Principes de base et problèmes courants des peseuses multi-têtes

Auteur : Smartweigh– Peseuse multi-têtes

Concernant les peseuses multi-têtes, beaucoup pensent qu'il s'agit simplement d'un capteur mesurant avec précision le poids net d'un objet. En réalité, c'est inexact, et elles sont encore utilisées dans de nombreux secteurs. Les peseuses multi-têtes partagent les mêmes principes de base que les capteurs de niveau décrits précédemment, mais leur apparence est différente. Elles sont omniprésentes dans la production industrielle et les applications liées aux progrès technologiques modernes. Je présenterai en détail le principe et l'application des peseuses multi-têtes, notamment à travers l'exemple des pick-ups utilisés dans mon pays.

Définition d'une balance multi-têtes : Une balance multi-têtes est un appareil qui transforme un signal de données de qualité en un signal électronique de sortie mesurable avec précision. Les éléments de base et les méthodes d'évaluation des indicateurs clés de performance des balances multi-têtes présentent des différences qualitatives entre les anciennes et les nouvelles normes nationales. Les principaux types sont : type S, type cantilever, type rayons, type anneau plat, type soufflet, type pont, type disque cylindrique, etc.

Le principe d'une balance multi-têtes repose sur deux structures de base : le type linéaire et le type à plateau tournant (ou à disque). La balance multi-têtes est composée d'une règle coulissante et d'une règle fixe (type linéaire) pouvant se déplacer relativement l'une par rapport à l'autre, ou d'un rotor et d'un stator de moteur (type à plateau tournant). Ces deux types de synchroniseurs de capteurs de pesage sont fabriqués selon le même procédé. La balance multi-têtes commence par coller une couche de cuivre conducteur (0,04 à 0,05 mm d'épaisseur) sur une plaque de base en acier ou en matériau conducteur non magnétique, comme de l'acier à haute teneur en carbone ou du verre feuilleté, à l'aide d'un agent de calfeutrage isolant. La photolithographie, réalisée conformément au plan de conception, permet ensuite de graver le cuivre pour former différents enroulements d'aspect rugueux, généralement appelés enroulements de circuit imprimé.

Sur les balances à longueur fixe et à échelle mobile, les enroulements du rotor et du stator du moteur diffèrent. Les enroulements du rotor sont continus sur les balances à longueur fixe, tandis que ceux de l'échelle mobile et du stator sont segmentés. Ces enroulements sont divisés en deux groupes selon leur segmentation et disposés de manière à être déphasés de 7π à gauche dans l'espace intérieur. Le principe de fonctionnement de ces peseuses multi-têtes est également connu sous le nom d'enroulements sinusoïdaux et cosinusoïdaux.

Les enroulements continus et segmentés du synchroniseur inductif sont équivalents aux enroulements primaire et secondaire d'un transformateur et fonctionnent selon les principes fondamentaux des champs magnétiques alternatifs et de l'inductance mutuelle. Les peseuses multi-têtes se répartissent en huit catégories selon les règles de conversion : 1. Peseuse à jauge de contrainte résistive : Ce type de peseuse est largement utilisé. Son principe de fonctionnement repose sur la variation de la résistance de la jauge de contrainte résistive en fonction du champ magnétique. Elle est composée d'éléments élastiques, de jauges de contrainte résistives, de circuits d'alimentation de mesure précis et de câbles de transmission.

2. Le capteur de pression d'huile possède une structure simple et robuste, et une large plage de détection, mais sa précision n'excède généralement pas 1/100. 3. Le capteur capacitif exploite la fréquence d'oscillation f du circuit résonant du condensateur de puissance et le rapport positif de l'écartement des pôles d. Ce capteur consomme moins d'électricité, son coût de fabrication est faible et sa précision est de 1/200 à 1/500.

4. La balance multi-têtes à affichage numérique est un dispositif de conversion force-électrique qui transforme la force appliquée en signaux électroniques. Elle intègre un nouveau capteur. L'évolution technologique des balances multi-têtes et des panneaux de mesure et de vérification de données a permis de les rendre de plus en plus populaires dans le domaine du pesage. Elles se distinguent par leur simplicité de réglage, leur rendement élevé et leur grande capacité d'intervention sur site. 5. La balance multi-têtes à anneau et plateau présente les avantages suivants : répartition optimisée des contraintes au sol, sensibilité de sortie élevée, construction monobloc en élastomère de polyuréthane, structure simple, capacité de charge stable et facilité de production et de traitement.

À ce stade, il occupe encore une place importante dans la production de capteurs, et le calcul de la formule de conception de ce type de capteur structurel n'est pas encore parfaitement précis. 6. Après que l'élément élastique vibrant ait subi une force, sa fréquence de vibration initiale est directement proportionnelle à la racine carrée de la force d'interaction. En mesurant le décalage de la fréquence de résonance, on peut calculer la force exercée par l'objet mesuré sur l'élément élastique et ainsi déterminer sa qualité.

Il existe deux types de capteurs de vibrations : à corde vibrante et à diapason. 7. Capteur gyroscopique pour téléphone portable : ce capteur offre une vitesse de réponse rapide (5 secondes), une absence de rétroaction, une bonne stabilité thermique (3 ppm), une faible sensibilité aux vibrations, une mesure de fréquence précise et de haute précision, permettant ainsi d’obtenir une haute résolution d’écran et une grande exactitude de mesure. 8. Les capteurs optiques comprennent les capteurs à réseau de diffraction et les capteurs à disque codeur.

Les capteurs optiques sont principalement utilisés dans les balances de fusion électromécaniques. Le système de pesage multi-têtes présente des imperfections inhérentes. 1. Caractéristiques de fréquence : Système discret. Les caractéristiques de fréquence du système de pesage multi-têtes à capteurs capacitifs sont celles d'un système discret. Bien que l'utilisation d'un signal différentiel permette d'améliorer la situation, il est peu probable que ces imperfections soient totalement éliminées.

D'autres types de capteurs capacitifs ne présentent une caractéristique de fréquence linéaire que si l'on néglige les effets de bord du champ électrostatique. Autrement, la capacité supplémentaire induite par ces effets s'ajoute immédiatement à la capacité de puissance de l'inductance, rendant la caractéristique de fréquence du système discrète. 2. Les capacités parasites affectent la capacité initiale du peseur multi-têtes à capteur de grande capacité. Ces capacités parasites comprennent les capacités des fils reliant le capteur au circuit électronique, les capacités parasites du circuit électronique et la capacité formée par la plaque interne du capteur et les conducteurs électriques environnants. Un nombre important de condensateurs réduit non seulement la sensibilité de l'inductance, mais leur remplacement fréquent et arbitraire engendre également une forte instabilité de l'instrument et de l'équipement en fonctionnement, compromettant ainsi la précision des mesures.

3. L'impédance de sortie est élevée et la capacité de charge faible. Le volume du peseur multi-têtes à capteur capacitif est limité par les spécifications géométriques de son étage électronique. Il est difficile de le rendre très volumineux. Par conséquent, l'impédance de sortie du peseur multi-têtes à capteur capacitif est élevée, ce qui réduit sa capacité de charge et le rend vulnérable aux influences extérieures, pouvant entraîner une instabilité, voire un dysfonctionnement dans des conditions extrêmes. Les peseuses multi-têtes sont largement utilisées dans divers secteurs pour le pesage rapide et précis des matières premières. Avec l'avènement des microprocesseurs et l'amélioration continue de l'automatisation des processus de production industrielle, elles sont devenues indispensables à la gestion des procédés. Elles permettent notamment de peser des cuves et silos de grande et moyenne capacité auparavant impossibles à mesurer, ainsi que des ponts-bascules, des balances pour camions et autres opérations de pesage. Elles servent également au mélange et à l'expédition automatisés de diverses matières premières, à l'identification automatique en production et au contrôle du dosage des poudres. Aujourd'hui, les peseuses multi-têtes sont présentes dans la quasi-totalité des industries du pesage.

1. L'écart observé sur les caractéristiques est dû à la machine elle-même, notamment à la dérive du courant continu, à l'erreur de pente ou à la non-linéarité de celle-ci. Il en résulte une différence entre les caractéristiques de migration théoriques et les caractéristiques réelles de la machine. 2. L'écart observé sur la balance multi-têtes est dû à des erreurs de manipulation, telles qu'un mauvais positionnement de la sonde, une isolation inadéquate entre la sonde et la zone de mesure précise, ou encore une qualité de gaz insuffisante. Un processus incorrect, un mauvais positionnement des transmetteurs intelligents, etc., peuvent également être à l'origine de ces écarts.

3. Causes des écarts de performance dynamique : Les capteurs utilisant une norme de données statiques présentent un fort amortissement des vibrations, ce qui ralentit leur réponse aux variations des paramètres clés. Un changement brusque de température peut même prendre plusieurs secondes. Certaines balances, dotées d'un temps de latence, sont également à l'origine d'écarts de dynamique lors de la réponse à des variations rapides. La vitesse de réponse, la chute d'amplitude et la chute de phase sont autant de facteurs contribuant à ces variations dynamiques.

4. L'écart d'insertion est dû au fait que l'insertion d'un capteur dans le logiciel système modifie les principaux paramètres de mesure précis, ce qui provoque cet écart. L'utilisation d'un transmetteur intelligent surdimensionné, une dynamique logicielle trop lente et un échauffement excessif du logiciel peuvent également entraîner cet écart. 5. Causes des écarts en milieu naturel : L'utilisation d'une balance multi-têtes est également affectée par des aléas environnementaux tels que la température, les secousses, les vibrations, l'altitude et l'évaporation des composés. Ces facteurs sont susceptibles d'entraîner des écarts en milieu naturel.

La balance multi-têtes à résistance est l'une des plus utilisées. Sa durabilité, sa fiabilité et sa précision sont incontestables. Cependant, son utilisation présente quelques inconvénients. À quoi faut-il faire attention ? 1. Évitez les environnements à température élevée, la fumée, l'humidité et le froid, ainsi que les environnements fortement corrosifs et les champs magnétiques, qui peuvent endommager gravement la balance. Il est donc important de l'utiliser dans un environnement adapté ou de choisir un modèle conçu pour un environnement dégagé. 2. Évitez absolument de surcharger la balance, même si elle possède une capacité de charge suffisante.

3. Le circuit d'alimentation est connecté au circuit d'alimentation de l'afficheur ou la ligne de transmission d'alimentation issue de ce circuit doit être constituée de câbles à paires torsadées blindées. Le circuit d'alimentation de lecture du signal de données de sortie du capteur ne doit pas être connecté simultanément à certains appareils susceptibles d'affecter la qualité des aliments riches en calories. 4. Évitez toute contamination du capteur par des impuretés. La contamination du capteur peut nuire à son fonctionnement et à sa précision. Vous pouvez placer un séparateur autour de la balance multi-têtes ou recouvrir le capteur d'une fine feuille de métal.

5. Application d'un shunt pour les équipements électriques : Afin de mieux prévenir les courants de soudage à l'arc ou les dommages causés par la foudre, l'inductance doit utiliser un fil à âme de cuivre articulée (section d'environ 50 mm²) pour créer un shunt et éviter un transfert de chaleur important. 6. Installation d'un niveau à bulle : Afin de garantir la précision de la balance, le niveau est ajusté à l'aide d'un niveau à bulle pour optimiser l'installation du support de chaque capteur. Pour une répartition uniforme de la charge sur chaque capteur, les supports de plusieurs capteurs doivent être installés sur une surface aussi plane que possible.

7. Manipulez la balance multi-têtes avec précaution. Évitez tout choc, chute, etc. La base sur laquelle est installé le capteur doit être de niveau, propre, suffisamment résistante à la compression et rigide, et exempte de toute trace d'huile, de ruban adhésif, etc. 8. Pour compenser les forces latérales, il est possible d'utiliser des composants structurels avec des fonctions de positionnement ou d'étalonnage automatiques et précis, tels que des roulements à billes, des paliers articulés et des dispositifs de serrage de précision, sur le capteur.

9. Le câble d'alimentation et le câble de commande doivent être torsadés ensemble à une vitesse de 50 tr/min. Si la longueur du câble d'alimentation du capteur doit être augmentée, un bornier étanche spécialement conçu à cet effet doit être utilisé. Si le câble de communication est long, il est recommandé d'utiliser un câble intégrant un amplificateur de répéteur sans fil afin de compenser le circuit d'alimentation. 10. Le câble de communication du capteur de mise à la terre de protection ne doit pas être installé en parallèle avec le câble d'alimentation ou le câble de commande de faible intensité.

Résumé : Je vais vous présenter ici en détail la peseuse multi-têtes. Je suis convaincu qu’avec le développement technologique, la peseuse multi-têtes, grâce à ses caractéristiques et ses avantages, trouvera de nombreuses applications dans divers secteurs et facilitera le quotidien de chacun.

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