Historique des cellules de charge

Avant que les pesons à jauge de contrainte ne deviennent la méthode de choix pour les applications de pesage industriel, les balances mécaniques à levier étaient largement utilisées. Les balances mécaniques peuvent peser tout, des pilules aux wagons de chemin de fer et peuvent le faire avec précision et fiabilité si elles sont correctement calibrées et entretenues. Le mode de fonctionnement peut impliquer soit l'utilisation d'un mécanisme d'équilibrage du poids, soit la détection de la force développée par des leviers mécaniques. Les premiers capteurs de force de jauge de précontrainte comprenaient des conceptions hydrauliques et pneumatiques. En 1843, le physicien anglais Sir Charles Wheatstone a conçu un circuit en pont qui pourrait mesurer les résistances électriques. Le circuit en pont de Wheatstone est idéal pour mesurer les changements de résistance qui se produisent dans les jauges de contrainte. Bien que la première jauge de contrainte à fil de résistance lié ait été développée dans les années 40, ce n'est que lorsque l'électronique moderne a rattrapé le retard que la nouvelle technologie est devenue techniquement et économiquement faisable. Depuis lors, cependant, les jauges de contrainte ont proliféré en tant que composants de balance mécanique et dans des cellules de pesage autonomes.

Principes de fonctionnement des cellules de charge

Les conceptions des cellules de charge peuvent être distinguées en fonction du type de signal de sortie généré (pneumatique, hydraulique, électrique) ou en fonction de la manière dont elles détectent le poids (flexion, cisaillement, compression, tension, etc.)

Les cellules de pesage hydrauliques sont des dispositifs d'équilibrage de force, mesurant le poids comme un changement de pression du fluide de remplissage interne. Dans un type à membrane roulantecellule de charge hydraulique, une charge ou une force agissant sur une tête de chargement est transférée à un piston qui à son tour comprime un fluide de remplissage confiné dans une chambre à diaphragme en élastomère. À mesure que la force augmente, la pression du fluide hydraulique augmente. Cette pression peut être indiquée ou transmise localement pour une indication ou un contrôle à distance. Le rendement est linéaire et relativement peu affecté par la quantité de fluide de remplissage ou par sa température. Si les capteurs de pesage ont été correctement installés et étalonnés, la précision peut être de 0,25% pleine échelle ou mieux, acceptable pour la plupart des applications de pesage de processus. Parce que ce capteur n'a pas de composants électriques, il est idéal pour une utilisation dans des zones dangereuses. Les applications typiques des cellules de pesage hydrauliques comprennent le pesage des réservoirs, des bacs et des trémies. Pour une précision maximale, le poids du réservoir doit être obtenu en localisant une cellule de charge à chaque point de support et en additionnant leurs sorties.

Capteurs pneumatiquesfonctionnent également sur le principe de l'équilibre des forces. Ces appareils utilisent plusieurs chambres d'amortissement pour fournir une précision plus élevée qu'un appareil hydraulique. Dans certains modèles, la première chambre d'amortissement est utilisée comme chambre de poids à vide. Les pesons pneumatiques sont souvent utilisés pour mesurer des poids relativement petits dans les industries où la propreté et la sécurité sont primordiales. Les avantages de ce type de cellule de pesage incluent leur résistance intrinsèque aux explosions et leur insensibilité aux variations de température. De plus, ils ne contiennent aucun fluide susceptible de contaminer le processus en cas de rupture du diaphragme. Les inconvénients comprennent une vitesse de réponse relativement lente et le besoin d'air ou d'azote propre, sec et régulé.

Cellules de charge à jauge de contrainteconvertir la charge agissant sur eux en signaux électriques. Les jauges elles-mêmes sont collées sur une poutre ou un élément structurel qui se déforme lorsque le poids est appliqué. Dans la plupart des cas, quatre jauges de contrainte sont utilisées pour obtenir une sensibilité et une compensation de température maximales. Deux des jauges sont généralement en tension et deux en compression et sont câblées avec des ajustements de compensation. Lorsqu'un poids est appliqué, la déformation modifie la résistance électrique des jauges proportionnellement à la charge. D'autres cellules de pesage sont en train de disparaître dans l'obscurité, car les cellules de pesage à jauge de contrainte continuent d'augmenter leur précision et de réduire leurs coûts unitaires.