Sensor Elastômero CZL201

Introdução do Produto

A célula de carga do tipo raio é um elemento de detecção sensível à força baseado no princípio da resistência à deformação, com um elástico em formato de raio como sua estrutura principal. Quando submetido a uma força, a deformação do elástico faz com que o extensômetro produza uma variação na resistência, a qual é então convertida em um sinal elétrico mensurável. Combina vantagens como estrutura compacta e excelente capacidade de resistência a cargas excêntricas, sendo amplamente utilizada em aplicações de pesagem com cargas médias a baixas e espaço limitado. 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 e Funções do Produto

Principais Funcionalidades

• Design Estrutural: Adota uma estrutura integrada do tipo raios (a roda e o cubo são conectados por raios, com altura tipicamente variando entre 20 e 80 mm), apresentando distribuição uniforme de rigidez, excelente resistência a cargas excêntricas/forças laterais (capaz de suportar uma força de carga excêntrica de ±15% - ±20% da carga nominal), dispersando efetivamente o impacto de cargas não axiais e oferecendo alta estabilidade sob carga.

• Desempenho de Precisão: Os níveis de precisão abrangem C2 - C6, com modelos convencionais alcançando C3. Erro não linear ≤ ±0,02%FS, erro de repetibilidade ≤ ±0,01%FS, deriva de zero controlada em ≤ ±0,003%FS/°C, e boa retenção de precisão em cenários de carga dinâmica intermitente.

• Materiais e Proteção: O elastômero comumente utiliza aço-liga (resistência à escoamento ≥ 900 MPa) ou aço inoxidável 304/316L, com superfície passivada ou niquelada para aumentar a resistência à corrosão; o nível de proteção é tipicamente IP66/IP67, e modelos personalizados especiais podem alcançar IP68, sendo adequados para ambientes industriais úmidos e empoeirados.

• Compatibilidade de Instalação: As faces extremas superior e inferior utilizam fixação por parafuso ou conexão por flange, com alguns modelos suportando adaptação por rosca, baixa altura de instalação (mínimo de até 18 mm), adequado para espaços estreitos principalmente sujeitos a forças verticais, e pode ser usado individualmente ou em combinações múltiplas.

Funções principais

• Detecção de Valor de Peso/Força: Suporta pesagem estática e pesagem quase dinâmica (tempo de resposta ≤ 8 ms), com uma faixa de medição que abrange de 0,1 t a 200 t, sendo as aplicações típicas concentradas na faixa de 1 t a 50 t. Alguns modelos personalizados podem atender requisitos especiais acima de 200 t.

• Saída de Sinal: Fornece sinais analógicos padrão (4 - 20 mA, 0 - 5 V, 0 - 10 V) e sinais digitais (RS485/Modbus RTU), com alguns modelos inteligentes suportando o protocolo CANopen, permitindo conexão direta a PLC, DCS e sistemas de gerenciamento de pesagem.

• Funções Adicionais: Integra compensação de temperatura em uma ampla faixa de temperatura (-30°C - 80°C), possui proteção contra sobrecarga (150% - 250% da carga nominal), modelos à prova de explosão são certificados por Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga, e alguns modelos possuem design interno com cabo anti-puxão.

• Confiabilidade de Longo Prazo: Vida útil à fadiga ≥ 10⁷ ciclos de carga, excelente estabilidade de operação contínua sob carga nominal, deriva anual ≤ ±0,015% FS, adequado para operação contínua prolongada em cenários industriais.

2. Problemas Principais Solucionados

• Medição Inexata em Condições de Carga Excêntrica: Para resolver o problema de erro excessivo em sensores tradicionais sob cargas não axiais, por meio da otimização da transmissão de força na estrutura tipo raio, o erro de carga excêntrica é controlado dentro de ±0,03%FS, resolvendo assim os problemas de precisão em cenários como excentricidade de silos e impacto de materiais.

• Dificuldade de Instalação em Espaços Confinados: Graças às suas características estruturais "curtas e robustas" (diâmetro 50 - 200 mm, altura 20 - 80 mm), resolve os problemas de adaptação de instalação em cenários com restrição de espaço, como no interior de equipamentos, instrumentos de pesagem pequenos e módulos de pesagem embutidos, sem necessidade de espaço redundante adicional.

• Propenso a Danos sob Vibração e Impacto : A distribuição de tensão do elastômero do tipo raio é mais uniforme, e sua resistência ao impacto é melhorada em mais de 30% em comparação com sensores do tipo coluna, evitando efetivamente a deformação permanente do sensor em cenários como vibração mecânica e impacto de queda de materiais, prolongando assim sua vida útil.

• Adaptabilidade Insuficiente a Múltiplos Cenários: Por meio da melhoria do material (por exemplo, aço inoxidável 316L) e proteção reforçada (IP68), resolve o problema de corrosão de sensores em ambientes úmidos e corrosivos, como processamento de alimentos e dosagem química, enquanto o modelo à prova de explosão atende aos requisitos de segurança em cenários inflamáveis e explosivos.

• Integração e Conexão do Sistema Complicadas: Suporta múltiplos tipos de saída de sinal e protocolos industriais amplamente utilizados, resolve problemas de compatibilidade com PLCs de diferentes marcas (por exemplo, Mitsubishi, Schneider) e instrumentos de pesagem, e reduz o investimento em equipamentos intermediários, como conversores de sinal.

3. experiência do utilizador

• Facilidade de Instalação: Furos padronizados de montagem na face final e superfícies de referência de posicionamento, com juntas de montagem dedicadas e parafusos de fixação, permitem que o posicionamento horizontal seja concluído sem a necessidade de ferramentas profissionais de calibração, e uma única pessoa pode realizar a instalação e colocação em funcionamento de um único sensor em até 30 minutos.

• Operação e Calibração: Permite zeragem com um único botão e calibração em dois pontos no instrumento, simplifica o processo de calibração (requer apenas massas padrão de 20% e 100% da carga nominal), e o modelo digital pode realizar calibração remota e configuração de parâmetros por meio do software do computador host, reduzindo o nível de exigência operacional.

• Baixo Custo de Manutenção: A estrutura totalmente selada reduz a entrada de poeira e umidade, com uma taxa média anual de falhas ≤0,3%; o bloco terminal adota um design anti-soltura, e a interface do cabo possui vedação à prova d'água e contra poeira, exigindo apenas limpeza trimestral e inspeção de ponto zero no uso diário, com baixa carga de manutenção.

• Retorno de Dados: A flutuação dos dados de pesagem estática ≤±0,005%FS, sem atraso evidente em cenários quase dinâmicos; o modelo digital possui um módulo embutido de diagnóstico de falhas que pode fornecer feedback em tempo real sobre sobrecarga, desconexão, temperatura anormal e outros estados, facilitando a localização rápida de problemas.

• Experiência de Compatibilidade: É compatível com mais de 95% dos dispositivos de controle de pesagem disponíveis no mercado, suporta distribuição automática de carga quando múltiplos sensores são usados em paralelo, sem necessidade de equalizadores adicionais; o modelo inteligente pode ser conectado diretamente à plataforma da Internet Industrial das Coisas para permitir o monitoramento remoto de dados.

4. Cenários típicos de aplicação

1) Fabricação de Equipamentos Industriais de Pesagem
• Balanças Plataforma e Balanças de Chão de Pequeno e Médio Porte: Unidades sensoras centrais para balanças plataforma e balanças de chão de 1 a 50 toneladas, com estrutura compacta adequada para instalação interna em equipamentos de pesagem, e características de proteção contra cargas excêntricas que garantem consistência na precisão em diferentes posições de pesagem (por exemplo, balanças plataformas de precificação em supermercados, balanças de chão para movimentação em oficinas).
• Equipamentos de Pesagem Personalizados: Utilizados em balanças eletrônicas à prova de explosão e em balanças químicas resistentes à corrosão; o material 316L + certificação à prova de explosão atende às necessidades de indústrias especiais, e a estrutura tipo raio adapta-se ao design estrutural diversificado dos equipamentos de pesagem.

2) Máquinas para Engenharia e Construção
• Pesagem de Carregadeiras/Escavadeiras: Instalado no sistema hidráulico do caçamba, realiza a pesagem indireta por meio da detecção da pressão hidráulica; a estrutura tipo raio possui fortes capacidades de resistência a vibrações e impactos, adaptando-se ao ambiente operacional severo das máquinas de construção, com precisão que pode atingir ±0,5%FS.
• Monitoramento de Pressão de Suportes Hidráulicos: Monitora a resistência operacional dos suportes hidráulicos em minas de carvão, utilizando sensores tipo raio à prova de explosão com nível de proteção IP67, capazes de operar de forma estável por longos períodos em ambientes empoeirados e úmidos, fornecendo suporte de dados para a segurança dos suportes.

3) Controle de Processos Industriais
• Pesagem de Tanques/Silos de Pequeno e Médio Porte: Pesagem de tanques de dosagem e silos de buffer nas indústrias farmacêutica e alimentícia, com 4 sensores instalados simetricamente, características antidescarga excêntrica resolvem o problema do deslocamento do centro de gravidade do tanque de material, e cooperam com o sistema de controle para alcançar alimentação precisa.
• Pesagem de Máquinas de Embalagem: Módulos de pesagem dinâmica para máquinas de embalagem de partículas e máquinas de enchimento de líquidos, com tempo de resposta ≤8 ms para atender aos requisitos de embalagem de alta velocidade, e precisão controlada dentro de ±0,1% FS para garantir conformidade com a metrologia de embalagem.

4) Equipamentos para Testes de Materiais e Pesquisa Científica
• Máquinas de Ensaios de Tração/Compressão: Medição estática de força em ensaios de resistência dos materiais, precisão nível C2 pode atender às necessidades de testes em nível científico, e a estrutura tipo raio distribui uniformemente as tensões, garantindo a repetibilidade e precisão dos dados de teste.
• Equipamento de Teste de Fadiga: Monitoramento de carga no teste de vida em fadiga de componentes, com vida útil em ciclos ≥10⁷ vezes e propriedades mecânicas estáveis, capaz de atender às necessidades de experimentos de testes de longa duração.

5) Aplicações em Indústrias Especiais
• Indústrias Alimentícia e Farmacêutica: Sensores em aço inoxidável grau higiênico 316L, com tratamento de polimento superficial (Ra ≤ 0,8μm), compatíveis com os padrões GMP, utilizados no pesagem de matérias-primas, medição de produtos acabados e outros processos, facilitando a limpeza e desinfecção.
• Mineração e Metalurgia: Sensores tipo raios de alta temperatura (temperatura de compensação -40°C~120°C), utilizados em equipamentos de classificação de minério e pesagem de funis de fornos metalúrgicos, capazes de se adaptar às exigências de uso em ambientes com altas temperaturas e poeira.

5. Instruções de Uso (Guia Prático)

1) Processo de Instalação

• Preparação: Limpe a superfície de instalação (certifique-se de que ela seja plana e isenta de rebarbas, com erro de planicidade ≤0,05 mm/m), inspecione a aparência do sensor (o elastômero sem deformações e o cabo sem danos) e verifique a compatibilidade das especificações dos parafusos de instalação com o sensor.

• Posicionamento e Fixação: Coloque o sensor verticalmente na base de montagem para garantir que a carga seja transmitida axialmente, utilize uma chave de torque para apertar conforme o torque especificado (recomenda-se 15-40 N·m para sensores de aço liga, 10-30 N·m para aço inoxidável) e evite excesso de aperto para prevenir danos ao elastômero.

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

• Tratamento de Proteção: Ao instalar em ambientes externos ou úmidos, utilize caixas de junção impermeáveis para selar as conexões de cabos, e podem ser instaladas capas protetoras contra poeira nas partes expostas do sensor; em ambientes corrosivos, aplique um revestimento especial anticorrosão na superfície não sujeita a tensão.

2) Calibração e Depuração

• Calibração de Zero: Ligue a energia e aqueça por 20 minutos, execute o comando "calibração de zero" através do instrumento de pesagem ou computador host para garantir que a saída no zero esteja dentro de ±0,002%FS; se o desvio for muito grande, verifique o nivelamento da instalação.

• Calibração de Carga: Coloque pesos padrão de 20% e 100% da carga nominal sequencialmente, registre os valores do sinal de saída do sensor, corrija o erro de linearidade através do software de calibração e garanta que o erro em cada ponto de carga ≤ valor permitido da classe de exatidão correspondente (por exemplo, ≤±0,02%FS para classe C3).

• Depuração Dinâmica: Em um cenário quase dinâmico, ajuste os parâmetros de filtragem do instrumento (frequência de filtragem 8-15 Hz), teste a velocidade de resposta do sensor e a estabilidade dos dados, evitando flutuações de sinal causadas pelo impacto do material.

3) Manutenção Padrão

• Inspeção Regular: Limpe o pó e o óleo da superfície do sensor mensalmente, verifique a firmeza dos terminais de fiação; realize a calibração de zero a cada seis meses e conclua a calibração em escala total e testes de desempenho uma vez por ano.

• Tratamento de Falhas: Se ocorrer deriva nos dados, verifique primeiro a tensão da fonte de alimentação (estável entre 10-30V CC) e o nivelamento da superfície de instalação; se o sinal for anormal, verifique se o cabo está danificado ou se o extensômetro está sobrecarregado e danificado, substituindo o sensor se necessário.

6. Método de Seleção (Correspondência Precisa aos Requisitos)

1) Determinação dos Parâmetros Principais

• Seleção da Faixa: Escolha um modelo com faixa de 1,3 a 1,6 vezes a carga máxima real (por exemplo, para uma carga máxima de 10t, pode-se selecionar um sensor de 13 a 16t), deixando margem suficiente de sobrecarga para evitar danos causados por cargas de impacto.

• Classe de Exatidão: Para metrologia industrial, selecione a Classe C3 (erro ≤ ±0,02%FM); para testes em pesquisa científica, selecione a Classe C2 (erro ≤ ±0,01%FM); para monitoramento geral, selecione a Classe C6 (erro ≤ ±0,03%FM).

• Tipo de Sinal: Para sistemas de controle tradicionais, selecione sinais analógicos (4 - 20mA); para sistemas inteligentes IoT, selecione sinais digitais (RS485); para máquinas de construção, selecione modelos com o protocolo CANopen.

2) Seleção com Base na Adaptabilidade Ambiental

• Temperatura: Para cenários normais (-30°C ~ 60°C), selecione modelos comuns; para cenários de alta temperatura (60°C ~ 120°C), selecione modelos com compensação de alta temperatura; para cenários de baixa temperatura (-50°C ~ -30°C), selecione modelos resistentes ao frio.

• Meio: Para ambientes secos, selecione aço liga; para ambientes úmidos/levemente corrosivos, selecione aço inoxidável 304; para ambientes altamente corrosivos (soluções ácido-base), selecione aço inoxidável 316L ou materiais em Hastelloy.

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

3) Instalação e Compatibilidade do Sistema

• Método de Instalação: Para espaços reduzidos, selecione conexões com parafusos na face final; para cenários com alta carga, selecione conexões com flange; se houver carga excêntrica evidente, prefira modelos reforçados com erro de carga excêntrica ≤ ±0,01%FS.

• Compatibilidade: Confirme que o sinal do sensor corresponde ao Protocolo de Comunicação do instrumento/CLP existente. Quando múltiplos sensores são usados em conjunto, selecione modelos digitais que suportem codificação de endereço para evitar conflitos de sinal. 4) Confirmação de Requisitos Adicionais

• Requisitos de Certificação: Cenários à prova de explosão exigem certificação correspondente de grau à prova de explosão (por exemplo, Ex d I para minas de carvão, Ex ia IIC T6 para indústrias químicas), a indústria alimentícia exige certificação FDA/GMP e cenários de metrologia exigem certificação CMC.

• Funções especiais: Para pesagem dinâmica, selecione modelos com tempo de resposta ≤ 5 ms; para monitoramento remoto, selecione modelos inteligentes com módulos sem fio LoRa/NB-IoT; para cenários de alta temperatura, selecione modelos especiais com chips de compensação térmica.

Resumo

O sensor de pesagem do tipo raio possui as vantagens principais de "alta resistência à carga excêntrica, estrutura compacta e elevada estabilidade", o que resolve o problema da pesagem precisa sob cargas médias e baixas, espaço limitado e condições de carga descentrada. A experiência do usuário foca na instalação conveniente, manutenção isenta de preocupações e dados confiáveis. Na seleção, devem-se priorizar os quatro requisitos principais de faixa, precisão, espaço de instalação e ambiente, combinando-se com decisões de compatibilidade do sistema e funções adicionais. Durante o uso, deve-se seguir rigorosamente o princípio da instalação com força axial e as normas de calibração periódica, para garantir operação estável a longo prazo. É adequado para balanças industriais, máquinas de engenharia, controle de processos e outros campos, sendo uma solução ideal de sensoriamento de pesagem para cargas médias e baixas e cenários especiais de instalação.

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