a 20 t, e alguns modelos de alta precisão capazes de medir pequenas faixas de 0,001 t.

• 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 inteligentes suportam o protocolo Profibus, permitindo conexão direta a instrumentos de pesagem, CLPs, telas industriais de toque e outros dispositivos.

• Funções de Segurança e Proteção: Integra compensação de temperatura em ampla faixa (-20 °C a 80 °C), possui proteção contra sobrecarga (120%–200% da carga nominal, geralmente 150% em cenários de tração) e alguns modelos incluem pinos de posicionamento anti-torção e designs de junção com proteção contra puxão de cabos.

• Estabilidade de Longo Prazo: Vida útil à fadiga ≥10⁶ ciclos de carga, deriva anual ≤±0,02% FS sob carga nominal, adequado para cenários de monitoramento de força intermitente ou contínua.

2. Problemas Principais Solucionados

• Dificuldade na Medição de Força Bidirecional: Superando a limitação dos sensores tradicionais que só conseguem medir força em uma direção, a estrutura em formato S pode medir com precisão forças de tração e compressão simultaneamente (como variações de força durante a elevação e descida de materiais), atendendo à demanda por monitoramento de força bidirecional em cenários como içamento e tração.

• Adaptabilidade a Cenários Complexos de Instalação: Com métodos flexíveis de conexão e estrutura compacta, resolve os desafios de instalação em equipamentos com espaço limitado e forças em múltiplos ângulos aplicação (como pesagem de funis inclinados e monitoramento de tensão em linhas transportadoras suspensas), eliminando a necessidade de modificações extensivas na estrutura dos equipamentos.

• Precisão Inadequada em Carga Leve/Pequeno Intervalo: Na pequena faixa de 0,1t - 5t, ao otimizar a posição de colagem de extensômetros e o design de tensão do elastômero, o erro de medição é controlado dentro de ±0,01%FS, atendendo aos requisitos de alta precisão de aplicações com carga leve em laboratórios, processamento de alimentos, etc.

• Monitoramento de Flutuações Dinâmicas de Tensão: Com um tempo de resposta ≤6 ms, pode capturar com precisão flutuações de tensão durante processos contínuos de produção de cabos, filmes, etc., resolvendo problemas de qualidade do produto causados por tensão instável em indústrias como têxtil e impressão.

• Problemas de Compatibilidade na Colaboração entre Múltiplos Equipamentos: Saída de sinal padronizada e suporte a múltiplos protocolos resolvem os obstáculos de conexão com sistemas de controle de diferentes marcas (como PLCs Siemens S7 e DCS Delta), reduzindo erros e custos na conversão de sinal.

3. experiência do utilizador

• Facilidade de Instalação: Interfaces roscadas/presilhas padronizadas, com peças de conexão padrão (como parafusos e ganchos), não exigem ferramentas especiais de instalação. Uma única pessoa pode concluir a instalação e posicionamento de um único sensor em até 15 minutos, com requisitos relativamente baixos quanto à planicidade da superfície de instalação (erro de planicidade ≤0,1 mm/m é suficiente).

• Operação e Calibração: Permite a zeragem com um único botão no instrumento de pesagem, simplifica o processo de calibração de dois pontos (requer apenas massas padrão de 10% e 100% da carga nominal) e modelos digitais podem ser calibrados remotamente por meio de aplicativo móvel ou computador host, permitindo que não especialistas operem rapidamente.

• Custo de Manutenção Controlável: A estrutura selada isola efetivamente poeira e umidade, com taxa média anual de falhas ≤0,4%; o design modular de componentes principais (extensômetros, blocos terminais) permite a substituição individual de falhas locais, reduzindo os custos totais de substituição.

• Feedback Intuitivo de Dados: Flutuação estática dos dados de medição ≤±0,005%FS, sem atraso evidente em cenários dinâmicos; modelos digitais possuem alertas integrados para sobrecarga, subtensão, etc., apresentados visualmente por meio de luzes indicadoras ou interfaces de software, facilitando e agilizando a resolução de problemas.

• Adaptabilidade Flexível a Cenários: O mesmo sensor pode alternar entre modos de medição de tração/compressão sem necessidade de substituir o hardware, atendendo às necessidades de equipamentos compartilhados em múltiplos processos e melhorando a utilização do equipamento.

4. Cenários típicos de aplicação

1) Cenários de Medição de Tração/Tensão

• Controle de Tensão de Cabo/Corrente: Monitoramento da tensão de máquinas de trefilação nas indústrias têxtil e de cabos. Sensores do tipo S são conectados em série ao mecanismo de tração, fornecendo feedback em tempo real sobre os valores de tensão e ajustando coordenadamente a velocidade de tração, garantindo diâmetro uniforme do cabo.

• Testes de Tração de Materiais: Medição de tração de máquinas de teste de materiais em laboratórios. Os modelos de precisão C2 podem atender aos requisitos para testes de resistência à tração de materiais como fios metálicos e filmes plásticos, com erro de repetibilidade de dados ≤±0,01%.

• Monitoramento de Tensão em Equipamentos de Elevação: Controle de limite de carga para pequenas gruas e talhas elétricas. Instalado entre o gancho e o braço, aciona um alarme e corta a energia em caso de sobrecarga, garantindo a segurança operacional.

2) Cenários de Pesagem Suspensa

• Pesagem de Hopper/Tanque Suspensa: Pesagem de tanques de dosagem suspensos nas indústrias química e de rações. Um ou dois sensores são suspensos e instalados simetricamente para resolver o problema da insuficiência de espaço no piso, com uma precisão de até ±0,02%FS.

• Pesagem Suspensa em Processamento de Alimentos: pesagem e classificação suspensas nas indústrias de abate e de produtos aquáticos. Modelos em aço inoxidável (316L) atendem aos padrões de higiene alimentar, são fáceis de limpar e desinfetar, e adequados para operações em linha de montagem.

3) Fabricação de Instrumentos de Pesagem de Pequeno e Médio Porte

• Balanças de Gancho/Balanças Portáteis: unidades sensoras principais para balanças de gancho de 0,5t-20t. Sua estrutura compacta é adequada para o design do corpo da balança, e sua resistência ao impacto suporta sobrecargas instantâneas durante operações de içamento.

• Balanças de Esteira/Balanças Dinâmicas: módulos de pesagem dinâmica para esteiras transportadoras. Instalados no suporte dos rolos da esteira, calculam indiretamente o peso dos materiais mediante a medição da tensão na correia, adaptando-se a cenários de transporte contínuo.

4) Equipamentos para Pesquisa Científica e Experimentação

• Testes biomecânicos: Monitoramento do valor da força em equipamentos médicos de reabilitação (como testes de força em próteses). Modelos de pequena escala e alta precisão (0,01t-1t) conseguem captar variações sutis nos valores de força.

• Controle de força na extremidade de robôs: Retorno de força para o mecanismo de agarre de robôs industriais. Ao medir a força de agarre, a força de fixação é ajustada para evitar danos a peças frágeis (como vidro e cerâmica).

5) Aplicações em Indústrias Especiais

• Indústria farmacêutica: Controle de pressão em máquinas de enchimento de cápsulas farmacêuticas. Modelos em aço inoxidável de grau higiênico atendem aos padrões GMP, controlando com precisão a pressão de enchimento para garantir dosagem uniforme das cápsulas.

• Indústria de impressão e embalagem: Monitoramento da tensão em máquinas de impressão de filmes. O ajuste em tempo real das velocidades de desenrolamento e enrolamento evita alongamento, deformação ou ruptura do filme, melhorando a precisão da impressão.

5. Instruções de Uso (Guia Prático)

1) Processo de Instalação

• Preparação: Limpe os pontos de conexão da instalação (remova rebarbas e manchas de óleo), verifique a aparência do sensor (sem deformação do elastômero, sem danos ao cabo) e selecione o método de conexão correto de acordo com a direção da força (escolha um anel de elevação para tração e fixação por parafuso para compressão).

• Posicionamento e Fixação: Garanta que a carga seja transmitida ao longo da direção axial do sensor para evitar forças laterais e torcionais; utilize uma chave de torque ao apertar os parafusos (recomenda-se 10-30 N·m para sensores de aço liga, 8-25 N·m para aço inoxidável) para evitar danos às roscas por superaperto.

• Especificação de Fiação: Para sinais analógicos, siga a regra "vermelho - alimentação +, preto - alimentação -, verde - sinal +, branco - sinal -"; para sinais digitais, conecte de acordo com a correspondência de pinos Modbus; o cabo deve ser fixado com segurança para evitar tração por força externa, e a fiação deve ser mantida longe de fontes fortes de interferência, como inversores de frequência (distância ≥ 20 cm).

• Tratamento de Proteção: Para instalação externa, deve ser adicionada uma cobertura contra chuva; em ambientes úmidos/corrosivos, coloque a conexão do cabo em uma caixa de junção estanque, e a superfície do sensor pode ser revestida com óleo anticorrosivo de grau alimentício (para a indústria de alimentos).

2) Calibração e Depuração

• Calibração de Zero: Ligue a alimentação e aqueça por 15 minutos, execute o comando "calibração de zero", garanta que a saída em zero esteja dentro de ±0,002%FS; caso o desvio seja muito grande, verifique se há força lateral na instalação.

• Calibração de Carga: Coloque pesos padrão de 10%, 50% e 100% da carga nominal sequencialmente, registre os sinais de saída em cada ponto, corrija o erro linear por meio de software de calibração e garanta que o erro ≤ ao valor admissível do nível de precisão correspondente (nível C3 ≤ ±0,02%FS).

• Depuração Dinâmica: Em cenários dinâmicos, como monitoramento de tração, ajuste a frequência de filtragem do instrumento (5-12 Hz) para equilibrar velocidade de resposta e estabilidade dos dados, evitando falsos alarmes causados por flutuações de alta frequência.

3) Manutenção Padrão

• Inspeção Regular: Limpe a superfície do sensor mensalmente, verifique se a conexão roscada está solta; realize a calibração em zero uma vez por trimestre, execute a calibração em escala total uma vez por ano e registre os dados de calibração para referência futura.

• Tratamento de Falhas: Quando houver desvios nos dados, verifique primeiro a tensão da fonte de alimentação (estável entre 12-24 V CC); quando não houver saída de sinal, verifique se o cabo está rompido ou se o sensor está sobrecarregado (acima de 200% da carga nominal pode causar danos).

6. Método de Seleção (Correspondência Precisa aos Requisitos)

1) Determinação dos Parâmetros Principais

• Seleção de Faixa: Selecione o modelo com base em 1,2 - 1,5 vezes o valor máximo real de força (por exemplo, se a força máxima de tração for 8t, pode-se selecionar um sensor de 10 - 12t). Em cenários de tração, deve-se reservar uma margem adicional de 10% para sobrecarga, evitando danos por cargas de impacto.

• Classe de Precisão: Selecione a Classe C2 (erro ≤ ±0,01%FS) para testes laboratoriais, Classe C3 (erro ≤ ±0,02%FS) para metrologia industrial e Classe C6 (erro ≤ ±0,03%FS) para monitoramento geral. • Tipo de Sinal: Escolha sinais analógicos (4 - 20mA) para instrumentos de pesagem tradicionais, sinais digitais (RS485) para sistemas inteligentes e modelos inteligentes com transmissão sem fio (WiFi/4G) para cenários de IoT industrial.

2) Seleção com Base na 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 ~ 100°C) e modelos resistentes a baixas temperaturas para cenários de baixa temperatura (-40°C ~ -20°C).

• Meio: Selecione aço-liga (revestido com pó na superfície) para ambientes secos, aço inoxidável 304 para indústrias úmidas/alimentícias e aço inoxidável 316L para ambientes com corrosão química.

• Classe de Proteção: ≥IP65 para ambientes internos e 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: Selecione conexões com olhal para cenários com força de tração, fixação por parafuso para cenários com pressão e modelos com pinos de localização para aplicações com força inclinada; em espaços limitados, priorize modelos compactos com comprimento ≤50 mm.

• Compatibilidade: Confirme que o sinal do sensor corresponde ao protocolo de comunicação do instrumento/CLP existente. Quando múltiplos sensores trabalham em conjunto, selecione modelos digitais que suportem configuração de endereço para evitar conflitos de sinal.

4) Confirmação de Requisitos Adicionais

• Requisitos de Certificação: Cenários à prova de explosão exigem certificação Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4, a indústria alimentícia exige certificação FDA/GMP, e cenários de metrologia exigem certificação CMC.

• Funções Especiais: Selecione modelos com tempo de resposta ≤5ms para monitoramento dinâmico de tensão, modelos com módulo NB-IoT para monitoramento remoto e modelos higiênicos com polimento sem cantos mortos (Ra ≤0,8μm) para aplicações higiênicas.

Resumo

As células de carga do tipo S apresentam "carga de força bidirecional, instalação flexível e alta precisão em cargas leves" como suas principais vantagens, abordando principalmente questões como monitoramento de força bidirecional, instalação em cenários complexos e controle de precisão em cargas leves. A experiência do usuário foca-se em operação fácil, manutenção sem complicações e forte adaptabilidade a diferentes cenários. Ao selecionar uma célula de carga, é necessário definir primeiro a faixa de medição, precisão, direção da força e requisitos ambientais, para então tomar uma decisão com base na compatibilidade do sistema e funções adicionais. Durante o uso, devem-se evitar forças laterais e sobrecargas, além de seguir rigorosamente os procedimentos de calibração periódica para garantir um funcionamento estável a longo prazo. É adequada para aplicações como medição de tração, pesagem suspensa e instrumentos de pesagem em cargas leves, sendo a solução preferida de sensoriamento para cenários de monitoramento de forças médias, baixas e bidirecionais.

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