O que é um sensor de pesagem em viga em balanço

Análise Estrutural Fundamental

Uma célula de carga em viga em balanço é essencialmente uma viga metálica elástica fixada em uma extremidade e livre na outra. Ela consiste principalmente dos seguintes componentes:

1. Corpo Elástico (Viga Sensível)

● Material: Normalmente utiliza aço-liga 40CrNiMoA ou aço inoxidável 17-4PH, oferecendo excelente elasticidade e resistência à fadiga.

● Forma: Bloco retangular ou viga escalonada com seção transversal variável, geralmente com comprimento entre 50 e 300 mm.

● Projeto-Chave: A seção central da viga normalmente apresenta uma área afinada (zona de deformação) para concentrar a deformação, melhorando assim a sensibilidade.

● Extremidade Fixa: Montada rigidamente na base utilizando 2 a 4 parafusos.

● Extremidade de Carga: Apresenta uma cabeça de carga (esfera de aço ou cabeçote de compressão) na parte superior, através da qual a carga é aplicada verticalmente à extremidade da viga.

2. Extensômetros de Resistência

Normalmente, quatro extensômetros são utilizados para formar uma ponte completa de Wheatstone.

Posições de Montagem:

● Dois extensômetros montados na superfície superior da viga (zona de tração).

● Dois extensômetros montados na superfície inferior da viga (zona de compressão).

● Alternativamente, podem ser montados próximo ao eixo neutro, na lateral da viga (modo de cisalhamento), o que proporciona maior resistência a cargas excêntricas.

● A resistência nominal é normalmente 350 Ω, embora também estejam disponíveis especificações de 120 Ω e 700 Ω.

● O comprimento da grade situa-se geralmente entre 1 mm e 6 mm, sendo selecionado com base nas dimensões da viga.

3. Compensação e Vedação

Contém resistores internos de compensação térmica (para compensação do zero e da sensibilidade).

Utiliza vedação por soldagem ou vedação adesiva, alcançando graus de proteção IP67 ou IP68.

Opções de cabo: Cabo ou conector de saída direta (por exemplo, conector aeronáutico M12).

Parâmetros técnicos-chave

Diretrizes de Instalação e Uso

Métodos Adequados de Instalação

A extremidade fixa deve ser rigidamente fixada, com a planicidade da superfície de montagem ≤ 0,05 mm.

Deve-se manter contato pontual ou linear entre o cabeçote de carga e o objeto pesado, para evitar forças laterais.

Os cabos devem ser adequadamente fixados e roteados para evitar interferência no sinal causada por oscilação.

Quando vários sensores são utilizados em paralelo (por exemplo, uma balança de plataforma com quatro cantos), é essencial garantir uma distribuição uniforme da carga em todos os sensores.

Fontes Comuns de Erro

● Erro por Carga Excêntrica: Cargas desviadas do ponto de aplicação introduzem momentos fletores adicionais, causando desvios na leitura.

● Força Lateral / Torção: Vigas em balanço são sensíveis a forças laterais; uma instalação inadequada pode causar deriva do zero.

● Efeitos da Temperatura: Mudanças na temperatura ambiente provocam deriva do zero e da sensibilidade.

● Fluência: Mudanças lentas na saída sob condições prolongadas de carga total.

● Vibração Mecânica: Amortecedores ou filtragem digital são necessários em ambientes dinâmicos.

Comparação com Outras Células de Carga

Exemplo prático de aplicação: balança de pequena plataforma

Uma balança de plataforma de 1 tonelada normalmente utiliza 4 células de carga em viga em balanço dispostas nos quatro cantos:

Capacidade por sensor: 500 kg cada (4 × 500 kg = 2 t no total, deixando uma margem de segurança de 50%).

● Os 4 sensores são ligados em paralelo, com os sinais agregados numa caixa de junção.

● Potenciômetros ajustáveis dentro da caixa de junção são usados para correção de erro por canto.

● A saída é alimentada num indicador de pesagem, que exibe o peso após conversão A/D e calibração.

Processo de Calibração: Ajuste do zero sem carga → Aplicar pesos-padrão de ensaio → Inserir o valor do peso → O indicador calcula automaticamente o coeficiente de calibração.