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Capteurs de charge, capteurs de force pour le pesage

Ils ont des corps de ressort, qui sont des pièces de métal se déformant légèrement sous l'influence du poids, avec des jauges de contrainte. Cette déformation est absorbée par la jauge de contrainte et transformée en un signal électrique. Les jauges de contrainte sont extrêmement précises, durables et offrent une bonne bande passante pour des mesures rapides. Dans les cellules de charge, la charge prévue est toujours dirigée vers le centre de la terre, c'est-à-dire dans la direction de la gravité. Ils constituent la meilleure option pour la plupart des grandes tâches de mesure dans l'industrie. Mais cette méthode reste également la meilleure pour les mesures de haute précision et les solutions individuelles spéciales. La traçabilité des grandeurs mécaniques au niveau national ou international avec une précision extrême rend cette méthode si précieuse. Bien entendu, la simplicité et les faibles coûts jouent également un rôle décisif. Les cellules de charge sont donc souvent utilisées depuis le comptoir du magasin jusqu'à la balance du camion. La gamme de mesure s'étend de quelques 100 g à plusieurs milliers de tonnes. Les corps de ressort comprennent une double poutre de flexion, une poutre de cisaillement, une poutre de compression, un corps de ressort à torsion annulaire, un corps de ressort à poutre de flexion multiple et un corps de ressort à diaphragme.

Quelles sont les caractéristiques des cellules de charge ?

Selon le corps de ressort utilisé, les cellules de charge auront également des caractéristiques correspondantes. Un rendement élevé est essentiel pour les systèmes de remplissage et de tri car le temps de pesage est limité. Les cellules de charge plus anciennes fonctionnent avec des remplissages d'huile comme amortissement. Les systèmes plus récents utilisent une combinaison de cellules de charge mécaniques et de filtres à alignement électronique dans l'instrument de mesure, qui est connecté en aval. Sur le plan métrologique, on distingue la charge nominale et la charge limite. La première est la charge limite jusqu'à laquelle le capteur de force doit être utilisé. La seconde est la charge sous laquelle le transducteur est définitivement détruit. La valeur caractéristique est le signal de sortie à la charge nominale et est généralement de 2 mV/V. L'indication d'une erreur de mesure est toujours donnée lorsque la cellule de charge est installée dans une balance et indique le nombre de pièces qu'une balance peut atteindre avec cette cellule de charge, par exemple 1000, 3000, 4000, 6000 ou 10000 pièces selon l'OIML. Pour les balances à plate-forme, la dépendance de la charge d'angle est importante. Elle dépend de la taille de la surface montée sur le capteur de charge, et il n'y a pas d'écart inacceptable lorsqu'un poids est placé dans l'un des coins. Le fluage de la charge signifie que le signal de sortie change pendant une demi-heure et la charge nominale. Le rapport entre la résistance de sortie et la valeur caractéristique électrique est déterminant.

Quels sont les types de capteurs de charge disponibles ?

• Capteurs de charge à plate-forme : Capteur de charge sous une plate-forme ; la charge est appliquée par le poids du dessus
• Capteurs de flexion : plusieurs capteurs placés sous un cadre en acier ; poids chargé par le haut
• Capteurs de compression : plusieurs capteurs de haute capacité placés sous un cadre en acier ; poids chargé par le haut
• Capteurs de tension : un ou plusieurs capteurs sont chargés avec un poids

Certaines cellules de charge ont une conception ou des propriétés matérielles inhabituelles selon l'endroit et les exigences. En fonction de la transmission du signal, on distingue les cellules de charge numériques et analogiques. Les capteurs numériques ont une électronique intégrée. Les capteurs analogiques nécessitent un amplificateur supplémentaire pour traiter les résultats des mesures.

Quel rôle joue l'environnement dans la mesure ?

Les capteurs de force et leurs jauges de contrainte se dilatent lorsqu'ils sont chauffés et se contractent lorsqu'ils sont froids. Cela entraîne une modification de la résistance électrique du conducteur, ce qui est contre-productif pour les mesures. Néanmoins, les cellules de charge doivent donner un résultat de mesure correct. C'est pourquoi chaque cellule de charge possède une compensation de température intégrée. Les cellules de charge doivent résister à toutes les conditions météorologiques, telles que la pluie, la glace, la neige, la chaleur, etc. En outre, d'autres charges agissent sur les cellules de charge, comme ce qu'on appelle les "forces parasites". Il s'agit de forces qui se chargent sur le côté, par le bas ou d'une autre manière. Il existe à cet effet des pièces intégrées spéciales et des modules de pesage qui minimisent ces forces parasites tout en fournissant des résultats de mesure précis.

Les capteurs de charge et leurs applications

On fait une distinction fondamentale entre les gammes légales et les gammes non étalonnables. Toutes les balances du commerce, mais surtout celles du commerce alimentaire, sont soumises à une vérification. Les cellules de charge de cette gamme doivent présenter des caractéristiques spécifiques en ce qui concerne les erreurs de mesure et la répétabilité. Dans le secteur alimentaire, il est essentiel que les cellules de charge soient lavables. Dans l'industrie chimique, ils doivent être antidéflagrants.

Dans le domaine du transfert de marchandises non dangereuses, les capteurs de pesage sont utilisés dans les balances à trémie ou à bande transporteuse.
Les capteurs de pesage sont également utilisés pour le remplissage industriel de bouteilles, de sacs ou de boîtes de conserve. Bien entendu, cela s'applique également au remplissage de sacs avec des bonbons ou des chips. Tout cela fonctionne avec une mesure de poids précise. Mais les capteurs de pesage sont aussi de plus en plus utilisés dans le sport de haut niveau. Le triathlon et les maillots de bain sont développés à l'aide de capteurs de pesage à plate-forme. Ceux-ci mesurent la résistance à l'eau des maillots de bain pour les athlètes de haut niveau.

Classes de précision

Selon le produit, le poids est plus ou moins important. Pour les matériaux en vrac tels que le sable ou le gravier, la classe de précision D est suffisante. Les produits pharmaceutiques doivent cependant être pesés avec les classes A ou B, beaucoup plus élevées. La plupart des autres biens de consommation comme la viande ou les fruits sont pesés avec la classe de précision C. Dans la construction mécanique et les balances pour matériaux de construction pour les additifs, la classe C est également utilisée. Plus la technologie de pesage est précise, plus la productivité des processus de remplissage est élevée. La cellule de charge robuste, précise et hygiénique est l'élément central des processus de pesage et d'emballage.

Conclusion

Les cellules de charge qui fonctionnent avec une compensation électromagnétique des forces (CEM) obtiennent un score de précision élevé par rapport à celles basées sur des jauges de contrainte. Cependant, ils sont coûteux, sujets à des défaillances et compliqués à mettre en service. C'est pourquoi les cellules de charge utilisant des jauges de contrainte font l'objet d'un développement continu. Il est ainsi possible d'obtenir une fréquence de résonance naturelle élevée, ce qui entraîne un temps de stabilisation plus rapide. Le comportement dit de rodage n'a donc plus besoin d'être pris en compte. Des valeurs de mesure à faible bruit et à haute résolution sont le résultat satisfaisant. Selon la conception et le poids nominal, même 100 à 400 mesures par minute sont possibles. Les connecteurs garantissent un échange simple et rapide. Le rendement est augmenté avec une grande précision, ce qui réduit le surremplissage dans les zones pour lesquelles les capteurs EMF sont trop chers. La conception stable assure moins de défaillances. La compensation active de la température permet de compenser les fluctuations de température dans l'environnement. Les fluctuations de température ont une grande influence sur les processus de mesure. C'est pourquoi la compensation de température est extrêmement importante. Les cellules de charge numériques permettent d'utiliser le remplissage gravimétrique plutôt que volumétrique des conteneurs, ce qui permet d'obtenir des résultats de remplissage plus précis.

Le principe gravimétrique est particulièrement impressionnant pour les marchandises microbiologiquement sensibles. Les conditions d'hygiène sont bien meilleures, car le capteur n'entre pas en contact direct avec le produit de remplissage. Bien sûr, l'utilisation de la méthode dépend des facteurs déjà mentionnés, mais il n'y a néanmoins aucun moyen de contourner l'utilisation des capteurs. La technologie des capteurs de force basée sur les jauges de contrainte n'est-elle pas déjà épuisée ? Non, loin s'en faut ! Cette technologie continue à jouir d'une grande popularité car il n'y a tout simplement rien de mieux sur le marché pour le moment.