Afin de choisir le capteur de charge le plus approprié pour votre système de pesage, vous devez tenir compte de nombreux facteurs : du type d'application (les caractéristiques de la structure à peser, son fonctionnement, le but et l'objet à peser) aux conditions ambiantes dans lesquelles le système fonctionnera.

Après avoir identifié le modèle de cellule de charge le plus approprié, il est important de comprendre sa fiche technique, qui décrit toutes ses fonctionnalités et donne toutes les données pour prendre une décision.

Mais quelles sont les principales caractéristiques d’une cellule de charge et que nous disent-elles sur ses performances ?

Matériel

Les matériaux à partir desquels une cellule de charge peut être généralement fabriquée sont :

ACIER INOXYDABLE 17-4 PH
ACIER INOXYDABLE AISI-420
ALLIAGE D'ALUMINIUM
ACIER SPÉCIAL NICKELÉ (AISI 4140 ou AISI 4340)

▷ACIER INOXYDABLE 17-4 PH

Parmi les différents matériaux utilisés pour les cellules de charge, c'est le plus « précieux », en fait, c'est le plus coûteux et le meilleur pourrésistance à la corrosion.

Son nom officiel est AISI 630, mais il est communément appelé 17-4 PH de par sa définition « technique ». Il est en fait composé de17 parties de nickelet4 parties de chrome, tandis que PH est l'abréviation de Precipitation Hardening, c'est le processus deprécipitationutilisé pour durcir le matériau.

▷ACIER INOXYDABLE AISI-420

Même si sa résistance à la corrosion est inférieure à celle de l'acier inoxydable 17-4 PH, il présente une plus granderésistance mécaniqueet est plus économique.

▷ALLIAGE D'ALUMINIUM

Le type AVIONAL est celui généralement utilisé, c'est-à-dire celui utilisé pour fabriquer des avions et des composants aéronautiques.
C'est très utile danscellules de charge à point uniquecar il présente une bonne résistance aux agents environnementaux. Il est égalementlumièreetfacile à travailler, même dans les finitions finales nécessaires à ce type de cellules.

▷ACIER SPÉCIAL NICKELÉ (AISI 4140 ou AISI 4340)

L'AISI 4140 et l'AISI 4340 sont deux matériaux très similaires et sont en fait interchangeables.
On les appelle « aciers spéciaux » car ils présentent des caractéristiques particulières. Ils sont en faitmélangéavec des substances telles que, par exemple,chrome,nickel,molybdèneetmanganèsequi améliorent leur qualité par rapport au fer seul et ils sont toujours nickelés, sinon ils s'oxydent immédiatement.

Indice de protection (IP)

Ce paramètre classe lesniveau de résistanceetétanchéitédeboîtiers électriquescontre la pénétration d'objets, de poussières et d'eau. Elle est définie par la norme internationale IEC 60529 et correspond à la norme européenne EN 60529.

Il est essentiel de choisir l'indice de protection en fonction de l'environnement dans lequel la cellule de charge devra travailler. Les exigences de protection diffèrent en effet selon l'environnement.lieu(intérieur ou extérieur) etconditions ambianteslà où le système doit être installé, les fréquentes ou occasionnellesla lessivela cellule de charge sera soumise à et laméthodesutilisé, ainsi que s'il devra être immergé, à quelle profondeur et pendant combien de temps.

Il est indiqué par leacronyme IP(Indice de protection) suivi de2 chiffreset éventuellement par la lettreK.
Si les chiffres sont remplacés par la lettreX, cela signifie qu'il n'y a pas suffisamment de données disponibles pour spécifier le degré de protection.

▷ Lepremier chiffredans le code indique l'indice de protection de l'appareil contre la pénétration deobjets solideset la possibilité pour les gens d'avoircontact délibéréavec des pièces dangereuses, comme par exemple les conducteurs électriques.
La valeur peut varier de 0 à 6, où 6 indique un boîtier complètement étanche à la poussière et aux fumées avec une protection complète contre les contacts.

▷ Ledeuxième chiffreindique plutôt le niveau de protection contre la pénétration deliquidesethumiditéallant de0 à 9. Si le chiffre est suivi dulettre K, cela signifie que le composant est protégé contre la pénétration de l'eau pendanthaute pressionjet d'eaunettoyage.

Charge nominale (capacité)

Également appelée « charge nominale », la capacité est lapoids maximalque la cellule de charge peut supporter.

Chaque type de capteur est né avec sa plage de capacité spécifique. La capacité est unecontrainte d'ordre mécaniquequi est prédéterminé sur le dessin technique de chaque cellule de charge.

▷Faible capacitéLes cellules de charge pèsent de quelques grammes jusqu'à un maximum de 100 kg.
Ils sont parfaits lorsqu'une grande précision est nécessaire, comme pour les balances de laboratoire ou les balances de comptage de pièces.

▷Capacité moyenneLes cellules de charge peuvent mesurer de 100 kg à environ 10 tonnes métriques.
Ils sont particulièrement fiables et sont utilisés pour la réalisation de plates-formes de pesage industrielles et pour le pesage de bandes, de convoyeurs à rouleaux, de trémies, de silos et de réservoirs de petites et moyennes dimensions.

▷Grande capacitéLes cellules de charge atteignent quant à elles jusqu'à plus de 1 000 tonnes métriques.
Ils sont utilisés pour la construction de ponts-bascules, pour l'industrie lourde et généralement dans les balances qui doivent peser de lourdes charges, comme par exemple les silos de grande capacité.

Pour toutes les capacités, mêmenon-standardsceux, il est possible de demandercellules de charge personnalisées, selon votre propre conception et spécifications.

Classe de précision

Les classes de précision (ou classes de précision) sontclassifications de groupedéterminé par l'Organisation internationale de métrologie légale (OIML).
Ils décrivent lecaractéristiques métrologiquesde la cellule de charge et sont fondamentales pour déterminer le niveau de qualité du résultat de mesure.

Pour chaque type de cellule de charge, il existe une classification OIML différente indiquée par unlettreidentifier leurniveau de précision(A, B, C, D) et par unnombreen précisant combiendivisions juridiquesla cellule de charge est capable de mesurer en unités de milliers :

D1, C1, C2:faible précision, les cellules de charge peuvent être utilisées dans les centrales à béton pour peser des matériaux de construction tels que le béton, le sable, le ciment ou l'eau.
C3, C4, C5, C6etplus haut:haute précision, adapté par exemple aux balances de précision, aux trieuses pondérales, aux ponts-bascules, aux systèmes de pesage homologués CE_M, aux systèmes de mélange et de dosage.

Les autorités émettrices (OIML Issuing Authorities) et les organismes notifiés par l'Union européenne sont autorisés à évaluer les cellules de pesage et à attribuer la classe de précision correspondante.
CertificatsLes certificats délivrés par les autorités émettrices sont valables dans le monde entier, tandis que ceux des organismes notifiés ne sont valables qu'au sein de l'Union européenne.

L'évaluation est faite au moyen d'unetestmesure3 variablessimultanément : linéarité, hystérésis et effet de la température, vérifiant l'erreur combinée de la cellule de charge.

Linéarité

Cevérifie la proportionnalitépour augmenter les valeurs de charge dans une cellule de charge.
Les tests de charge pour les points croissants donnent la ligne droite joignant leszéro pointet lepoint à pleine échelle.
On vérifie ensuite dans quelle mesure les valeurs réellement lues par la cellule de charge diffèrent de cette ligne.
Ledistanceest l'erreur de linéarité.

Hystérèse

Il s'agit de l'évaluation de ladifférence entrela cellule de chargeréponsespendant un cycle de chargement et un cycle de déchargement ultérieur.
La différence en pourcentage est calculée entre les mêmes points lus par la cellule de charge pendant les deux cycles, ce qui donne l'erreur d'hystérésis.

Effets de la température

La cellule de charge est placée dans unchambre climatique. Après stabilisation de la température, dans une gamme standard définie par l'OIML entre -10°C et +40°C,3 cycles de chargement/déchargementsont exécutés pour chaque température.
Une fois le test terminé, on observe dans quelle mesure les moyennes des valeurs mesurées, lorsque la température change, s'écartent des erreurs maximales tolérées.

Leclasse de précision appropriéedoit être choisi en prenant en considération plusieurs aspects du système de pesée, tels quetype de plante, lebutettype de marchandiseà peser, et c'est souvent un compromis entre les deux.

Lecapacitédu système de pesage joue également un rôle fondamental.
Il est en effet nécessaire d’évaluer la bonne adéquation entre la précision souhaitée et la capacité du système.

Erreur combinée

C'est lesomme des 3 erreurs(linéarité, hystérésis et effets de la température) à partir du test OIML décrit dans la section précédente.
Ce chiffre, exprimé en pourcentage de la pleine échelle, représente l'erreur maximale que l'on peut attendre d'une cellule de charge.

Par exemple, à partir d'une cellule de charge avec une pleine échelle de 10 000 kg et une erreur combinée égale à 0,05 %, on s'attendrait à une erreur maximale de 5 kg sur toute son échelle de mesure.
Si le poids indiqué est de 2 500 kg, la « valeur réelle » serait alors comprise entre 2 495 et 2 505 kg.

Intervalle de vérification minimum (V min)

Il s'agit de l'intervalle minimum dans lequel la chargePlage de mesure(sa capacité) peut être divisée.

Il est obtenu à partir du rapport entre lecapacité maximalede la cellule de charge et de lavaleur Y(ou la valeur relative V min) établie par les essais OIML.
Il décrit en fait la résolution de la cellule de charge, c'est-à-dire l'augmentation minimale de poids que la cellule de charge est capable de mesurer.

Cette valeur est essentielle lorsque la cellule de charge doit être utilisée dans un système de pesage approuvé pour une utilisation commerciale légale.

Puissance nominale

La puissance nominale, exprimée en mV/V, est lavaleur de sortieen mV que la cellule de charge renvoie lorsque la charge maximale est appliquée, divisée par latension d'alimentationen V.

La valeur que nous trouvons sur la fiche technique est celle qui respecte cette condition, tandis que la valeur en pourcentage à côté est la valeur d'incertitude (de combien la valeur de sortie oscillera ± en pourcentage) et est spécifiée directement par le constructeur.

Effet de la température sur le zéro et la pleine échelle

C'est leerreurqu'une augmentation ou une diminution de la température provoqueen lisantde la cellule de charge, c'est-à-dire de combien la valeur zéro ou pleine échelle peut différer de la valeur réelle en pourcentage de la pleine échelle pour chaque degré centigrade de changement de température.

Si, par exemple, une cellule de charge a une pleine échelle égale à 1 000 kg et que l'effet de la température sur sa pleine échelle est de 0,005 % FS/°C, pour chaque changement de °C, la lecture peut varier d'au plus 0,05 kg.
Si la température varie ensuite de 10°C (par exemple elle passe de 20°C à 30°C), la lecture variera au maximum de 0,05 x 10, soit 0,5 kg.

Compensation thermique

C'est la températuregammedans lequel la cellule de charge peut fonctionner en observant les erreurs de température signalées sous «Effet de la température sur le zéro et la pleine échelle".

Les cellules de charge sont en fait testées etcompensé thermiquementà différentes températures avec précision pour garantir la précision et des performances adéquates. La plage de température standard de compensation thermique est comprise entre -10°C et +40°C.

Plage de température de fonctionnement

Il s'agit de la plage de température dans laquelle la cellule de charge peuttravail sans casser, mais dans lequel les performances indiquées sur la fiche technique ne sont plus garanties.

Fluage à charge nominale (après 30 min)

La valeur du fluage, ou « écoulement visqueux », est la capacité de la cellule de charge àcompenserlefluage natureldu matériau dont il est composé. En pratique, lorsqu'uncharge constanteest appliqué dans des conditions ambiantes stables, la lecture des cellules de charge ne changera pas ou changera très peu.

L'état de valeur sur la fiche technique est le possiblevariation en pourcentage de l'échelle complète(en kg ou mV/V) après 30 minutes d'application de la charge nominale.
Un pourcentage de fluage inférieur se traduit par unemeilleure qualité de mesurede la cellule de charge. Il est en effet fondamental que la valeur du « fluage à charge nominale » soit faible, car cela contribue à la stabilité de la mesure dans le temps.

Ce paramètre affecte en outre lapropriétés élastiquesde la cellule de charge. Après l'application d'un poids, plus la valeur de fluage est faible, plus le signal zéro reviendra rapidement à l'état initial (cellule de charge sans charge).

Tension d'alimentation maximale tolérée

Ceci indique lemaximumsource de courantvaleuren V que la cellule de charge peut supporter.
Les indicateurs de poids et les transmetteurs de poids ont généralement une valeur d'alimentation standard de5 VCC ou 10 VCC, spécifiquement conçu pour être parfaitement toléré par la cellule de charge.

Il est également possible d'utiliser des dispositifs d'alimentation non standards, mais il est indispensable de respecter la tension d'alimentation maximale indiquée sur la fiche technique afin de ne pas endommager la cellule de charge.

Résistance d'entrée/sortie

LesaisirLa résistance est la résistance mesurée en Ohm entre les fils d'alimentation de la cellule de charge.sortirla résistance est conceptuellement identique à la résistance d'entrée mais elle est mesurée entre les fils du signal de sortie de la cellule de charge.

Leurs valeurs dépendent du type de jauge de contrainte utilisée, mais sont généralement comprises entre 350 et 400 Ohm ou entre 700 et 800 Ohm.

Équilibrage du zéro

Il s'agit de la valeur, exprimée sous la forme d'unpourcentage de la puissance nominale, qui définit de combien la valeur de sortie en mV peut s'écarter de zéro sans charge.

La resistance d'isolement

Cela définit la qualité de l'isolation entre les éléments simplesfilsde la cellule de charge et de lacorpsde la cellule de charge et entre le câblebouclieret chacunfilde la cellule de charge.

Une isolation correcte rend la mesure effectuée par la cellule de chargeinsensible aux changementsen potentiel électrique ou en charges électriques sur le corps de la cellule de charge.

Charge statique maximale

Exprimée en pourcentage de la pleine échelle, c'est la quantité desurchargela cellule de charge peut résister sans être endommagée, c'est son "limite d'élasticité".

Si la valeur de surcharge reste inférieure au pourcentage recommandé, qui se situe normalement entre 120 % et 150 % de la pleine échelle, la cellule de charge conserve saélasticité(sa capacité à se déformer et à revenir à zéro). Si elle dépasse la valeur de pourcentage recommandée, la cellule de charge se déformera de manière permanente puis sera cassée ou endommagée.

Charge de rupture

Exprimée en pourcentage de la pleine échelle, il s'agit de la charge maximale que la cellule de charge peut supporter sans se casser.
Cette valeur dépend de lagéométrie, lematérielet letaperde la cellule de charge et ne devrait théoriquement jamais être atteinte, mais il est dans tous les cas important de le savoir surtout lorsqu'il faut faire des calculs sur lacoefficient de sécuritéde l'usine.

Par exemple, dans les systèmes de levage et de limitation de charge, qui nécessitent un coefficient de sécurité élevé, il est nécessaire de s'assurer que la cellule de charge utilisée a une charge de rupture supérieure à celle standard, qui est généralement comprise entre 250 % et 300 % de la pleine échelle.

Déflexion à charge nominale

Cela indique à quel point la cellule de chargedéformeà pleine échelle, c'est à quel point la charge diminue lorsqu'elle est appliquée sur la cellule de charge.

Cette valeur est différente pour chaque cellule de charge, mais se situe toujours dans une plage deentre 0,2 mm et 1 mm.

Exemple de déflexion à charge nominale de 0,5 mm dans une cellule de charge AZL

Connections electriques

Cette partie de la fiche technique se réfère entièrement à la cellule de chargecâble de sortie.
Outre les détails tels que sa longueur et son diamètre, il indique également le nombre de fils qui le composent et la taille de sa section en mm2.

Les cellules de charge ont généralement4ou6 fils. La différence réside dans le fait qu'il y ait 2 fils appelés "fils de référence" (Sense + et Sense-), qui sont utilisés pour améliorer la précision des mesures.

Grâce aux fils de référence des câbles à 6 conducteurs, les cellules de charge peuvent compenser n'importe quellechangement de tension baissesur les câbles en raison, par exemple, de changements de température ou de longueur de câble, sans que cela affecte la mesure du poids.

Les cellules de charge à 4 fils, en revanche, sontcalibré et compensé thermiquementpar rapport à la longueur du câble avec lequel ils sont fournis en standard, c'est pourquoi la longueur du câble ne doit pas être modifiée.

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Échelle de charge

Capteur de pression

Capteur de pression au niveau de l'eau

Comment choisir une cellule de charge?