Célula de carga Wipotec –
mais que uma célula de pesagem

Tanto as células de carga quanto as células de pesagem são usadas para medir o peso; elas são diferentes em seu projeto técnico. A versão com célula de pesagem baseia-se na medição com um medidor de tensão montado em um elemento de mola. Esse princípio é usado quando o fator tempo desempenha uma função subordinada na medição de peso, como em balanças usadas no setor de varejo. Se for necessário pesar produtos em um processo de produção automatizado e, muitas vezes, muito rápido, são usadas células de carga que funcionam com base no princípio de restauração de força eletromagnética (EMFR). Eles fornecem medições de peso precisas, mesmo em altas velocidades. É possível medir pesos tão baixos quanto um (micro)grama ou (mili)grama mas também a partir de 50 kg ou 200 kg, por exemplo.

O projeto clássico de uma célula de carga mecatronicamente complexa (EMFR) é composto pelo mecanismo de balança, um indicador de posição, um controlador, um acionamento eletromagnético (bobina e ímã permanente) e uma unidade de exibição. Por exemplo, um monobloco usinado em CNC, feito de alumínio, pode formar a base do projeto. A própria célula de carga pode ser comparada em sua funcionalidade a uma simples balança de feixe: se um peso for colocado em um lado do feixe (braço da bobina), uma bobina conectada ao lado oposto do feixe de pesagem tentará se mover para fora do campo magnético do ímã. Um feixe fotoelétrico (indicador de zero) detecta esse desvio e a quantidade exata de corrente necessária para equilibrar o feixe é transmitida pela bobina. Como a corrente é proporcional ao peso e pode ser medida por meio de um resistor, ela pode ser convertida em um sinal digital que é usado para processamento posterior. Esse princípio operacional garante que as células de carga que funcionam de acordo com o princípio de restauração de força eletromagnética garantam altas resoluções e boa repetibilidade em igual medida e tenham tempos de medição curtos. O sistema magnético e os componentes eletrônicos, como os circuitos de varredura, o controlador e as placas de filtro, bem como as interfaces de comunicação específicas, formam a base essencial para tempos de estabilização extremamente curtos e taxas de amostragem de 1 milissegundo, que são necessários principalmente em processos de pesagem altamente dinâmicos.nbsp
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Dependendo de seu design, as células de carga e/ou as células de pesagem são usadas em quase todos os setores. As tarefas de medição típicas para medidores de tensão são a aquisição do peso de um contêiner em uma base única ou a pesagem contínua, por exemplo, para registrar a entrada e a saída de um material para dentro ou para fora de um contêiner (tanque de armazenamento) usando uma célula de pesagem, como é exigido no setor químico, entre outros. A pesagem dinâmica e a determinação do peso de medicamentos difíceis, alimentos sensíveis ou dos menores componentes eletrônicos usando células de carga baseadas em EMFR podem ser encontradas em todos os lugares na indústria de manufatura onde os menores pesos estão correlacionados com as maiores velocidades de produção, como no setor automotivo, na produção de eletrônicos, na indústria farmacêutica, na produção de alimentos ou na tecnologia aeroespacial.

As células de pesagem são fornecidas em vários modelos diferentes. As células de carga Wipotec são sistemas eletromecânicos, geralmente com processamento de sinal digital (eletrônica de avaliação), usados para medir forças ou pesos. Nós as usamos para fabricar dispositivos de pesagem (balanças). Dependendo do tipo de balança, seja ela de plataforma, de piso, de mesa ou estática, de controlador de peso ou de captura de peso, há diferentes tipos de células de carga otimizadas para a aplicação específica da balança. Os parâmetros importantes são a precisão, a velocidade e o tipo (tensão, compressão, dinâmica, estática), bem como a quantidade de carga.

Os objetos a serem pesados passam por balanças dinâmicas, como controladores de peso e balança separadora, em alta velocidade. Portanto, eles exigem células de carga EMFR que não apenas pesam com precisão, mas também fornecem resultados em um tempo muito curto. Isso significa que, além da precisão, a velocidade é o parâmetro de aplicação mais importante. Essas células de pesagem, que incluem as células de carga Wipotec, são geralmente construídas com base no princípio de restauração de força eletromagnética (EMFR). As células de carga Wipotec consistem em um monobloco de alumínio fresado. Elas não têm um elemento de mola que se deforma sob carga, mas se baseiam em uma balança de feixe mecânico. Sua deflexão mínima é compensada eletricamente de maneira dinâmica. As células de carga Wipotec fornecem resultados de pesagem altamente precisos em um tempo muito curto. Montadas sob as plataformas, elas atuam como células de pesagem de ponto único EMFR para medir a carga de compressão exercida. Quando montadas de cabeça para baixo, também podem medir as forças de tensão.

As balanças dinâmicas, em particular, muitas vezes precisam lidar com vibrações causadas pelo movimento dos objetos a serem medidos ou por máquinas nas proximidades. A tecnologia de compensação de vibração da Wipotec, AVC (Compensação ativa de vibração), instalada como um sensor independente ou na própria célula de carga, corrige isso. A AVC filtra com eficácia os choques e as vibrações em todos os três eixos espaciais sem perda de tempo ou precisão.

A faixa de carga e a precisão da medição e, com frequência, também o tamanho ou a direção de montagem, são parâmetros de aplicação importantes para balanças estáticas, nas quais os objetos a serem pesados estão mais ou menos em repouso. As balanças geralmente têm um elemento de mola; o efeito da força mecânica causa sua deformação. Os medidores de tensão, montados no elemento da mola, detectam o tamanho da deformação e a convertem em um sinal elétrico. Um elemento de mola comumente usado em células de carga de feixe de flexão é o feixe de flexão dupla, enquanto as células de carga de feixe de cisalhamento são adequadas para cargas mais altas. Os elementos de mola do tipo coluna, deformados por compressão, são chamados de células de carga de força de compressão (compressão). As células de pesagem de ponto único são montadas abaixo da plataforma. Os elementos de mola em forma de S são usados sempre que as forças de tensão precisam ser medidas.

As células de pesagem digitais são um tipo especial de célula de pesagem usada para fabricar dispositivos de pesagem, ou seja, para pesagem com balanças. As células de pesagem digitais consistem em processamento de sinal digital e eletrônica de avaliação. Dois designs predominam quando se trata de células de pesagem digitais: um deles tem um elemento de mola cuja geometria muda ligeiramente sob o efeito do peso. Os medidores de tensão detectam a deformação elástica nessas células de pesagem digitais e as convertem em um sinal elétrico. O segundo princípio de projeto usa uma balança de feixe mecânico, cuja deflexão é compensada eletrodinamicamente por meio de uma bobina de êmbolo. Seus tempos de medição são significativamente mais curtos do que os das células de pesagem digitais que operam com medidores de tensão.

As células de carga digitais da Wipotec operam de acordo com o princípio de restauração de força eletromagnética (EMFR). A restauração da força eletromagnética de uma balança de feixe mecânico funciona com deflexão mínima do feixe de pesagem, resultando em um tempo de estabilização extremamente curto. Isso facilita a avaliação do peso suportado de maneira confiável e em um tempo muito curto. O processamento de sinal digital combinado com reguladores de posição ultraprecisos possibilita intervalos de varredura de um milissegundo e, portanto, o uso de células de carga em processos industriais de alta velocidade. Eles são particularmente comuns nos setores farmacêutico, de saúde e de cosméticos, bem como no setor de alimentos e na fabricação de produtos químicos. Nos processos de enchimento, eles são usados especialmente na área de construção e materiais minerais. As altas velocidades também são importantes para os serviços de correio, expresso e de encomendas (CEP, em inglês), no negócio de pedidos por correio e na intralogística. As interfaces digitais das células de carga digitais são projetadas para comunicação com todos os sistemas de controle e fieldbus do mercado. O portfólio de células de carga digitais da Wipotec abrange um espectro de medição de um micrograma a 120 quilogramas.

As células de carga digitais são usadas em controladores de peso e balanças separadoras, bem como em scanners de raios X e dispositivos combinados que unem tecnologia de pesagem com sistemas de raios X (Weigh and Ray). Todos esses sistemas são projetados para altas velocidades de produção. Outras áreas de aplicação são os sistemas de rastreamento e acompanhamento para serialização farmacêutica e aplicações em logística. Em combinação com detectores de metais, eles formam combinações de controlador de peso e sistema de detector de metais que economizam espaço. As células de carga digitais da Wipotec também são integradas como componentes de fabricantes de equipamentos originais (OEM) em máquinas de embalagem e enchimento.

A Wipotec também oferece células de carga digitais com design Wash Down. As versões especiais são adequadas para uso em áreas potencialmente explosivas ou são equipadas com AVC (Compensação ativa de vibração).

Células de carga digitais de múltiplas pistas

Do ponto de vista da pesagem, as células de carga digitais de múltiplas pistas da Wipotec podem ser fornecidas com componentes eletrônicos instalados em um compartimento separado. Especialmente em aplicações de múltiplas pistas, isso evita a geração de calor, que é prejudicial para a pesagem rápida e altamente precisa. Portanto, não é necessário um resfriamento complexo.

Como alternativa à caixa eletrônica, as células de carga Wipotec podem ser operadas em componentes do sistema MMS2 (MMS2 = Sistema modular de múltiplas pistas). Todos os componentes são projetados com proteção IP65 e não precisam ser instalados em um gabinete de controle separado.

Se as células de carga Wipotec de múltiplas pistas digitais forem projetadas como sistemas modulares de múltiplas pistas (MMS2), elas poderão ser configuradas individualmente. Um sistema modular no nível da pista possibilita ao usuário criar uma configuração compacta de módulos de pista, com os módulos eletrônicos para as células de carga e o sensor de AVC montados na parte superior. Um módulo básico adicional fornece todas as conexões para tensão operacional, fieldbus e interfaces de análise. As interfaces digitais suportam todos os sistemas de fieldbus comuns.

As células de carga digitais de múltiplas pistas podem ser equipadas com AVC (Compensação ativa de vibração), fornecendo, assim, valores de medição confiáveis e precisos, mesmo quando expostos a vibrações severas, como geralmente ocorre em fábricas de produção de múltiplas pistas e de movimento rápido. Você não precisará de um quadro de escala separado com a tecnologia AVC. As células de carga digitais de múltiplas pistas estão disponíveis com saída de carga na frente ou na parte superior.

As células de pesagem de ponto único são projetadas principalmente para uso em balanças de plataforma com uma ou mais células de carga. Elas são empregadas com frequência nos setores alimentício e farmacêutico para processos de enchimento, embalagem ou pesagem, onde o foco está nas altas velocidades de pesagem, na robustez e nas opções de limpeza fácil. Com baixa carga nominal, as células de pesagem de ponto único devem ser capazes de fornecer resultados rápidos para aplicações dinâmicas, a fim de serem usadas em linhas de produção de alta velocidade de empresas produtoras de alimentos ou em sistemas de alta velocidade da indústria farmacêutica. No setor de mobilidade elétrica, as células de pesagem de ponto único são usadas para pesar componentes de baterias, mas também produtos farmacêuticos no setor de saúde. Os produtos já embalados são verificados quanto à integridade. No setor químico, as células de pesagem de ponto único monitoram os processos de fabricação ou enchimento. Nas balanças de esteira, elas são usadas para determinação dinâmica de peso, por exemplo, na medição contínua de produtos a granel.

As células de pesagem de ponto único EMFR, com seu design compatível com GMP, são especialmente adequadas para uso em aplicações dinâmicas de fábricas de produção farmacêutica e nos setores alimentícios. Projetadas de acordo com o princípio de compensação de força eletromagnética, as células de pesagem de ponto único são muito compactas e, portanto, adequadas para instalação em aplicações de múltiplas pistas ou sempre que forem necessários tamanhos pequenos ou curtas distâncias entre os centros das pistas. Como componentes de instalação prontos para conexão, as células de carga fornecem valores de peso final por meio de uma interface CAN como padrão. Outras interfaces compatíveis são EtherNet/IP, EtherCAT, Profinet IO e Powerlink.

Células de pesagem de tensão (força de tensão)

Com as células de pesagem, a carga geralmente é aplicada de cima para baixo. As células de carga da Wipotec, no entanto, operando com base no princípio de restauração de força eletromagnética (EMFR), também podem ser usadas para medir forças de tensão. A aplicação de carga de cima é então substituída pela força de tensão de baixo. Para medir cargas de tensão, as células de carga Wipotec são montadas de cabeça para baixo. O produto a ser pesado pode então ser suspenso diretamente da célula de carga na direção da carga.

As células de pesagem de tensão (força de tensão) são usadas para tarefas de pesagem estática no setor de processos e para aplicações de transporte e dosagem de alta precisão. Isso inclui a medição do nível de enchimento de contêineres suspensos. Com as interfaces adequadas, os componentes eletrônicos de pesagem fornecem resultados de pesagem digital para os sistemas de gerenciamento de processos mais comuns.

Células de pesagem de compressão

As células de pesagem de compressão estão entre os tipos mais comuns de células de pesagem. As células de pesagem de compressão geralmente são posicionadas sob o objeto a ser pesado. Nas células de carga Wipotec que medem cargas de compressão, a carga de compressão atua em um lado de uma balança de feixe mecânico. O outro lado do braço da alavanca é fixado por uma bobina de êmbolo. A corrente necessária para compensar o braço de alavanca é proporcional à carga de compressão. Convertido em um sinal digital, ele é processado em um sistema eletrônico de avaliação digital. Com taxas de amostragem de 1.000 valores medidos por segundo, as células de carga Wipotec estão entre as células de carga de compressão EMFR mais rápidas para uso industrial.

Devido ao seu princípio de funcionamento, as células de carga Wipotec que medem cargas de compressão oferecem altas resoluções e boa repetibilidade com os menores tempos de medição. Um peso de teste integrado possibilita uma autoverificação a qualquer momento para verificar a funcionalidade da célula de pesagem EMFR. Dependendo da especificação, as células de pesagem de compressão EMFR da Wipotec também atendem às especificações Wash Down de acordo com as normas IP65 e IP69K. As células de carga Wipotec podem medir com precisão forças de peso muito pequenas. Portanto, elas também são usadas em balanças de precisão, bem como em balanças analíticas e microbalanças.