FAQ's
Un capteur de pesage est un transducteur électronique pour mesurer la force ou le poids.
Il convertit la force / poids appliqué en un signal électrique (millivolts, mV) qui est proportionnel à la déformation mécanique causée par cette force / poids.
C'est un dispositif mécatronique qui a un corps élastique comme une sorte de ressort mécanique et un capteur électronique interne de déformation ou de contrainte comme des jauges de contrainte.
Les cellules de pesée de classe de haute précision sont capables de mesurer la force / le poids avec un niveau de précision extrêmement élevé, généralement 3000 parties de la plage pleine échelle (0,03% FS), ce qui en fait l'un des meilleurs moyens de mesurer la quantité de matière ou de masse de les produits. Par exemple, nous pouvons trouver différentes cellules de pesée pour mesurer une masse jusqu'à 3kg en divisions de 1g, pesant une palette de 1500kg en fractions de 0,5kg ou un camion jusqu'à 60.000kg par pas de 20kg ou un silo de 150t en divisions de 50kg.
Applications typiques:
- Échelles
- Machines d'emballage
- Machines de dosage et de remplissage
- Contrôle de niveau / inventaire sur les réservoirs et les silos
- Limitation de charge dans les grues et équipements de levage
- Machines d'essai
- Contrôle de qualité
Les matériaux typiques utilisés pour fabriquer les cellules de pesée sont des alliages spéciaux à haute résistance, haute résistance à la fatigue, haute répétabilité, haute linéarité et faible hystérésis. Par exemple, les aciers alliages, les aciers inoxydables, les alliages d'aluminium, le béryllium-cuivre et autres.
Il convertit la force / poids appliqué en un signal électrique (millivolts, mV) qui est proportionnel à la déformation mécanique causée par cette force / poids.
C'est un dispositif mécatronique qui a un corps élastique comme une sorte de ressort mécanique et un capteur électronique interne de déformation ou de contrainte comme des jauges de contrainte.
Les cellules de pesée de classe de haute précision sont capables de mesurer la force / le poids avec un niveau de précision extrêmement élevé, généralement 3000 parties de la plage pleine échelle (0,03% FS), ce qui en fait l'un des meilleurs moyens de mesurer la quantité de matière ou de masse de les produits. Par exemple, nous pouvons trouver différentes cellules de pesée pour mesurer une masse jusqu'à 3kg en divisions de 1g, pesant une palette de 1500kg en fractions de 0,5kg ou un camion jusqu'à 60.000kg par pas de 20kg ou un silo de 150t en divisions de 50kg.
Applications typiques:
- Échelles
- Machines d'emballage
- Machines de dosage et de remplissage
- Contrôle de niveau / inventaire sur les réservoirs et les silos
- Limitation de charge dans les grues et équipements de levage
- Machines d'essai
- Contrôle de qualité
Les matériaux typiques utilisés pour fabriquer les cellules de pesée sont des alliages spéciaux à haute résistance, haute résistance à la fatigue, haute répétabilité, haute linéarité et faible hystérésis. Par exemple, les aciers alliages, les aciers inoxydables, les alliages d'aluminium, le béryllium-cuivre et autres.
Un capteur de pesage se compose essentiellement d'un corps métallique élastique (élément), d'un circuit électrique (pont de Wheatstone) et d'un boîtier de protection (couvercle).
Les jauges de contrainte sont des capteurs de contrainte appliqués au corps métallique élastique. Les jauges de contrainte se composent chacune d'une grille de fil métallique mince (alliage nickel-cuivre appelé constantan) appliquée sur un support de matériau isolant et soigneusement collée dans des zones spécifiques à l'intérieur de la cellule de pesée qui sont conçues pour concentrer la contrainte mécanique et la déformation dans cette zone .
Au fur et à mesure que la force / poids est appliquée au corps métallique, les jauges de contrainte suivent les déformations de la surface du corps métallique auquel elles sont liées, augmentant et diminuant en longueur comme le fait le corps métallique. Ces changements dimensionnels créent une variation de la résistance électrique (en Ohms ou ?) De la jauge de contrainte.
À l'intérieur du capteur de pesage se trouve un circuit électrique «Wheatstone Bridge», qui amplifie les petits changements de résistance des jauges de contrainte et génère un signal électrique. Ceci est normalement exprimé en mV / V, millivolts par Volt d'excitation fournie au capteur de pesage.
Masse (kg) -> Force (N) -> Déformation mécanique -> Résistance électrique -> Pont de Wheatstone -> Signal électrique (mV / V)
Pendant la fabrication des capteurs de pesage, les capteurs de pesage sont testées à différentes températures, puis ils reçoivent de petits ajustements de résistance à des fins d'étalonnage et pour compenser les effets thermiques dans les matériaux et les composants.
Les jauges de contrainte sont des capteurs de contrainte appliqués au corps métallique élastique. Les jauges de contrainte se composent chacune d'une grille de fil métallique mince (alliage nickel-cuivre appelé constantan) appliquée sur un support de matériau isolant et soigneusement collée dans des zones spécifiques à l'intérieur de la cellule de pesée qui sont conçues pour concentrer la contrainte mécanique et la déformation dans cette zone .
Au fur et à mesure que la force / poids est appliquée au corps métallique, les jauges de contrainte suivent les déformations de la surface du corps métallique auquel elles sont liées, augmentant et diminuant en longueur comme le fait le corps métallique. Ces changements dimensionnels créent une variation de la résistance électrique (en Ohms ou ?) De la jauge de contrainte.
À l'intérieur du capteur de pesage se trouve un circuit électrique «Wheatstone Bridge», qui amplifie les petits changements de résistance des jauges de contrainte et génère un signal électrique. Ceci est normalement exprimé en mV / V, millivolts par Volt d'excitation fournie au capteur de pesage.
Masse (kg) -> Force (N) -> Déformation mécanique -> Résistance électrique -> Pont de Wheatstone -> Signal électrique (mV / V)
Pendant la fabrication des capteurs de pesage, les capteurs de pesage sont testées à différentes températures, puis ils reçoivent de petits ajustements de résistance à des fins d'étalonnage et pour compenser les effets thermiques dans les matériaux et les composants.
Retrouvez ci-après un guide pratique pour sélectionner un capteur de pesage. Tenez compte du fait qu’il peut y avoir d’autres conditions ou exigences techniques, et cela a valeur d’orientation dans la plupart des cas.
Ce guide ne convient qu’aux systèmes reposant entièrement sur des capteurs de pesage et aux systèmes dotés de charges uniformément réparties, sans fortes asymétries. En revanche, il ne convient pas aux systèmes où la force est transmise aux capteurs via des leviers, aux systèmes à fortes asymétries dans la répartition de la charge ou aux systèmes à charges roulantes.
Pour choisir ou recommander un capteur, vous devez essentiellement répondre aux questions suivantes :
La charge à appliquer au capteur nous donnera une orientation sur la capacité nominale nécessaire au capteur. Grâce à ces informations, nous pouvons déjà limiter le nombre de modèles disponibles.
L’environnement de travail, ainsi que d’autres éléments à prendre en compte et la capacité nominale aident à choisir le modèle.
La plupart des produits solides et en vrac sont mesurés en unités de masse. Ceci est également le cas pour certains liquides de valeur élevée. En installant des capteurs de pesage sous un silo, vous obtenez ainsi une balance. Le pesage des silos connaît une croissance progressive.
L’objectif est d’estimer la charge réelle sur chaque point d’appui dans toutes les circonstances de fonctionnement et de durée de vie du système de pesage, y compris les situations extrêmes, et de choisir un capteur de pesage de capacité adéquate dotée de marges de sécurité.
La capacité d’un capteur de pesage est déterminée comme suit :
Sélectionnez un capteur de pesage ayant une capacité nominale supérieure à la charge théorique par appui. Pour cela, aidez-vous de la formule suivante :
Capacité nominale du capteur = k x Poids brut / N
Où k a une valeur comprise entre 1,25 et 2,5, soit le coefficient de sécurité qui permet d’augmenter la capacité des capteurs entre 25 % et 150 % de la valeur théorique, en fonction de la présence de charges statiques et dynamiques, de vibrations, d’asymétries, de vent, d’impacts ou de charges roulantes.
Dans les réservoirs intérieurs, il est recommandé de définir k sur 1,5 pour les charges statiques et d’arrondir au niveau supérieur pour obtenir une capacité nominale de capteur commerciale.
Exemples d’applications courantes :
Remarque : il est important de vérifier la répartition de la charge par point d’appui après installation.
Remarque : lorsque le poids propre est supérieur de 50 % au poids brut, il est recommandé d’augmenter la marge de sécurité en réglant k sur 2. En effet, cela s’explique généralement par de grands moteurs, accessoires ou systèmes de chauffage. En outre, il est très probable que des charges soient décentrées et non uniformes sur les points d’appui.
En général, les capteurs de pesage peuvent être surdimensionnés de plus de deux fois le poids du produit sans pour autant perdre en précision. Alors que cet aspect est très courant dans les balances, il suffit de prendre en compte le fait que la sensibilité de l’indicateur électronique utilisé ou les microvolts par division suffisent.
Parce qu’il existe très souvent plusieurs modèles de capteurs de pesage de même capacité nominale, il est nécessaire de choisir celui qui convient le mieux aux conditions environnementales d’utilisation :
Enfin, essayez de répondre aux questions ci-dessous, puis corrigez la capacité nominale du capteur si nécessaire :
Ce guide ne convient qu’aux systèmes reposant entièrement sur des capteurs de pesage et aux systèmes dotés de charges uniformément réparties, sans fortes asymétries. En revanche, il ne convient pas aux systèmes où la force est transmise aux capteurs via des leviers, aux systèmes à fortes asymétries dans la répartition de la charge ou aux systèmes à charges roulantes.
Pour choisir ou recommander un capteur, vous devez essentiellement répondre aux questions suivantes :
- Quelle charge est appliquée au capteur ?
- Dans quel environnement le capteur est-il utilisé ?
- Autres éléments à prendre en compte
La charge à appliquer au capteur nous donnera une orientation sur la capacité nominale nécessaire au capteur. Grâce à ces informations, nous pouvons déjà limiter le nombre de modèles disponibles.
L’environnement de travail, ainsi que d’autres éléments à prendre en compte et la capacité nominale aident à choisir le modèle.
La plupart des produits solides et en vrac sont mesurés en unités de masse. Ceci est également le cas pour certains liquides de valeur élevée. En installant des capteurs de pesage sous un silo, vous obtenez ainsi une balance. Le pesage des silos connaît une croissance progressive.
Sélection de la capacité nominale :
L’objectif est d’estimer la charge réelle sur chaque point d’appui dans toutes les circonstances de fonctionnement et de durée de vie du système de pesage, y compris les situations extrêmes, et de choisir un capteur de pesage de capacité adéquate dotée de marges de sécurité.
La capacité d’un capteur de pesage est déterminée comme suit :
- Poids propre : il s’agit d’évaluer le poids propre à vide de la structure, du réservoir ou du silo, y compris tous ses éléments : tuyaux, pompes, moteurs, agitateurs, isolateurs, fluides de chauffage et accessoires.
- Poids du produit : la capacité, la limite maximale de la balance ou le poids du produit doivent être connus.
- Poids brut : il correspond à la somme du poids propre et du poids du produit.
- Nombre d’appuis N : il s’agit du nombre d’appuis sur lesquels la structure de pesage, le réservoir ou la balance repose. Ce chiffre varie généralement entre 3 et 6.
- La charge théorique par appui est le résultat de la division du poids brut par le nombre d’appuis.
Sélectionnez un capteur de pesage ayant une capacité nominale supérieure à la charge théorique par appui. Pour cela, aidez-vous de la formule suivante :
Capacité nominale du capteur = k x Poids brut / N
Où k a une valeur comprise entre 1,25 et 2,5, soit le coefficient de sécurité qui permet d’augmenter la capacité des capteurs entre 25 % et 150 % de la valeur théorique, en fonction de la présence de charges statiques et dynamiques, de vibrations, d’asymétries, de vent, d’impacts ou de charges roulantes.
Dans les réservoirs intérieurs, il est recommandé de définir k sur 1,5 pour les charges statiques et d’arrondir au niveau supérieur pour obtenir une capacité nominale de capteur commerciale.
Exemples d’applications courantes :
- Réservoir intérieur à 3 appuis -> k = 1,3
- Réservoir intérieur à 4 appuis -> k = 1,5
- Réservoir avec agitation (modérée) -> k = 1,7
- Plate-forme à 4 capteurs -> k = 1,8
- Pont-bascule pour camions de 6 ou 8 capteurs -> k = 2
Remarque : il est important de vérifier la répartition de la charge par point d’appui après installation.
Remarque : lorsque le poids propre est supérieur de 50 % au poids brut, il est recommandé d’augmenter la marge de sécurité en réglant k sur 2. En effet, cela s’explique généralement par de grands moteurs, accessoires ou systèmes de chauffage. En outre, il est très probable que des charges soient décentrées et non uniformes sur les points d’appui.
En général, les capteurs de pesage peuvent être surdimensionnés de plus de deux fois le poids du produit sans pour autant perdre en précision. Alors que cet aspect est très courant dans les balances, il suffit de prendre en compte le fait que la sensibilité de l’indicateur électronique utilisé ou les microvolts par division suffisent.
Facteurs environnementaux
Parce qu’il existe très souvent plusieurs modèles de capteurs de pesage de même capacité nominale, il est nécessaire de choisir celui qui convient le mieux aux conditions environnementales d’utilisation :
- Dans les environnements corrosifs ou en présence d’humidité permanente, il est recommandé d’utiliser des capteurs de pesage en acier inoxydable plutôt qu’en aluminium ou en acier nickelé.
- Le degré de protection de l’environnement augmente en utilisant des capteurs avec encapsulation hermétique soudée.
- Pour les atmosphères potentiellement explosives, il existe également des capteurs de pesage spécifiques.
- Vérifiez le besoin d’éléments de sécurité supplémentaires pour les zones aux exigences spéciales contre les tremblements de terre ou les vents violents.
Vérification finale
Enfin, essayez de répondre aux questions ci-dessous, puis corrigez la capacité nominale du capteur si nécessaire :
- La valeur du poids propre est-elle exacte ?
- La charge peut-elle être répartie de manière inégale ?
- Constatez-vous la présence d’agitation ou d’impacts ?
- Est-il possible que le réservoir ait une capacité plus élevée et qu’il soit rempli au-delà du poids du produit estimé ?
- Y a-t-il un risque de tremblements de terre ou de vents forts dans la région ?
- Un véhicule peut-il heurter ou surcharger le système ?
- Pouvez-vous assurer une répartition équilibrée de la charge par appui ?
Il existe des capteurs de pesage de même forme, mais de matériaux différents, tels que l’acier ou l’aluminium. Dans ce cas, les capteurs présentent des caractéristiques similaires de précision, de répétabilité et de linéarité. En revanche, ils n’offrent pas la même résistance mécanique aux surcharges, aux chocs ou à la fatigue.
Pour réduire les coûts de fabrication, certains alliages d’aluminium peuvent être utilisés. Ils donnent même de bons résultats en matière de précision, mais présentent l’inconvénient d’être beaucoup moins résistants que ceux en alliage d’acier. En effet, au-delà d’un certain niveau de contrainte, les capteurs en aluminium se déforment plus facilement et font plus facilement l’objet de décalages du signal de sortie. Les capteurs en aluminium sont donc également moins résistants face aux surcharges et beaucoup plus sensibles aux chocs. En outre, ils se fatiguent plus facilement en cas de charges dynamiques et durent moins longtemps.
Par conséquent, si vous devez choisir des capteurs en aluminium plutôt que des capteurs en acier, les précautions doivent être renforcées en cas de pics de surcharge et au moment de choisir des capacités nominales de capteur présentant un surdimensionnement plus important par rapport à la charge appliquée.
Les capteurs en aluminium servent généralement aux applications à forte consommation pour réaliser des économies de coûts à grande échelle, à condition que l’équipe de conception de la balance ait pu étudier, protéger, surdimensionner et tester correctement cette solution pour éviter les problèmes.
Pour les applications de pesage industriel, à la production limitée, il est plus sûr et plus fiable d’utiliser directement des versions de capteurs fabriquées en alliages d’acier à haute résistance.
Il faut mentionner qu’il existe d’autres matériaux très résistants à la fatigue comme le cuivre au béryllium, mais très peu utilisés en raison de leur coût élevé. À l’heure actuelle, leur emploi n’est justifié que dans les applications nécessitant une résistance élevée à la fatigue.
Pour réduire les coûts de fabrication, certains alliages d’aluminium peuvent être utilisés. Ils donnent même de bons résultats en matière de précision, mais présentent l’inconvénient d’être beaucoup moins résistants que ceux en alliage d’acier. En effet, au-delà d’un certain niveau de contrainte, les capteurs en aluminium se déforment plus facilement et font plus facilement l’objet de décalages du signal de sortie. Les capteurs en aluminium sont donc également moins résistants face aux surcharges et beaucoup plus sensibles aux chocs. En outre, ils se fatiguent plus facilement en cas de charges dynamiques et durent moins longtemps.
Par conséquent, si vous devez choisir des capteurs en aluminium plutôt que des capteurs en acier, les précautions doivent être renforcées en cas de pics de surcharge et au moment de choisir des capacités nominales de capteur présentant un surdimensionnement plus important par rapport à la charge appliquée.
Les capteurs en aluminium servent généralement aux applications à forte consommation pour réaliser des économies de coûts à grande échelle, à condition que l’équipe de conception de la balance ait pu étudier, protéger, surdimensionner et tester correctement cette solution pour éviter les problèmes.
Pour les applications de pesage industriel, à la production limitée, il est plus sûr et plus fiable d’utiliser directement des versions de capteurs fabriquées en alliages d’acier à haute résistance.
Il faut mentionner qu’il existe d’autres matériaux très résistants à la fatigue comme le cuivre au béryllium, mais très peu utilisés en raison de leur coût élevé. À l’heure actuelle, leur emploi n’est justifié que dans les applications nécessitant une résistance élevée à la fatigue.
Pour définir les caractéristiques métrologiques d’un capteur de pesage, la norme développée par l’Organisation internationale de métrologie légale (OIML) est généralement suivie. Dans le cas d’un capteur, il s’agit de la recommandation OIML R60 « Aspects métrologiques des capteurs de pesage ».
Selon cette recommandation, le paramètre Vmin est l’« échelon de vérification minimal ». Ces données fournies par le fabricant des capteurs indiquent la taille minimale recommandée pour définir la taille de chaque division ou résolution du capteur.
La valeur Vmin est exprimée en unités de masse (poids). La valeur Vmin se situe généralement entre 6 000 et 10 000 fractions de la capacité nominale du capteur.
Le fabricant de la balance utilisera ces informations pour valider si la division choisie pour celle-ci est compatible avec la division minimale qui peut alimenter le capteur, selon la formule suivante :
Vmin ? e / ? N ou e ? Vmin * ? N
e est l’échelon ou la division de la balance
N est le nombre de capteurs de pesage sur cette balance
Selon cette recommandation, le paramètre Vmin est l’« échelon de vérification minimal ». Ces données fournies par le fabricant des capteurs indiquent la taille minimale recommandée pour définir la taille de chaque division ou résolution du capteur.
La valeur Vmin est exprimée en unités de masse (poids). La valeur Vmin se situe généralement entre 6 000 et 10 000 fractions de la capacité nominale du capteur.
Le fabricant de la balance utilisera ces informations pour valider si la division choisie pour celle-ci est compatible avec la division minimale qui peut alimenter le capteur, selon la formule suivante :
Vmin ? e / ? N ou e ? Vmin * ? N
e est l’échelon ou la division de la balance
N est le nombre de capteurs de pesage sur cette balance
La précision que l’on peut attendre d’un système de pesage est la valeur la plus élevée obtenue à partir des deux calculs (a) et (b) suivants :
(a) Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rép) = Vmin * ? N -> (a)
emin(rép) = Erreur minimale pouvant être obtenue par division minimale de la capteur
Vmin = Échelon de vérification minimal du capteur
N = Nombre de capteurs de pesage
(b) Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc -> (b)
emin(lin) = Erreur minimale pouvant être obtenue par plage d’utilisation du capteur
Max = Portée de la balance ou quantité maximale de produit net à peser
nlc = Nombre de divisions du capteur
Résultat : emin = le plus élevé de emin (rép) ou emin (lin)
Recommandation : c’est la précision qui est à l’origine de l’erreur. La résolution ou la division d’affichage est la fraction affichée à l’écran. Dans une balance certifiée, la résolution ou la division d’affichage ne doit pas être plus fine que l’erreur même de l’instrument. Dans certains environnements industriels, il est courant de travailler avec une résolution accrue, deux fois plus fine que l’erreur réelle ou la précision du système.
Ex. 1. Balance normale
Données du système de charge :
Produit, max = 600 kg
Charge morte DL = 120 kg
Charge totale = 720 kg
Appuis N = 3
Données des capteurs :
3 unités. Modèle 350i de 500 kg
Emax = 500 kg
nlc = 3 000 divisions
vmin = Emax / Y = 500 / 10.000 = 0,05 kg
Calculs :
(a) Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rep) = vmin * ? N = 0,05 * ? 3 = 0,086 kg
(b) Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc = 600 / 3000 = 0,2 kg
Résultat : emin = 0,2 kg -> Pour cette balance, nous choisirons une résolution d’affichage où d = 0,2
Ex. 2. Balance avec charge morte suffisante par rapport au poids du produit
Données du système de pesage :
Produit, max = 400 kg
Charge morte DL = 320 kg
Charge totale = 720 kg
Appuis N = 3
Données des capteurs :
Modèle 350i 500 kg
Emax = 500 kg
nlc = 3000 divisions
vmin = Emax / Y = 500 / 10.000 = 0,05 kg
Calculs :
(a) Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rep) = vmin * ? N = 0,05 * ? 3 = 0,0865 kg
(b) Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc = 400 / 3000 = 0,133 kg
Résultat : emin = 0,133 kg -> Pour cette balance, nous choisirons une résolution d’affichage où d = 0,2 kg dans un environnement de balance certifiée pour les transactions commerciales ou au minimum 0,1 kg dans un environnement contrôle industriel.
Ex. 3. Balance avec une charge morte élevée mais un produit de faible poids
Données du système de pesage :
Produit, max = 220 kg
Charge morte DL = 500 kg
Charge totale = 720 kg
Appuis N = 3
Données des capteurs :
Modèle 350i 500 kg
Emax = 500 kg
nlc = 3 000 divisions
vmin = Emax / Y = 500 / 10.000 = 0,05 kg
Calculs :
Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rep) = vmin * ? N = 0,05 * ? 3 = 0,086 kg
Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc = 220 / 3000 = 0,073 kg
Résultat : emin = 0,086 kg -> Pour cette balance, nous choisirons une résolution d’affichage où d = 0,1 kg.
(a) Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rép) = Vmin * ? N -> (a)
emin(rép) = Erreur minimale pouvant être obtenue par division minimale de la capteur
Vmin = Échelon de vérification minimal du capteur
N = Nombre de capteurs de pesage
(b) Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc -> (b)
emin(lin) = Erreur minimale pouvant être obtenue par plage d’utilisation du capteur
Max = Portée de la balance ou quantité maximale de produit net à peser
nlc = Nombre de divisions du capteur
Résultat : emin = le plus élevé de emin (rép) ou emin (lin)
Recommandation : c’est la précision qui est à l’origine de l’erreur. La résolution ou la division d’affichage est la fraction affichée à l’écran. Dans une balance certifiée, la résolution ou la division d’affichage ne doit pas être plus fine que l’erreur même de l’instrument. Dans certains environnements industriels, il est courant de travailler avec une résolution accrue, deux fois plus fine que l’erreur réelle ou la précision du système.
Ex. 1. Balance normale
Données du système de charge :
Produit, max = 600 kg
Charge morte DL = 120 kg
Charge totale = 720 kg
Appuis N = 3
Données des capteurs :
3 unités. Modèle 350i de 500 kg
Emax = 500 kg
nlc = 3 000 divisions
vmin = Emax / Y = 500 / 10.000 = 0,05 kg
Calculs :
(a) Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rep) = vmin * ? N = 0,05 * ? 3 = 0,086 kg
(b) Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc = 600 / 3000 = 0,2 kg
Résultat : emin = 0,2 kg -> Pour cette balance, nous choisirons une résolution d’affichage où d = 0,2
Ex. 2. Balance avec charge morte suffisante par rapport au poids du produit
Données du système de pesage :
Produit, max = 400 kg
Charge morte DL = 320 kg
Charge totale = 720 kg
Appuis N = 3
Données des capteurs :
Modèle 350i 500 kg
Emax = 500 kg
nlc = 3000 divisions
vmin = Emax / Y = 500 / 10.000 = 0,05 kg
Calculs :
(a) Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rep) = vmin * ? N = 0,05 * ? 3 = 0,0865 kg
(b) Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc = 400 / 3000 = 0,133 kg
Résultat : emin = 0,133 kg -> Pour cette balance, nous choisirons une résolution d’affichage où d = 0,2 kg dans un environnement de balance certifiée pour les transactions commerciales ou au minimum 0,1 kg dans un environnement contrôle industriel.
Ex. 3. Balance avec une charge morte élevée mais un produit de faible poids
Données du système de pesage :
Produit, max = 220 kg
Charge morte DL = 500 kg
Charge totale = 720 kg
Appuis N = 3
Données des capteurs :
Modèle 350i 500 kg
Emax = 500 kg
nlc = 3 000 divisions
vmin = Emax / Y = 500 / 10.000 = 0,05 kg
Calculs :
Limitation par division minimale du capteur (liée à la répétabilité) : emin(rep) = vmin * ? N = 0,05 * ? 3 = 0,086 kg
Limitation par plage d’utilisation du capteur (liée à la linéarité) : emin(lin) = Max / nlc = 220 / 3000 = 0,073 kg
Résultat : emin = 0,086 kg -> Pour cette balance, nous choisirons une résolution d’affichage où d = 0,1 kg.
Concernant le signal que délivrent un ou plusieurs capteurs d’un système de pesage pour un certain incrément de charge, la division d’affichage est généralement la suivante :
?u = (C * 1000 * Uexc * e) / (N * Emax)
Où ,
?u = Augmentation du signal en ?V/div (microvolts/division)
C = Sensibilité nominale des capteurs en mV/V
Uexc = Tension d’alimentation des capteurs en volts (V)
e = Taille de la division en kg
N = Nombre de capteurs de pesage
Emax = Capacité nominale des capteurs
Valeurs types :
?u = 0,8 a 5 ?V/div (microvolts/division)
C = 1 a 3 mV/V (millivolts par volt)
Uexc = 3 a 12 V (Volts)
e = 0,001 kg à 100 kg
N = 1 à 10
Emax = 1 kg à 400.000 kg
Exemple 1. Balance de portée maximale = 15 kg, division e = 0,005 kg (5 g)
N = 1 capteur où Emax = 20 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 10 Volts
?u = (2 * 1000 * 10 * 0,005) / (1 * 20 ) = 5 ?V/div
Exemple 2. Même exemple que dans l’exemple 1 mais l’alimentation du capteur où Uexc = 5 Volts
?u = (2 * 1000 * 5 * 0,005) / (1 * 20 ) = 2,5 ?V/div
Exemple 3. Balance de portée maximale = 600 kg, division e = 0,200 kg
N = 4 capteurs où Emax = 500 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 5 Volts
?u = (2 * 1000 * 5 * 0,2) / (4 * 500 ) = 1 ?V/div
Exemple 4. Balance de portée maximale = 1 500 kg, division e = 0,5 kg
N = 4 capteurs où Emax = 750 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 6 Volts
?u = (2 * 1000 * 6 * 0,5) / (4 * 750 ) = 2 ?V/div
Exemple 5. Même balance que dans l’exemple 4 avec des capteurs légèrement plus grands
N = 4 capteurs où Emax= 1000 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 6 Volts
?u = (2 * 1000 * 6 * 0,5) / (4 * 1000) = 1,5 ?V/div
Exemple 6. Balance pour camions de portée maximale = 60 000 kg, division e = 20 kg
N = 6 capteurs où Emax = 20.000 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 10 Volts
?u = (2 * 1000 * 10 * 20) / (6 * 20.000) = 3,3 ?V/div
Exemple 7. Balance pour camions de portée maximale = 60 000 kg, division e = 20 kg
N = 8 capteurs où Emax = 30.000 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 6 Volts
?u = (2 * 1000 * 6 * 20) / (8 * 30.000) = 1 ?V/div
Recommandation : comme illustré aux exemples précédents, les valeurs de signal que délivrent les capteurs pour chaque division d’affichage sont très petites, entre 1 et 2 µV/div. Il est donc nécessaire d’utiliser des instruments électroniques hautement sensibles et spécifiques aux capteurs. Ceux-ci doivent avoir des alimentations parfaitement stables, des amplificateurs différentiels stables, des convertisseurs analogique-numérique haute résolution de 16 à 24 bits, ainsi que des filtres et des protections adéquats.
Le blindage des conduits des câbles de capteurs et la mise à la terre de l’ensemble du système aideront à protéger ces signaux faibles dans les environnements perturbateurs, par exemple de type industriel.
?u = (C * 1000 * Uexc * e) / (N * Emax)
Où ,
?u = Augmentation du signal en ?V/div (microvolts/division)
C = Sensibilité nominale des capteurs en mV/V
Uexc = Tension d’alimentation des capteurs en volts (V)
e = Taille de la division en kg
N = Nombre de capteurs de pesage
Emax = Capacité nominale des capteurs
Valeurs types :
?u = 0,8 a 5 ?V/div (microvolts/division)
C = 1 a 3 mV/V (millivolts par volt)
Uexc = 3 a 12 V (Volts)
e = 0,001 kg à 100 kg
N = 1 à 10
Emax = 1 kg à 400.000 kg
Exemple 1. Balance de portée maximale = 15 kg, division e = 0,005 kg (5 g)
N = 1 capteur où Emax = 20 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 10 Volts
?u = (2 * 1000 * 10 * 0,005) / (1 * 20 ) = 5 ?V/div
Exemple 2. Même exemple que dans l’exemple 1 mais l’alimentation du capteur où Uexc = 5 Volts
?u = (2 * 1000 * 5 * 0,005) / (1 * 20 ) = 2,5 ?V/div
Exemple 3. Balance de portée maximale = 600 kg, division e = 0,200 kg
N = 4 capteurs où Emax = 500 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 5 Volts
?u = (2 * 1000 * 5 * 0,2) / (4 * 500 ) = 1 ?V/div
Exemple 4. Balance de portée maximale = 1 500 kg, division e = 0,5 kg
N = 4 capteurs où Emax = 750 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 6 Volts
?u = (2 * 1000 * 6 * 0,5) / (4 * 750 ) = 2 ?V/div
Exemple 5. Même balance que dans l’exemple 4 avec des capteurs légèrement plus grands
N = 4 capteurs où Emax= 1000 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 6 Volts
?u = (2 * 1000 * 6 * 0,5) / (4 * 1000) = 1,5 ?V/div
Exemple 6. Balance pour camions de portée maximale = 60 000 kg, division e = 20 kg
N = 6 capteurs où Emax = 20.000 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 10 Volts
?u = (2 * 1000 * 10 * 20) / (6 * 20.000) = 3,3 ?V/div
Exemple 7. Balance pour camions de portée maximale = 60 000 kg, division e = 20 kg
N = 8 capteurs où Emax = 30.000 kg, C= 2mV/V
Alimentation du capteur où Uexc = 6 Volts
?u = (2 * 1000 * 6 * 20) / (8 * 30.000) = 1 ?V/div
Recommandation : comme illustré aux exemples précédents, les valeurs de signal que délivrent les capteurs pour chaque division d’affichage sont très petites, entre 1 et 2 µV/div. Il est donc nécessaire d’utiliser des instruments électroniques hautement sensibles et spécifiques aux capteurs. Ceux-ci doivent avoir des alimentations parfaitement stables, des amplificateurs différentiels stables, des convertisseurs analogique-numérique haute résolution de 16 à 24 bits, ainsi que des filtres et des protections adéquats.
Le blindage des conduits des câbles de capteurs et la mise à la terre de l’ensemble du système aideront à protéger ces signaux faibles dans les environnements perturbateurs, par exemple de type industriel.
- Sélectionnez la capacité nominale correcte du capteur ; elle doit toujours être supérieure à la charge maximale de fonctionnement de l’installation. Ne les chargez pas au-dessus de leur capacité nominale.
- Sélectionnez le modèle de capteur adapté à l’application et à l’environnement.
- Sachez qu’un capteur est un capteur sensible électriquement et mécaniquement. Le choix et l’installation des capteurs sont réservés aux professionnels du secteur. Prenez vos précautions pour garantir la sécurité du système. La sécurité des personnes ou des choses ne doit pas dépendre de la résistance mécanique d’un capteur, ni des signaux délivrés par une capteur. Surdimensionnez de manière appropriée et utilisez des éléments de sécurité externes si vous le jugez nécessaire.
- Utilisez des accessoires conçus par le fabricant pour le capteur.
- Montez les capteurs ou les accessoires correspondants sur une surface propre, plane, solide et résistante.
- Concevez des éléments de protection appropriés contre les surcharges mécaniques, la protection du câblage, les problèmes dus aux rongeurs et tout autre risque.
- Évitez les écarts de température dans le capteur. La température doit être stable dans tout le corps du capteur. En présence d’une source de chaleur à proximité, isolez-la à l’aide de plaques isolantes pour réduire la transmission ou le rayonnement de la chaleur vers une partie du capteur.
- Ne prenez pas un capteur par le câble ni ne tirez sur celui-ci. Protégez bien les câbles utilisés dans l’installation.
- Protégez la balance et les capteurs des chocs.
- En cas de renvoi, l’emballage doit résister aux chocs.
- N’ouvrez pas les capteurs pour essayer de les réparer.
- Ne soudez pas à proximité des capteurs. Si vous devez souder des éléments structurels à proximité des capteurs et qu’ils ne peuvent pas être retirés de la balance, déconnectez chaque câble du boîtier de jonction ou de l’indicateur électronique. Ensuite, placez la borne de terre de la soudure aussi près que possible de la zone à souder pour empêcher le passage du courant à travers les capteurs.
- Maintenez propre l’environnement du capteur.
- Prévoyez un drainage adéquat dans l’installation pour éviter les inondations prolongées. Les capteurs et les câbles ne doivent jamais être immergés pendant de longues périodes.
- Ne soumettez pas les capteurs à des forces ou des couples inhabituels, autres que ceux correspondant à la direction principale de mesure de force.
- Utilisez une source d’alimentation électrique stable et sans bruit. N’utilisez pas une tension plus élevée que celle recommandée pour éviter que les capteurs subissent surcharges et chocs électriques.
- Ne placez pas l’équipement électronique à une résolution supérieure à celle qu’il serait logique d’utiliser, disponible pour le capteur, ou supérieure à la valeur nécessaire pour l’utilisateur de l’application.
- Ne dépassez aucune spécification ou limite pour les capteurs ou leurs accessoires, ni les pratiques courantes du secteur.
- Les recommandations ci-dessus sont données à titre indicatif uniquement et ne sont pas les seules à prendre en compte. Le responsable de l’installation est chargé d’analyser ce qui est nécessaire pour chaque cas concret.