NT Utilisation Capteurs Pesage F 1020
NT Utilisation Capteurs Pesage F 1020
NT Utilisation Capteurs Pesage F 1020
Utilisation
des capteurs de pesage
Technologie
Principe de fonctionnement
Mise en œuvre
Page 2/78 NT-UTILISATION CAPTEURS PESAGE-F-1020
Sommaire
1. Introduction............................................................................................................................... 4
2. Principe des capteurs de pesage........................................................................................... 5
2.1. A propos des capteurs de pesage ............................................................................................. 5
2.2. Notions de base sur les jauges de contrainte ............................................................................ 5
2.3. Montage en pont de Wheatstone .............................................................................................. 6
2.4. Application aux capteurs de pesage ........................................................................................ 6
3. Type de capteurs de pesage .................................................................................................. 8
3.1. Capteurs à point d’appui central ............................................................................................... 8
3.2. Capteurs de pesage en flexion ................................................................................................. 10
3.3. Capteurs de pesage en cisaillement ....................................................................................... 12
3.4. Capteurs en traction ................................................................................................................... 16
3.5. Capteurs de pesage en compression, colonne ..................................................................... 17
3.6. Capteurs de pesage en compression, galette ....................................................................... 20
3.7. Axes dynamométriques .............................................................................................................. 23
4. Caractéristiques des capteurs de pesage........................................................................... 26
4.1. Caractéristiques en métrologie légale ..................................................................................... 26
4.2. Caractéristiques de capacité ................................................................................................... 28
4.3. Caractéristiques métrologiques ................................................................................................ 29
4.4. Caractéristiques électriques ...................................................................................................... 30
4.5. Niveau de protection environnemental ................................................................................... 31
5. Concevoir un système de pesage ....................................................................................... 32
5.1. Compression versus traction ...................................................................................................... 32
5.2. Kits de montage en compression .............................................................................................. 33
5.3. Performance d’un système de pesage .................................................................................... 38
5.4. Combien de capteurs de pesage ? ......................................................................................... 39
5.5. Compatibilité des parties d’un système de pesage ............................................................... 40
5.6. Déterminer la précision du système .......................................................................................... 41
5.7. Emplacement des capteurs ...................................................................................................... 44
5.8. Introduction de la charge .......................................................................................................... 46
5.9. Intégrité structurelle ..................................................................................................................... 47
5.10. Dispositifs anti-soulèvement ....................................................................................................... 50
5.11. Dispositifs de stabilisation ............................................................................................................ 51
5.12. Système de pesage sur pivots ................................................................................................... 54
5.13. Connexion de tuyaux ................................................................................................................. 56
5.14. Facteurs environnementaux ...................................................................................................... 58
5.15. Etalonnage ................................................................................................................................... 63
6. Câblage électrique................................................................................................................ 66
6.1. Considérations générales ........................................................................................................... 66
6.2. Capteurs de pesage 4 ou 6 fils .................................................................................................. 66
6.3. Connexion de plusieurs capteurs de pesage .......................................................................... 67
6.4. Extension de câble ...................................................................................................................... 68
6.5. Mise à la terre et blindage ......................................................................................................... 68
7. Dépannage des capteurs de pesage .................................................................................. 69
7.1. Diagnostic général ...................................................................................................................... 69
7.2. Procédure de test des capteurs de pesage............................................................................ 70
8. Annexes .................................................................................................................................. 73
8.1. A FAIRE & A NE PAS FAIRE à propos des capteurs de pesage .............................................. 73
8.2. Indices de protection selon EN60529 ........................................................................................ 74
8.3. Indice de protection IP69K selon DIN40050 .............................................................................. 74
8.4. Charte de résistance à la corrosion .......................................................................................... 75
8.5. Consignes de sécurité ................................................................................................................. 76
Notes ............................................................................................................................................... 77
L’objectif de ce guide est de vous apporter une vue d’ensemble sur les capteurs de pesage pour vous
aider à concevoir un système de pesage adapté à vos besoins spécifiques.
Les capteurs de pesage sont conçus pour la mesure de force ou de poids dans des conditions
défavorables diverses. Constituant non seulement la partie essentielle d’un système électronique de pesage, ils
en sont aussi la partie la plus vulnérable.
Afin de profiter au maximum des avantages procurés par un capteur de pesage, l’utilisateur doit avoir un
minimum de connaissance de la technologie, du processus de fabrication ainsi que du mode de
fonctionnement de ce dispositif unique. Il est impératif que l’utilisateur sélectionne le capteur de pesage
adapté à l’usage pour lequel il est destiné en prenant les précautions nécessaires à sa pérennité.
La sélection d’un capteur de pesage, pour un fonctionnement sans problème, concerne principalement
les caractéristiques de capacité, classe de précision, et niveau de protection environnemental. Il devrait aussi
être considéré que chaque principe de mesure offre des avantages différents en matière de capacités de
surcharge, ou de facilité de montage.
Si, à une quelconque étape de la conception de votre système de pesage, vous avez des questions,
n’hésitez pas à nous contacter pour toute assistance. Chez SCAIME, nous nous engageons pour vous apporter
exactement ce dont vous avez besoin, quand vous en avez besoin.
• Indique une information utile : Signifie qu’un conseil ou une information importante à propos du
produit ou de son maniement est donné.
Les jauges de contrainte permettent de mesurer de faibles déformations. De fait, elles ne servent que
dans le domaine élastique. On définit la déformation ou « extension » par :
∆𝒍
𝒆=
𝒍𝟎
avec :
- l0 est la longueur initiale de la jauge
- Δl est la variation de la longueur sous charge
Cet allongement relatif est assimilé à la déformation. Les valeurs de déformation étant très faibles, elles
sont exprimées en 𝝁𝒅𝒆𝒇 = 𝒆 × 𝟏𝟎𝟔
En remplaçant l'une des résistances d'un pont de Wheatstone par une jauge de contrainte, nous pouvons
facilement mesurer la variation de VOUT et l'utiliser pour évaluer la force appliquée
Les capteurs ont souvent une alimentation comprise entre 3 et 15 Volts. Le signal de sortie du capteur dépend
de sa construction, mais il est généralement compris entre 0 à 50 mV.
Le signal de sortie des capteurs est exprimé en millivolts par Volts (mV/V). Cela signifie que pour chaque
Volt d’alimentation appliqué sur le capteur, il en résultera une tension proportionnelle exprimée en millivolts.
Cette valeur est appelée la sensibilité du capteur. La sensibilité est généralement comprise entre 1mV/V et
3mV/V.
Dans cet exemple :
• Un capteur a une capacité de 2kg et une sensibilité de 2mV/V.
• L’indicateur de poids alimente le capteur en 5 Volts.
Le signal de sortie, quand une masse de 2 kg est appliquée sur le capteur, est de 10mV.
• Le capteur doit être fixé au niveau des trous de montage, comme une poutre en
porte-à-faux.
• Le capteur doit être fixé en respectant les couples de serrage recommandés, sur
une base métallique solide qui ne fléchie pas sous charge. La surface de cette
base doit être usinée et parfaitement plane.
3.2.1. Principe
La flexion, en tant que principe de mesure, offre une excellente linéarité. Les barreaux en flexion génèrent
de hauts niveaux de contraintes à des forces relativement faibles impliquant une déformation supérieure aux
autres principes de mesures. En conséquence, un capteur en flexion soumis à une surcharge statique
importante pourra être facilement protégé par un dispositif de butées mécaniques. Les capacités de
surcharge dynamique sont également excellentes grâce à cette déformation importante.
Les capteurs en flexion peuvent être utilisés pour la construction de plates-formes de pesage, le pesage
de petites trémies, bandes peseuses, doseurs ainsi que pour d’autres applications de haute précision.
Les capteurs en flexion sont souvent utilisés pour des capacités variant de 5kg à 500kg.
• Le capteur et plus spécialement les parois des soufflets doivent être manipulés avec soin.
• Ne pas surcharger le capteur, même pour une courte durée. Pendant la manipulation et
le montage des capteurs de faible capacité nominale, les valeurs limites acceptables
seront rapidement atteintes.
• Le positionnement du capteur doit être horizontal, sur une surface pleine, plane et
parfaitement propre, comme la base du capteur.
• Ne jamais charger dans une direction opposée à la direction mentionnée (voir fiche
technique).
• Les capteurs doivent être fixés fermement aux éléments de montage. Référez-vous à la
fiche technique pour les couples de serrage recommandés.
SCAIME propose différents accessoires de montage adaptés à diverses situations afin de minimiser les
effets néfastes causés par l’introduction de charges ou les facteurs environnementaux.
Caractéristiques principales
Fonctions
Amortissement ⚫ - ⚫⚫⚫ -
vibrations
Anti-soulèvement - - ⚫ ⚫⚫⚫⚫
Les capteurs en cisaillement sont souvent utilisés pour des capacités de 300kg à 5 000kg.
Caractéristiques principales
Fonctions
Amortissement ⚫ ⚫⚫ ⚫⚫⚫⚫ -
vibrations
Anti-soulèvement - ⚫ - ⚫⚫⚫⚫
3.4.1. Principe
Ces capteurs sont généralement utilisés en traction (mais peuvent être utilisés en compression). Le
capteur en traction utilise le principe de mesure par flexion ou cisaillement. La force doit être appliquée
verticalement et doit passer par le centre du capteur.
Les capteurs en traction sont utilisés pour le pesage de cuves, les contrôleurs de traction, les limiteurs de
couples et autres applications.
Les capteurs en traction sont généralement utilisés pour des capacités de 25kg à 5 000kg.
3.5.1. Principe
Bien que son concept soit simple, le capteur de pesage en compression à colonne possède des
spécificités qui rendent sa conception et sa fabrication complexes. La colonne en elle-même doit être
suffisamment longue et de section régulière, pour permettre un champ de déformation uniforme. Les capteurs
à colonne sont intrinsèquement non-linéaires lors de leur déformation sous une charge. Cette non-linéarité doit
donc être compensée par des jauges semi-conductrices spécifiques.
Pour ce type de capteur, la quantité de mouvement accumulée est moins importante qu’avec les
capteurs en barreaux. Par conséquent, les capacités de surcharge sont excellentes. Néanmoins, la flexion
relativement faible rend ce type de capteur plus sensible aux chocs.
Ils offrent une grande précision et sont donc idéalement utilisés pour les ponts-bascules ou le pesage de
cuves lorsqu’une grande précision est requise.
Les capteurs à colonne sont généralement utilisés pour des capacités variant de 5t à 200t.
SCAIME propose différents accessoires afin de minimiser les effets parasites causés par l’introduction de
charges ou les facteurs environnementaux.
Caractéristiques principales
Fonctions
Réglage en - - - -
hauteur
Amortissement - - - -
vibrations
Anti-soulèvement ⚫ ⚫ ⚫ ⚫⚫⚫⚫
Maintien sans - - - -
capteur
• Les plaques de base et de charge doivent reposer sur une plaque d’acier. Ces surfaces de montage
doivent avoir une planéité <2/1000 et une horizontalité <4/1000.
• Les capteurs doivent être placés en position verticale et sur le même niveau
horizontal.
• Le déplacement latéral maximal autorisé ou la pente maximale ne doivent pas
être dépassés.
• Les plaques doivent être alignées de manière à ce que la partie plate du dispositif anti-rotation soit
parallèle au sens de circulation principale sur le pont-bascule .
• Pour protéger les surfaces porteuses des saletés, nettoyer et graisser les éléments .
Les capteurs en galette sont utilisés pour des capacités allant de 5t à 1000t
Pesage de silos
Caractéristiques principales
Fonctions
Réglage en hauteur - - - -
Amortissement - - - -
vibrations
Pour répondre à cette exigence, SCAIME a fait certifier son système qualité selon la norme EN1090 en
classe d’exécution EXC2. Cette classe implique que le processus complet, depuis la conception du produit
jusqu'à sa livraison, soit pris en compte dans cadre d'un système qualifié et documenté.
Les axes dynamométriques sont conçus pour diverses applications comme le remplacement direct de
manilles ou d’axes pivotants. Leur principal avantage est qu’ils ne nécessitent pas de modification de la
structure surveillée.
M16
Un axe dynamométrique doit être bloqué en position pour établir son orientation. Pour une mesure
précise, l’axe doit être maintenu pour éviter tout mouvement axial ou rotatif.
Un axe dynamométrique standard est conçu pour mesurer la force dans une seule direction. Il faut faire
attention quant à la position de montage de l’axe dynamométrique pour éviter les erreurs de mesure.
L’axe dynamométrique doit être libre de fléchir dans son support. Pour cela, vous devez vérifier les
éléments suivants :
L’OIML est une organisation intergouvernementale. Elle a été créée pour promouvoir
l’harmonisation globale des procédures de métrologie légale. L’OIML offre à ses membres
des lignes directrices pour l’élaboration de règlementations concernant la fabrication et
l’utilisation des instruments de mesure.
Un fabricant peut obtenir un certificat OIML indiquant qu’un instrument est conforme
avec les exigences des recommandations internationales de l’OIML. Pour le pesage, les
principales recommandations sont :
• OIML R60 : Liste des exigences relatives aux capteurs de pesage.
• OIML R76 : Exigences relatives aux instruments de pesage à fonctionnement
non automatique.
• OIML R51 : Exigences relatives aux instruments de pesage à fonctionnement
automatique de type trieur-étiqueteur
• OIML R61 : Exigences relatives aux instruments de pesage à fonctionnement
automatique de type doseuse pondérale
Pour les applications de pesage commercial ou pour le contrôle des procédés de fabrication, la
classe III, de 500 à 10 000 divisions, est la plus communément utilisée.
C - Moyenne 10 000
D - Ordinaire 1000
Un capteur de pesage est classé par une lettre (de A à D) et par nombre maximal d’échelons (nmax),
exprimé par unité de 1 000. Par exemple, C3 représente la classe C avec 3000 divisions OIML.
Les capteurs de pesage à jauges de contrainte atteignent facilement une classe d’exactitude C ou D.
Ils permettent donc la construction d’instruments de pesage de classe III ou IIII adaptés aux
applications de pesage industriel et commercial
Ces capteurs convainquent par leur prix intéressant, leur précision, leur fiabilité et leur longue durée
de vie. En outre, ils exigent peu d'espace pour le montage et sont donc faciles à installer.
• Non-linéarité : C’est l’écart entre, la courbe d’étalonnage croissante, et la courbe idéale qui passe
par zéro et par la valeur de tension de sortie de la charge nominale.
• Hystérésis : C’est la différence entre les valeurs de signaux de sortie pour la même charge, une
valeur étant obtenue en augmentant la charge (en partant de zéro), l’autre étant obtenue en
diminuant la charge (en partant de la charge nominale).
• Effet de la température sur le zéro : C’est la variation de signal pour la charge morte, due à un
changement de température ambiante. En métrologie légale, cette variation de signal doit être
PLC xVmin pour une variation de température de 5°C dans la plage de température compensée.
• Plage de température compensée : Sans tenir compte des effets de la température sur le Zéro,
plage de température dans laquelle le signal de sortie est compensé pour ne pas être affectés par
une erreur supérieure à l’emt.
• Une erreur courante consiste à penser que le signal du capteur reste dans l’emt sur toute la
plage de température compensée, sans réinitialisation du Zéro.
• La variation thermique du Zéro est bien compensée sur toute la plage de température
compensée, mais on ne reste dans l’emt (VminXPLC) que pour une variation de 5°C
comprise dans la plage complète.
Fermé IP67
Les paragraphes suivants montrent ses dispositifs pour les principaux kits de montage SCAIME.
STABIFLEX pour capteur F60X STABIFLEX avec stabilisateur pour capteur SK30X
Le Kit de montage STABIFLEX est un montage auto-centreur intégrant un dispositif à cuvette et bille qui
offre les meilleurs résultats de pesage pour une grande variété d'applications.
Le kit est également équipé de deux butées limitant les déplacements verticaux et horizontaux de la
plaque supérieure (récepteur de charge). Ces dispositifs font office de protection anti-renversement et de
protection contre les forces horizontales accidentelles.
Le kit STABIFLEX peut être utilisé pour les applications statique ou dynamique, en présence de
forces horizontales, de connexions de tuyaux flexibles, avec contraction/dilatation thermique,
et quand la précision recherchée est élevée.
Plaque de charge
Plaque de base
Les Kits de montage RUBBERKIT ET ISOFLEX sont des montages à fixation rigide. Le dispositif de transmission
de charge est un assemblage boulonné orientable, entre le récepteur de charge et le capteur de pesage.
Ces kits intègrent des élastomères pour l’amortissement des chocs et vibrations.
Les kits RUBBERKIT et ISOFLEX peuvent être utilisés pour les applications statique ou dynamique,
en présence de forces horizontales, de connexions de tuyaux, mais avec une faible
contraction/dilatation thermique.
Dispositif de fixation
rigide orientable
Le Kit de montage QUICKFIT est un montage auto-centreur assurant une introduction de charge précise
pour un niveau élevé de précision dans une grande variété d'applications.
Le dispositif de transmission de charge est un pilier à bout phérique maintenu et articulé dans le capteur.
Ce pilier est vissé sur une plaque de charge réglable en hauteur et intègrant un assemblage élastomère pour
l’amortissement des vibrations.
Le kits QUICKFIT peuvent être utilisés pour les applications statique ou dynamique, en présence
de forces horizontales, de connexions de tuyaux, avec contraction/dilatation thermique.
Dispositif de réglage en
hauteur
Dispositif auto-centreur
avec pilier à bout
sphérique
SILOSAFE pour capteur R10X SILOSAFE avec stabilisateur pour capteur R10X
Stabilisateur
en option
Sécurité de
rupture
capteur
Plaque de base
Le Kit peut être équipé de un ou deux stabilisateurs pour éviter le déplacement horizontal
unidirectionnel. Chaque stabilisateur se compose de rotules à embouts réglables qui raccordent la plaque
supérieure (récepteur de charge) à la plaque de base par l’axe de butée anti-soulèvement.
Les stabilisateurs peuvent être utilisés dans trois cas :
4. Pour stabiliser un système dynamique lorsque la pesée doit avoir lieu pendant le
fonctionnement d'un grand mélangeur.
5. Pour stabiliser un système lorsque le temps de stabilisation est critique
6. Pour stabiliser un système dynamique et protéger les tuyaux raccordés de la rupture.
5.3.1. Résolution
La résolution est la plus petite variation de poids qu’un système de pesage peut détecter. Elle est
mesurée en nombre d’incréments (ou d’échelons).
La résolution n’a pas de sens pour un capteur analogique, elle dépend uniquement de la capacité de
l’électronique de conditionnement à détecter une variation de signal du capteur.
Pour de nombreuses applications nécessitant un traitement de la mesure telles que le filtrage
numérique, la détermination de la stabilité de la mesure, le calcul d’un résultat de pesage à la volée ou l’arrêt
dune remplissage pondéral, l’électronique de pesage doit être capable de gérer une très petite résolution,
comme 0,01kg. Néanmoins, cela ne signifie pas que la précision du système est de 0,01kg.
En métrologie légale, pour ne pas tromper l’utilisateur, le résultat affiché ne peut dépasser la précision.
Par contre, pour le traitement de la mesure et la réalisation des fonctions, l’indicateur ou le transmetteur utilise
une résolution interne bien plus élevée, généralement 10X la résolution d’affichage.
Répétabilité et Précision sont indissociables. Vous pouvez avoir un système répétable et non
précis, mais vous ne pouvez pas avoir un système précis s’il n’est pas répétable.
• Positionner si possible les capteurs de façon à ce que chaque capteur supporte une
partie équilibrée du poids.
𝑸 × (𝑻𝒂𝒓𝒆 + 𝑪𝑳𝑰𝑽𝑬 )
𝑪𝑳𝑪 ≥
𝑵
Avec :
- Tare : Tare à vide ou poids mort (kg)
- Clive : Charge maximale appliquée (kg)
- Q : Facteur de sécurité
- N : Nombre de capteurs
Il faut vérifier que le signal par échelon calculé soit supérieur au signal minimum par échelon de
l’indicateur (donnée de sa Fiche technique)
Exemple
Supposons qu’il s’agisse d’une cuve avec 4 capteurs 5 000kg (2 mV/V) relié à un
transmetteur de pesage eNod4.
Vous voulez peser jusqu’à 15 000 kg avec un échelon de 2 kg (7 500 échelons affichés).
Utilisez la formule pour déterminer le signal par échelon :
𝟐 𝐤𝐠 × 𝟐 𝐦𝐕/𝐕 × 𝟓 𝐕𝐃𝐂 × 𝟏𝟎𝟎𝟎
= 𝟏 µ𝐕
𝟓𝟎𝟎𝟎 𝐤𝐠 × 𝟒
Le signal minimum acceptable pour eNod4 est de 0.5µV microvolt par incrément. Le
signal de 1 µV issu de la formule est supérieur à 0.5 µV, vous serez donc capable d’afficher
des incréments de 2 kg.
𝑼𝑨𝑳𝑰𝑴
L’alimentation doit fournir une intensité : 𝑰𝑨𝑳𝑰𝑴 =
𝒁
Avec :
- UALIM est la tension d’alimentation des capteurs
Il faut vérifier que Z > Rmin (Impédance mini de l’indicateur), ou Ialim < Imax (Intensité maxi de
l’indicateur
Pour aider le concepteur dans cette analyse, Le guide d’évaluation ci-après synthétise, en
fonction de l’application et de la précision recherchée, les principaux paramètres à prendre en
compte pour la conception du système de pesage.
Données du système
Précision
Élevée Moyenne Faible Détection
recherchée
Précision du système
±0.01 à 0.03 ±0.03 à 0.1 ±0.1 à 0.5 > ±0.5
(% capacité)
Contrôle pondéral
Dosage - remplissage
Transfert de matière
Certification des
OIML C6, C3 OIML C3 OIML D1, non certifié Non certifié
capteurs de pesage
Plage d’utilisation
des capteurs 50 30 30 20
(% capacité nom.)
Dispositif de Auto-centreur
Auto-centreur Tous
transmission de Auto-centreur Glissement
charge Glissement Utilisation de pivots
Rigide
Faux capteurs ou
- - - Pour liquides / gaz
pivots
Paramètres d’installation
Raccordements
Flexibles Flexibles Flexibles ou rigides Flexibles ou rigides
tuyaux
Rigide Rigide
Structure Isolée des facteurs Isolée des facteurs Rigide Rigide
environnementaux environnementaux
Paramètres environnementaux
Plage de
Dans les limites de la Dans les limites de la Dans les limites de la Dans les limites de la plage
températures des
plage nominale plage nominale plage nominale de fonctionnement
capteurs
Non, Application Dans les limites du kit Dans les limites du kit de Dans les limites du kit de
Vent, courants d’air
intérieure de montage montage montage
Étalonnage
Masses étalon,
Masses étalon, Substitution / Transfert de
Procédure substitution / transfert Théorique
substitution de matière matière
de matière
Électronique
Certification
OIML 6000d OIML 3000d - -
Électronique
Filtrage numérique
Oui Si besoin Si besoin Non
avancé
𝑽𝒎𝒊𝒏(𝒔𝒚𝒔) = 𝑽𝒎𝒊𝒏(𝑳𝑪) × √𝑵
On calcule l’échelon du système rapporté au nombre maximum d’échelons des capteurs et à la
capacité de pesage du système :
𝐂𝐋𝐈𝐕𝐄
𝐞 (𝐬𝐲𝐬) =
𝐧𝐦𝐚𝐱
On vérifie la compatibilité des deux calculs :
Si e(sys) Vmin(sys), le résultat e(sys) (arrondi supérieur, multiple de 1, 2 ou 5) peut être choisit
comme échelon du système
Si e(sys) Vmin(sys), le résultat Vmin(sys) (arrondi supérieur, multiple de 1, 2 ou 5) peut être choisit
comme échelon du système
Exemple
Reprenons notre cuve de capacité 15 000 kg avec 4 capteurs 5 000 kg relié à un
transmetteur de poids eNod4.
La capacité de la cuve est de 15 000 kg
Nous voulons peser en métrologie légale nous recherchons le meilleur échelon possible
pour ce système.
Les données des capteurs sont : nmax = 3000 et Vmin=0,5kg
Le calcul de l’échelon minimum pour le système donne :
• Vmin(sys) = 0,5x√𝟒 = 1kg
Le calcul de l’échelon rapporté au nombre de divisions max et à la capacité donne :
• e(sys)= 15 000 / 3000 = 5 kg
Monter le dispositif sous les pieds est adapté. Néanmoins, la seconde option est préférable, étant
donné la stabilité naturelle offerte par un centre de gravité bas.
Le centre de gravité à
vide ou à pleine charge
doit rester dans la surface
de support des capteurs.
• Dans des conditions de pesage normales, il doit toujours exister une force descendante
sur tous les capteurs de pesage.
• Les stabilisateurs seront orientés de façon à supprimer les efforts horizontaux indésirables,
tout en autorisant la dilatation thermique de la structure.
Une force angulaire apparait lorsqu’une charge Une force d’excentration apparait lorsque
n’est pas verticalement appliquée sur le capteur. qu’une charge verticale est appliquée sur le
capteur ailleurs que sur la ligne centrale. Ce
problème peut être causé par une dilatation
thermique.
Des forces latérales et d’extrémité surviennent Une force de torsion apparait lorsqu’une charge
lorsque des charges horizontales sont appliquées latérale fait tourner le capteur. Cela peut être
sur les côtés et les extrémités du capteur. Ceci causé par une déflexion de la structure, des
peut être causé par une dilatation thermique, un effets dynamiques, mouvements thermiques ou
défaut d’alignement ou un mouvement dû à défauts d’alignement.
une charge dynamique.
Le montage de capteurs au milieu des barreaux Pour réduire la déformation, monter les capteurs
de support cause une déformation importante à côté des montants verticaux et maintenir
pour des charges importantes. chaque capteur avec poutres de même taille.
• Le schéma 1 montre comment un support peut se déformer quand un module de pesage y est fixé au
milieu. Si ce type de configuration ne peut pas être évité, il faut renforcer les barres de support pour éviter
les déformations.
• Les schémas 2 et 3 montrent des méthodes typiques de renforcements.
Exemple de méthode utilisée pour monter des capteurs près des montants verticaux
Montant vertical
• Ajouter des raidisseurs et des goussets pour éviter la torsion des barres sous charge.
Gousset
Raidisseur
• Cuve statique : Une cuve statique, horizontale ou verticale, sans mélangeur n'exige pas de
stabilisateurs. La seule opération de remplissage et de vidange n'exige pas l'emploi de stabilisateurs.
• Cuve, avec faible agitation : Certaines cuves sont équipées d’un mélangeur de faible puissance
pour su mélange de liquide. Cette application n'exige pas de stabilisateurs, même si le mélange a lieu
pendant le pesage.
• Cuve avec mélangeur, pesage statique : Ce type de balance est parfois soumis à des forces
dynamiques, mais pas pendant les pesées. Comme le mélangeur ne nuit pas aux résultats de pesage,
les stabilisateurs ne sont pas nécessaires.
• Doseuse : Certaines Doseuses intègrent des vibrateurs pour faciliter leur vidange. À l'ouverture et à la
fermeture, les portes peuvent causer des chocs supplémentaires. Tant que les forces ne surviennent pas
pendant la pesée, une Doseuse n'exige pas de stabilisateurs.
• Convoyeur, faible vitesse : Dans les applications de pesage de convoyeur à faible vitesse
(généralement à capacité élevé) où le temps de stabilisation n'est pas critique, il est possible de laisser
la structure se rétablir après des chocs horizontaux. Si la plateforme subit occasionnellement des chocs
importants, Il est préférable d'utiliser des kits avec butées latérales intégrées.
• Cuve avec mélangeur tuyaux rigides : Lorsqu'une cuve est équipée d'un puissant mélangeur et de
tuyaux rigides, l'oscillation de la cuve peut provoquer des ruptures de fatigue dans les tuyaux. Les
stabilisateurs permettent de maintenir la cuve et empêcher la détérioration des tuyaux.
• Mélangeur horizontal : Dans cet appareil un agitateur tourne dans une cuve horizontale. Il sert à
mélanger des ingrédients pour créer des pâtes. Il faut s'attendre à de fortes vibrations en raison de la
nature des opérations, il est donc recommandé d'utiliser des stabilisateurs.
• Convoyeur à grande vitesse : Les convoyeur à vitesse et capacité élevées ne sont pas courant. Si la
durée de stabilisation est critique pour ce type d'application, il est conseillé d'utiliser des stabilisateurs
pour maintenir le convoyeur en place.
• Un système anti-soulèvement
doit être installé si les kits de
montage n’incluent pas ce
dispositif.
𝐃 × 𝐅𝐓𝐨𝐭𝐚𝐥
𝐅𝐋𝐂 =
𝐋
• La cuve doit être symétrique par rapport à la ligne verticale passant par le centre de
gravité du contenu.
• La cuve se situe en milieu intérieur et n’est pas soumise à la force du vent.
• La cuve doit reposer sur trois ou quatre points d'appui seulement
• La distance, entre le capteur réel et celui qui est factice (L), doit être le plus grand
possible.
𝟎, 𝟔 × (𝐃𝟒 − 𝐝𝟒 ) × 𝚫𝐡 × 𝐄
𝐅=
𝐋𝟑
Avec :
- D = Diamètre extérieur du tuyau (mm)
- d = Diamètre intérieur du tuyau (mm)
- E = Module de Young (pour de l’acier : 210.000
N/mm2, pour du cuivre : E= 110.000 N/mm2)
Les tuyaux doivent être en mesure de réduire les forces indésirables sur la cuve. Cela est d'autant plus
important que les exigences de précision sont importantes.
Vous trouverez ici des directives générales à suivre pour la conception d'un système de tuyauterie :
• Ne pas relier les tuyaux à une mezzanine, un étage ou à une structure qui bouge indépendamment du
réservoir.
• A la place, attacher les tuyaux à une structure pour que le tuyau bouge de la même manière que le
réservoir.
Effet du vent
L’effet causé par le vent sur un système de pesage
impose de choisir la bonne capacité pour le capteur, et de
déterminer le meilleur montage à utiliser pour des
applications à l’extérieur.
Ces effets sont complexes et dépendent de facteurs
comme le degré d’exposition, la topographie locale, et la
vitesse maximale du vent.
Le vent frappant une cuve ou un silo exposé va générer une force latérale qui cause un moment de
retournement et une force verticale inférieure.
• Quand le silo est vide : La force du vent peut être suffisamment forte pour renverser la structure.
• Quand le silo est plein : La force réactionnelle de retournement combinée au poids total du silo
peut générer des surcharges.
Exemple
Caractéristiques
- V = 30m/s
- h = 10m
- d = 3m
- A= h x d
𝑭 = 𝟎, 𝟓 × 𝟏, 𝟐𝟗𝟑 × 𝟎, 𝟖 × 𝒉 × 𝒅 × 𝑽𝟐
F = 13960 N
La force du vent génère un moment de retournement, qui sera contrebalancé par un moment de
réactivité des capteurs.
𝑭×𝒃
𝑭𝑶𝑽 =
𝒂
Avec :
- F : Force horizontale due au vent
- a : Distance entre les capteurs
- b : Hauteur à laquelle le vent agit
En utilisant la force du vent précédemment calculée, 13960 N et une valeur pour b équivalant à la moitié
de la hauteur du silo :
𝟏𝟑𝟗𝟔𝟎 × 𝟓
𝑭𝑶𝑽 = = 𝟐𝟑𝟑𝟎𝟎 𝑵 = 𝟐𝟑𝟖𝟎 𝒌𝒈
𝟑
Conclusion
• Dans le cas d’un silo vide, Une protection anti-soulèvement doit être envisagée si le poids mort du
silo pour chaque capteur est inférieur à 2380 kg.
• Dans le cas d’un silo plein, Il faut ajouter 2380 kg à la capacité calculée pour le capteur.
(𝟏 + 𝟐𝑯) × 𝑲)
𝑾𝟏 × (𝟏 + √ ) + 𝑾𝟐
𝑾𝟏 + 𝑾𝟐
Avec :
- W1 = Poids de l’objet ayant chuté (kg)
- W2 = Poids mort (kg)
- K = Élasticité du capteur : Capacité nominale divisée
par la déflexion du capteur à capacité nominale
(kg/m).
- H = Hauteur de l’objet ayant chuté
5.14.3. Vibration
Causées par l’environnement proche ou par l’agitation d’un mélangeur, des vibrations peuvent
provoquer des parasites sur le signal émis par le capteur.
Certaines électroniques SCAIME (eNod par exemple) intègrent de puissants systèmes de filtrage qui
peuvent éliminer les effets des vibrations. Vous devez néanmoins prendre des mesures pour réduire les
vibrations internes ou externes que l'électronique est incapable d'éliminer.
Maintenance préventive
La maintenance préventive est souvent négligée par les utilisateurs de capteurs de pesage. Cependant
quelques vérifications et tâches de maintenance simples peuvent grandement améliorer la durée de vie des
capteurs de pesage.
L’humidité et les substances corrosives peuvent endommager physiquement les capteurs et provoquer
des courts-circuits dans l’électronique. Les débris s’accumulés sur les capteurs provoqueront des erreurs de
mesure en limitant la liberté mécanique verticale du système.
• Prévoir un écoulement adéquat éloigné des capteurs.
• Nettoyer régulièrement les débris. Laisser les câbles propres et dans de bonnes conditions.
• Protéger les capteurs et câbles des substances corrosives.
• Si l’environnement le nécessite, nettoyer régulièrement les capteurs pour prévenir toute corrosion
chimique
Résistance à la corrosion
La résistance à la corrosion des capteurs de pesage est un sujet complexe, en particulier à cause de la
grande variété des configurations. Ainsi, nous ne pouvons que nous reporter aux chartes de corrosion standard
comme guide pour les capteurs de pesage. Vous trouverez en annexe de ce guide, une charte de résistance
à la correction qui ne doit être utilisé qu'à titre indicatif.
En complément de cette indication, les facteurs d’influence suivants doivent être pris en compte :
• L’état de surface du capteur
• La qualité et l’épaisseur des soudures pour les capteurs scellés
• Niveaux de contrainte subits par le capteur
Certification EHEDG
• Type EL : Équipement nettoyé avec des liquides
• CLASS I AUX : Équipement ouvert (Surfaces externes
à l’équipement) nettoyées sans démontage
Ces capteurs, construits en acier inoxydable et hermétiquement scellés, ils offrent un niveau de protection
IP68 et IP69K assurant leur fonctionnement continu dans les environnements les plus sévères.
La conception hygiénique garantie leur nettoyabilité : Une construction sans surface plane horizontale ni
angle vif assurant que le processus de nettoyage en place (NEP) ou de stérilisation en place (SEP) éliminera
toutes les souillures de micro-organismes.
Erreur d’étalonnage
Un étalonnage incorrect du matériel de pesage peut
provoquer des erreurs. En cas d'erreur d'étalonnage, le
rapport entre le poids et la charge est linéaire mais faux.
Cela peut être dû à une erreur pendant l’étalonnage
théorique ou à l’utilisation d’une masse de référence trop
faible pour un étalonnage physique.
• Vider la balance (ou la cuve), et s’assurer qu’il n’y a pas d’interférence avec la cuve.
• Étalonner le Zéro de l’instrument de pesage.
• Positionner la charge d’étalonnage (masses étalons) sur la balance.
• Étalonner l’instrument, afin que la valeur affichée corresponde au poids sur la balance.
• Retirer la charge d’étalonnage et vérifier le retour au zéro.
• Si vous disposez de suffisamment de masses, ajoutez les masses une à une et vérifier la linéarité du
système. S’il n’est pas linéaire, vérifier les interférences mécaniques.
• Sur la fiche fournie avec les capteurs, lire la sensibilité du capteur (en mV/V).
• Calculer la valeur du signal de sortie du capteur, dans le cas où aucune charge n’est appliquée sur la
balance (silo vide) : il s’agit de la sensibilité « zéro » du capteur, en mV/V.
• Calculer la valeur théorique du signal de sortie du capteur, dans le cas où la charge maximale est
appliquée sur la balance (silo plein) : il s’agit de la sensibilité à capacité maximale, en mV/V.
• Entrer ces deux valeurs dans le terminal de pesage et procéder à l’étalonnage théorique.
• Les champs électriques et magnétiques provoquent souvent des tensions parasites qui sont
couplées au circuit de mesure.
• Utiliser seulement des câbles de mesure blindés et à faible capacité (les câbles de mesure SCAIME
remplissent ces critères).
• Ne pas monter les câbles de mesure parallèlement aux lignes d’alimentation et de contrôle. Si
possible, protéger le câble de mesure (par exemple, à l’aide de tuyaux gainés d’acier).
• Éviter le champ de fuite des transformateurs, moteurs et contacteurs.
• La surcharge sur un seul capteur ne peut donc pas être détectée par le signal de sortie.
Quand plusieurs capteurs sont montés en parallèle, la quantité de courant nécessaire pour alimenter ces
capteurs peut excéder la puissance maximale de l’indicateur.
Pour calculer le courant nécessaire pour une installation donnée, utilisez la formule suivante :
𝟏
Required current = 𝑽𝑬𝑿𝑪 × ( ) × 𝑵𝑳𝑪
𝑹𝑳𝑪
Avec :
- VEXC : Tension d’alimentation de l’indicateur
- RLC : Résistance d’entrée des capteurs
- NLC : Nombre de capteurs
Parfois, il est nécessaire d’ajuster le signal de sortie de chaque capteur pour éviter les différences de
mesure selon la position de la charge. Ces différences peuvent être causées par :
- Une différence de résistance de sortie des capteurs.
- Une répartition inégale de la charge.
L’ajustement peut être réalisé en réglant des résistances variables (P1 … Pn) positionnées dans les branches
d’alimentation de l’ALCJB.
• Les câbles des capteurs doivent être maintenus éloignés des circuits d’alimentation, à une
distance minimum de 1 mètre.
• Les câbles d’alimentation doivent être croisés angles droits.
Pour la meilleure protection, l’idéal est de relier le blindage des 2 côtés quand cela est possible.
L’immunité est alors assurée aux interférences hautes fréquences (HF) et basses fréquences (BF).
Si le blindage n’est relié que d’un seul côté, il n’est efficace que pour les interférences BF.
Dès que possible, il faut donc essayer d’établir une liaison équipotentielle.
En dernier choix :
- Si l’équipotentialité des masses n’est pas possible
- Si le conditionneur n’intègre pas de condensateur pour relier la masse
- S’il n’est pas possible d’ajouter de condensateur sur la liaison du blindage à la masse
Alors on laissera le blindage non connecté du côté du conditionneur.
Analyse :
La résistance d’isolement doit être supérieure à 1000 MΩ. Une valeur plus faible indique une déperdition
électrique, qui est souvent causé par l’humidité ou des contaminations chimiques à l’intérieur du capteur.
Des valeurs extrêmement faibles (< 1kΩ) indique un court-circuit plutôt qu’une infiltration d’humidité. Une
déperdition électrique entraîne souvent l’instabilité du capteur ou de l’indicateur de la balance. La stabilité
peut varier avec la température.
Analyse :
Des valeurs irrégulières peuvent indiquer une mauvaise connexion électrique, ou une couche de colle
détériorée entre la jauge de contrainte et le corps du capteur, résultat du passage transitoire d’un courant
électrique.
8.1.1. A faire
RAPPEL, même si les capteurs peuvent paraître très robustes, ils contiennent des éléments de mesure
fragiles et qui peuvent être endommagés facilement par une mauvaise utilisation, rendant ainsi le capteur
inutilisable.
1. Sélectionner le capteur adéquat à l’application, en termes de type de capteurs et de
compatibilité avec son environnement.
2. Choisir la bonne capacité.
3. Considérer la classe de précision nécessaire.
4. Considérer les effets de l’environnement sur la précision (vent, frottements, dilatations thermiques,
fixation de fils ou de tuyaux).
5. Concevoir la protection anti sur/sous-charge adéquate, ainsi que la protection contre les autres
dommages mécaniques (comme les agressions physiques, problèmes de rongeurs, …).
6. Utiliser des capteurs factices avant l’installation.
7. Faire attention aux chutes de charges. Les forces peuvent être très élevées, bien que de faibles
durées, et occasionner des dommages importants.
8. Stocker et manipuler les capteurs avec précaution, avant et pendant l’installation.
9. Utiliser des boulons de bonne qualité et serrer au couple recommandé.
10. Vérifier que la surface de fixation soit plate et que la surface de finition est correcte.
11. Vérifier le code couleur des câbles du capteur avant le branchement.
12. Utiliser des bornes de connexion et des boitiers de raccordement de bonne qualité.
13. Vérifier régulièrement les capteurs et le système de pesage, plus particulièrement après des
conditions climatiques extrêmes (orages, inondation, séisme, etc…) mais aussi avant et après
chaque saison.
14. Vérifier que le capteur et le matériel de montage ne sont pas corrodés.
1. Ne pas laisser les capteurs fonctionner à une capacité supérieure à leur capacité nominale.
2. Ne pas faire tomber un capteur par terre.
3. Ne pas marteler un capteur en place. Les chocs peuvent endommager durablement certaines
parties.
4. Ne pas utiliser de capteur comme liaison mécanique.
5. Ne pas oubliez de protéger le câble du capteur.
6. Ne pas effectuer de soudage électrique près des capteurs.
7. Ne pas transporter les capteurs par leur câble.
8. Ne pas forcer sur les écrous ou autres ensembles à visser.
9. Ne pas couper les câbles des capteurs inutilement, la performance peut être affectée.
10. Ne pas laisser un capteur être la liaison électrique entre la terre et une structure de pesage
métallique. Prévoir d’utiliser des tresses de liaison et des isolants.
11. Ne pas dépasser la tension d’alimentation mentionnée lors de la mise en tension du capteur.
12. Ne pas exposer à des températures de fonctionnement supérieures à celles recommandées.
13. Ne pas laisser une accumulation d’eau ou de débris autour du capteur.
0 Aucune protection
IP 1 er chiffre
Protégé contre les corps solides (> 50 mm) et le contact accidentel
Protection contre 1 (main)
les corps solides
Protégé contre les corps solides (> 12,5 mm) et le contact
2 accidentel (doigts)
Protégé contre les corps solides (> 2,5 mm) et le contact accidentel
3 (outils)
0 Aucune protection
IP 2 ème chiffre
Protection contre 1 Protégé contre les chutes verticales de gouttes d’eau
les liquides
Protégé contre les chutes de gouttes d’eau jusqu’à 15° de la
2 verticale.
Con (%) T (°C) Inox 304 Con (%) T (°C) Inox 304
0.05 60 ⚫⚫⚫ 10 20 ⚫⚫
1 20 ⚫⚫ HCOOH 10 Ébullition ⚫
2 60 ⚫⚫ 40 65 ⚫
10 20 ⚫⚫ 25 Ébullition ⚫⚫⚫
H2SO4
20 20 ⚫⚫ 30 Ébullition ⚫
20 35 ⚫ 34 20 ⚫⚫⚫
NaOH
25 25 ⚫⚫ 34 Ébullition ⚫
20 20 ⚫ 50 20 ⚫⚫
2 20 ⚫⚫ <100 20 ⚫⚫⚫
Na2CO3
>2 >20 - 100 820 -
50 60 ⚫⚫⚫ <100 30 ⚫⚫⚫
NaCl
60 20 ⚫⚫⚫ 100 >30 ⚫
65 Ébullition ⚫ 10 Ébullition ⚫⚫
NH4Cl
>90 Ébullition - 25 20 ⚫⚫
50 108 ⚫⚫ 5 20 ⚫⚫⚫
50 Ébullition ⚫ (NH4)2SO4 10 20 ⚫⚫
80 ⚫⚫ 1 20 ⚫
FeCl3
80 Ébullition - 5 20 -
10 ⚫⚫⚫ K2CO3 30 65 ⚫⚫⚫
10 Ébullition ⚫⚫ HBr/HF -
CH3-COOH
80 ⚫⚫⚫ Acétone 100 < Ebul ⚫⚫⚫
Personnel qualifié
Ces capteurs doivent uniquement être installés par du personnel qualifié en accord avec les
caractéristiques et les règles de sécurité qui découlent de la règlementation. Il convient aussi de respecter la
règlementation légale de sécurité pour l’application concernée. Il en va de même pour l’utilisation des
accessoires.
Un personnel qualifié signifie des personnes responsables pour l’installation, le montage, la mise en service
et le fonctionnement du produit, et qui possèdent les compétences adéquates à l’exercice de leur fonction.
Conditions environnementales
En fonction de l’utilisation, il faut prendre en compte le fait que des acides et toutes autres matières qui
sécrètent des chlorures, attaqueront toutes les couches de l’acier inoxydable et les joints de soudure. Cela
peut corroder le capteur et entrainer des défaillances.
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SCAIME SAS
Technosite Altéa
294, Rue Georges Charpak
74100 Juvigny – France
T. : +33 (0)4 50 87 78 64
F. : +33 (0)4 50 87 78 42
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