Capteur de pesage de réservoirEst utilisé en production industrielle pourMesure précise du poids (ou de la masse) du matériau dans le réservoirComposants de base, largement utilisés dans les domaines de la chimie, de la nourriture, de la pharmacie, des matériaux de construction, de l'énergie, etc. Son essence est de mettre le réservoir et son matériau intérieurLa gravité (charge) est convertie en un signal électrique mesurable (par exemple, millivolt, courant ou signal numérique)Par le traitement du signal et le calcul, la sortie finale des données de poids des matériaux pour le processus de productionContrôle des ingrédients, gestion des stocks, surveillance de la sécuritéEtc. fournir une base clé. Ci - dessous à partir dePrincipe de fonctionnement, composition structurelle, caractéristiques techniques clés et scénarios d'application typiquesLes quatre aspects se résolvent.

I. principe de fonctionnement: conversion de la gravité au signal électrique

La fonction principale du capteur de pesage est« force - conversion électrique »Son principe de base repose surÉquilibre mécanique et variation des paramètres électriquesL'Association. Actuellement, le capteur de pesage de réservoir principal dans l'industrie est plusCapteur de pesage à contrainte résistive(plus de 90%), en plusPiézomagnétique, piézoélectrique, capacitifIsotype (à choisir en fonction des besoins spécifiques du scénario). Ce qui suit met l'accent sur le principe de fonctionnement de la contrainte résistive (d'autres types de principes sont ajoutés ultérieurement).

(i) mécanisme de base du capteur de pesage à contrainte résistive

L'essence du capteur de contrainte résistif est à traversDéformation des élastomères métalliques → variation de la résistance des lames de contrainte résistives → signal de sortie du circuit du pontLa conversion à trois niveaux réalise la conversion force - électricité avec les étapes spécifiques suivantes:

　　Déformation élastomère sous force

Le poids du réservoir est transmis au capteur par l'intermédiaire d'une structure de support telle qu'un module de pesage, une poutre en porte - à - faux ou un support à colonnesélastomère(structure de poutre, de rayon ou de poutre cisaillée généralement en acier allié ou en alliage d'aluminium). Lorsque la matière augmente à l'intérieur de la cuve, l'élastomère est soumis à une traction ou une pression vers le bas (selon la manière dont il est monté), créant de petites déformations élastiques (la variable de forme est généralement de quelques dizaines à quelques centaines de microdéformations, soit 1 microdéformation = 10⁻⁶ mm / MM).

　　Variation de la résistance de la Feuille de contrainte

Les parties critiques sollicitées de l'élastomère (telles que la surface incurvée d'une poutre ou la surface axiale d'une colonne) sont collées avecFeuille de contrainte résistive(grilles de feuilles métalliques ou grilles de fils métalliques en matériaux sensibles tels que le cuivre ou l'alliage Nickel - chrome, avec des valeurs de résistance initiales d'environ 120 Ω, 350 Ω ou 1000 Ω). Lorsque l'élastomère se déforme, les lames de contrainte s'étirent ou se compriment avec elles et leurs dimensions géométriques (longueur, section) changent, tandis que la structure interne du treillis crée des distorsions qui entraînent une variation linéaire de la valeur de la résistance (suite à« effet déformation - résistance », la formule est Δr / R = k⋅ε, où Δr est la quantité de variation de résistance, R est la résistance initiale, K est le coefficient de sensibilité (environ 2 ~ 5) et ε est la valeur de déformation.

　　Signal de sortie du circuit du pont

Plusieurs lames de contrainte sont combinées selon une structure de pont spécifique, telle qu'un pont de Wheatstone: deux lames de contrainte sont généralement collées du côté tiré (résistance accrue) et les deux autres du côté pressé (résistance réduite) pour former un pont différentiel. Lorsque l'élastomère est contraint, la résistance de la lame de contrainte du côté tiré augmente, la résistance du côté sous pression diminue, le pont est déséquilibré, la sortie est proportionnelle à la valeur de contrainteSignal de tension de niveau millivolt(par exemple: sortie 10 ~ 100mv à pleine charge). Ce signal, après avoir été amplifié par un amplificateur tel qu'un amplificateur d'instrument, est converti en un signal standard tel qu'un courant de 4 ~ 20ma, une tension de 0 ~ 10v ou un signal numérique RS485, qui est finalement transmis au PLC, au DCS ou à l'instrument de pesage pour afficher la valeur du poids.

Ii) Principe de fonctionnement des autres types de capteurs (Supplément)

　　Capteur piézomagnétique: utilisation de matériaux ferromagnétiques dans la force de changement de Perméabilité magnétique interne (effet de magnétorésistance), mesure indirecte de la force par détection de l'inductance de la bobine ou des changements d'impédance, convient pour les réservoirs de matériaux de grand tonnage (par exemple, de l'ordre de plusieurs centaines de tonnes), forte capacité d'anti - interférence mais moins de précision (± 0,5% ~ 1%).

　　Capteurs piézoélectriques: basé sur le fait qu'un cristal piézoélectrique tel que le quartz produit une charge électrique lorsqu'il est sous pression (effet piézoélectrique positif), produit un signal de charge directement proportionnel à la pression (amplificateur de charge à répartition requise), convient à un pesage dynamique (par exemple, processus de remplissage rapide), mais présente une stabilité statique médiocre.

　　Capteurs capacitifs: en mesurant la variation de la valeur de la capacité induite par la variation de l'espacement des plaques (le poids de la cuve provoque une déformation de l'élastomère, modifie l'espace entre les plaques capacitives), le signal capacitif associé à la force est délivré avec une grande précision mais est sensible à l'humidité ambiante.

II. Composition structurelle: lien complet du capteur au système de pesage

L'application pratique du capteur de pesage du réservoir n'est pas un seul élément, mais est faite parCorps du capteur + structure de support (module de pesage) + unité de traitement et d'affichage du signalUn système complet de composition comprenant notamment:

　　Corps du capteur: composants de base qui sentent directement le poids du réservoir et émettent un signal électrique (par exemple, élastomère + lame de contrainte + Pont du capteur de contrainte résistif).

　　Module de pesage: passage de la charge verticale du réservoirPivot fixe, pivot flottant ou pivot de guidageTransmis uniformément au capteur (en évitant les efforts latéraux, les perturbations de torsion), les moyens de montage courants comprennent:

　　Type de poutre cantilever: convient pour les petites citernes (capacité < 1 tonne), les capteurs sont montés sur des structures en porte - à - faux au fond ou sur les côtés des citernes;

　　Colonne / rayon: convient pour les réservoirs de matériaux de moyenne et grande taille (capacité 1 ~ 50 tonnes), le capteur supporte verticalement les réservoirs de matériaux, résiste à la pression axiale;

　　Style de poutre de cisaillement: améliore la résistance aux interférences latérales en mesurant la force de cisaillement (plutôt que la force de flexion) et convient aux environnements avec de grandes vibrations (par exemple, près de la ligne de transport).

　　Unité de traitement du signal: comprend un amplificateur, un filtre, un convertisseur analogique - numérique (ADC) et un microprocesseur pour convertir un signal brut de niveau millivolt en signal standard (par exemple 4 ~ 20ma) et compenser les dérives de température, les erreurs non linéaires, etc. (via un algorithme d'étalonnage intégré).

　　Terminal d'affichage et de contrôle: Comme les jauges de pesage (affichage du poids en temps réel, du poids cumulé), les PLC (intégration dans les systèmes de contrôle de production) ou les ordinateurs industriels (pour l'enregistrement et l'analyse des données).

Caractéristiques techniques clés: paramètres de base qui déterminent la précision et la fiabilité de la mesure

Les performances des capteurs de pesage des cuves influencent directement la précision du contrôle de la production et leurs indicateurs techniques clés comprennent:

　　Portée (capacité): la charge maximale que le capteur peut supporter (par exemple 0 ~ 5T, 0 ~ 50T), doit être choisie en fonction du poids de remplissage maximal du réservoir (généralement 70% ~ 80% de la pleine échelle, réserve de sécurité).

　　Précision (Accuracy): généralement enErreur combinée (% FS, pourcentage de la pleine échelle)La précision du capteur de qualité industrielle est de 0,1% ~ 0,5% (les scénarios de haute précision tels que les ingrédients pharmaceutiques / alimentaires nécessitent 0,05% ~ 0,1%), ce qui détermine la crédibilité des données de poids.

　　Sensibilité (Sensitivity): la quantité de variation du signal de sortie correspondant à la variation de la charge unitaire (par exemple 2 MV / V, ce qui signifie que le signal de sortie augmente de 2 MV / pleine échelle pour chaque augmentation de 1 fois la tension d'excitation) affecte la capacité de détection de légères variations de poids.

　　Caractéristiques de température: la plage de température de fonctionnement (généralement - 20 ℃ ~ + 60 ℃ ou - 40 ℃ ~ + 80 ℃), ainsi que la dérive de température (par exemple ± 0,01% FS / ℃), doivent corriger l'effet de la température ambiante sur la sensibilité de la Feuille de contrainte résistive par le circuit de compensation de température.

　　Capacité anti - interférence: comprend la résistance aux forces latérales (en évitant les erreurs dues aux charges latérales par une structure de poutre de cisaillement ou un dispositif de limitation), la résistance aux vibrations (par des coussinets amortisseurs ou un filtrage à haute fréquence), la résistance aux interférences électromagnétiques (par un câble blindé avec une conception à la terre).

　　Stabilité à long terme: dérive du point zéro du capteur par rapport à la dérive de l'échelle (dérive annuelle du capteur de haute qualité ≤ 0,05% FS) dans une utilisation à long terme, par exemple plusieurs années, assurant la fiabilité du fonctionnement à long terme.

Iv. Scénarios d'application typiques: couverture complète des ingrédients à la sécurité

Capteur de pesage de réservoir traversant la production industrielle« Feeding – production – stockage – transport »Processus complet avec des applications spécifiques comprenant:

　　1. Ingrédients et contrôle quantitatif

　　scène: ingrédients de précision pour les matières premières chimiques (p. ex., résines, catalyseurs), les additifs alimentaires (p. ex., sucre, sel), les matières premières pharmaceutiques (p. ex., ingrédients actifs en poudre).

　　Rôle: contrôle de la vitesse de remplissage (par exemple, démarrage et arrêt du convoyeur à vis, de la pompe) en surveillant en temps réel le poids des matériaux dans le réservoir, en veillant à ce que la proportion de composants de chaque lot de produit soit précise (erreur ≤ ± 0,5%), en évitant les défauts de qualité du produit (par exemple, réactions chimiques, biais de goût alimentaire) dus à un excès ou à une insuffisance.

　　2. Gestion des stocks et planification logistique

　　scène: gestion de l'entreposage des matières en vrac telles que le ciment, le charbon, les céréales, etc.

　　Rôle: calcul en temps réel de la quantité totale d'inventaire (par exemple, « 50 tonnes actuellement restantes dans le réservoir de ciment no 1, 2 jours de disponibilité prévue ») grâce à la mise en réseau de plusieurs capteurs de réservoir (par exemple, un système PLC qui résume le poids de chaque réservoir), guidage de La planification des achats et de la planification du transport (éviter les ruptures ou les retards).

　　3. Bouilloire de réaction et surveillance du processus

　　scène: contrôle de l'alimentation de la cuve de réaction pour l'industrie pétrochimique, l'industrie chimique fine.

　　Rôle: surveiller en temps réel la quantité de réactifs ajoutés (p. ex., matières premières liquides, catalyseurs), s'assurer que les conditions de réaction (p. ex., rapport molaire, concentration) sont conformes aux exigences du procédé et prévenir les incidents de sécurité (p. ex., explosions, dépassements de sous - produits) causés par des erreurs d'alimentation.

　　4. Protection de sécurité et alarme de dépassement

　　scène: surveillance du poids des citernes inflammables et explosives (p. ex., réservoirs de stockage de gaz liquéfié), toxiques et dangereuses (p. ex., intermédiaires chimiques).

　　Rôle: fixer un seuil de poids (par exemple « déclenchement d'une alarme Acousto - optique lorsque le niveau de liquide correspond à un poids supérieur à 90% de la pleine échelle») pour éviter les risques de fuite dus à une surcharge; Surveillez également l'état du réservoir vide (pour éviter que la pompe ne soit endommagée au ralenti).

V. Tendances du développement: orientations futures en matière d'intelligence et d'intégration

　　Intégration numérique et Internet des objets (IOT): module de communication sans fil intégré au capteur (par exemple Lora, Nb - IOT) pour télécharger des données de poids directement sur la plate - forme Cloud, permettant une surveillance à distance et une analyse des données (par exemple, prévision de la durée de vie restante du réservoir, optimisation de la chaîne d'approvisionnement).

　　Fusion multiparamétrique: Combinez les capteurs de température, de pression et de niveau pour juger de manière globale de l'état du matériau (par exemple, "chute anormale du poids + augmentation de la température" peut indiquer une fuite).

　　Haute précision et miniaturisation: développement de capteurs de pesage miniatures avec une plus petite portée (par exemple 0 ~ 1KG) et une plus grande précision (± 0,01%) pour les scénarios pharmaceutiques de laboratoire ou de précision.

Résumé

Capteur de pesage de réservoir de charge par« force - conversion électrique »Le principe de base, la transformation du poids des matériaux dans le réservoir en un signal électrique quantifiable et transmissible, est réalisé dans la production industrielleContrôle de précision, surveillance de la sécurité et gestion efficaceLes équipements clés. Son développement technologique tourne toujours autour« plus de précision, plus de résistance aux interférences, plus d’interconnexion intelligente »Déployé, l'avenir sera davantage intégré dans le système industrie 4.0 en tant qu'unité de perception de base pour la fabrication intelligente et l'usine numérique.