Weegmodules en load cells

In eenvoudige bewoordingen verandert een weegmodule een gewone structuur, zoals een tank, in een weegschaal. Dit gebeurt door weegsensoren onder de poten van de tank te plaatsen. Hierdoor meet de tank niet alleen het volume, maar ook het gewicht van de stof die er in zit. 

Een load cell is het belangrijkste onderdeel van elke traditionele weegschaal. Load cells zitten in allerlei soorten weegschalen, van een gevoelige laboratoriumbalans tot een heavy-duty vloerweegschalen. Ze zorgen ervoor dat een platform of structuur functioneert als een nauwkeurig weegapparaat.
 
Kort gezegd: de weegmodule maakt van een gewone structuur een weegstructuur, en de load cell zorgt ervoor dat het gewicht betrouwbaar en nauwkeurig wordt gemeten.

METTLER TOLEDO volgt een adviserende aanpak bij elk project. Ons team van ervaren verkoop- en servicetechnici werkt nauw samen met u om te zorgen voor de meest geschikte oplossing, met de benodigde nauwkeurigheid en duurzaamheid die perfect aanlsuiten op uw specifieke toepassing.

De basis van load cell technologie is het omzetten van een belasting, een kracht die wordt uitgeoefend op massa in het aardse zwaartekrachtveld, in een elektrisch signaal. De meeste load cells hebben zogenaamde load cell sensoren die mechanische belasting vertalen naar een verandering in weerstand, wat vervolgens wordt omgezet in een elektrisch spanningssignaal. Dit uitgangssignaal is evenredig met de massa die wordt gemeten. 

Wanneer een massa een belasting uitoefent, vervormt het lichaam van de load cell licht door rek, wat door de sensor wordt geregistreerd en omgezet in een nauwkeurig meetbaar signaal.

Load cell sensoren worden gebruikt in verschillende industrieën waar nauwkeurige metingen nodig zijn. Load cells meten nauwkeurig het gewicht van tanks, vaten, hoppers of transportbanden. Ze zijn ontworpen om te voldoen aan de eisen van een groot aantal robuuste industriële toepassingen. De capaciteit van load cells kan sterk variëren. Sommige load cells zijn meer geschikt voor laboratoriumtoepassingen, terwijl andere gebouwd zijn voor batches met hoge capaciteit of logistieke toepassingen. 
 
Load cells moeten voldoen aan alle wereldwijd vereiste goedkeuringen en normen en zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen, waaronder elektronische, analoge en hydraulische load cells. Load cells worden gebruikt in vloerweegschalen, bandwegers, weegsystemen, palletweegschalen, checkweighers en transportbandweegschalen. De load cell technologie van METTLER TOLEDO is robuust en geschikt voor zware werkomgevingen. Veelgebruikte toepassingen zijn tankweegschalen, vatwegingen, siloweegschalen en weegbruggen.

Load cells onderscheiden zich vooral door hun hun vorm en toepassing. Single-point load cells zijn ideaal voor kleine en middelgrote toepassingen. Strain gauge load cells worden gebruikt voor vloerweegschalen en middelgrote tankweegschalen. Canister load cells zijn geschikt voor zware capaciteiten.

Een ander belangrijk onderscheid tussen load cell types is de output. Analoge load cells hebben een externe terminal nodig voor versterking en A/D-conversie, terwijl digitale of elektronische load cells beschikken over ingebouwde "intelligentie". Dit resulteert in betere nauwkeurigheid, robuustere gegevensoverdracht en de mogelijkheid om de status van de load cell te monitoren, wat onderhoud vergemakkelijkt.

De prijs van load cells varieert afhankelijk van de gewenste prestaties. Bij METTLER TOLEDO vindt u een uitgebreid assortiment load cells, afgestemd op diverse toepassingen en budgetten.

Nauwkeurigheid en resolutie worden vaak door elkaar gehaald als we het over load cells hebben, maar ze betekenen iets heel anders. Resolutie verwijst naar het aantal weergegeven cijfers: meer cijfers betekent echter niet automatisch een hogere nauwkeurigheid. Nauwkeurigheid geeft aan hoe betrouwbaar en waarheidsgetrouw de weegresultaten zijn, en wordt bepaald door de berekening van de nauwkeurigheid van de load cell en de capaciteit van de load cell.

Bij weegschalen die gebruikt worden voor handelsdoeleinden wordt de resolutie bewust beperkt om te voorkomen dat resultaten verkeerd worden geïnterpreteerd. Daarom vormen goedkeuringen voor handelsdoeleinden de beste maatstaf voor nauwkeurigheid.

Load cell sensoren bieden doorgaans een nauwkeurigheid tussen1/3.000d en 1/10.000d, zoals vermeld in de specificaties van de load cell. Load cells die gebruik maken van krachtherstel kunnen zelfs een nauwkeurigheid van 1/200.000 of hoger bereiken. Onder ideale omstandigheden, zoals een constante temperatuur en vochtigheid, kan de nauwkeurigheid vijf tot tien keer beter zijn.

Het berekenen van de uiteindelijke systeemnauwkeurigheid van een load cell is complex. Hierbij moeten diverse factoren worden meegenomen, zoals temperatuur, tijd en resolutie. Daarom is het verstandig om advies in te winnen bij fabrikanten van load cells. Voor professionele berekeningen kan de Weighing Component Selector worden gebruikt.

Storingen in load cells kunnen meerdere redenen hebben. De meest voorkomende oorzaak van storingen zijn junction boxes in analoge load cell systemen. Als zo'n analoog load cell systeem uitvalt, kan het oplossen van problemen omslachtig zijn, omdat elke load cell kabel, load cell en de load cell junction box moet worden gecontroleerd. Digitale load cells elimineren deze en vele andere storingsbronnen door diagnostische gegevens te verstrekken. Door de data te verwerken weet je zeker dat je systeem up and running is en in het geval dat een load cell uitvalt, zal het systeem je vertellen welke load cell niet reageert.

Load cells worden gebruikt om het gewicht van allerlei materialen nauwkeurig te meten, van enkele microgrammen tot honderden tonnen. Zo zijn er load cells met capaciteiten variërend van 50 kg, 10 ton, 50 ton tot zelfs 100 ton of meer. Lage gewichten zijn essentieel in sectoren zoals de farmaceutische industrie, waar het wegen van fracties van een gram cruciaal is. Middelgrote load cells, bijvoorbeeld met een capaciteit van rond de 5 ton, worden vaak ingezet voor het verwerken en verhandelen van materialen. Voor toepassingen die grote hoeveelheden of zware lasten vereisen, zoals opslag- en industriële processen, worden load cells met hoge capaciteit gebruikt.

Een veelvoorkomend probleem bij het gebruik van load cells is het kiezen van de juiste beveiliging. Load cells zijn zeer gevoelig voor vocht en regelmatig afspoelen. Hoewel sommige modellen een hoge IP-classificatie hebben, bieden ze vaak onvoldoende bescherming tegen vochtige warmte. Bij een hoge luchtvochtigheid en plotselinge temperatuurschommelingen, zoals in koude omgevingen gevolgd door een warme wash-down, is het aan te raden om te kiezen voor hermetisch afgesloten load cells van roestvrij staal. Houd daarom altijd rekening met de omgevingsomstandigheden bij het selecteren van load cells.

Kalibratiekosten voor load cell systemen worden vaak onderschat. Als uw kwaliteitssysteem regelmatige kalibraties vereist, vraag dan advies aan METTLER TOLEDO over de meest efficiënte kalibratiemethode. Een methode die aan ISO9001 voldoet vereist onafhankelijke kalibratieapparatuur die herleidbaar is naar internationale normen. Het is belangrijk om te beseffen dat kalibratie altijd periodiek moet worden gecontroleerd; een load cell of weegschaal moet dus regelmatig opnieuw gekalibreerd worden. Voor grotere tankweegschalen is RapidCal™ een snelle en efficiënte kalibratieoplossing.

De invloed van de nauwkeurigheid van de load cell wordt vaak onderschat. Gebruik altijd afgeschermde kabels, omdat het signaal van de load cell een zeer lage spanning heeft en gemakkelijk kan worden verstoord. Kies bij voorkeur voor de kortst mogelijke kabels, aangezien de weerstand van koper verandert bij temperatuurvariaties; een lagere kabelweerstand draagt bij aan een stabieler signaal.

De integratie van load cells kan complex zijn en vereist vaak technische kennis. Voor meer informatie over het selecteren van de juiste weegmodules en het vinden van de juiste load cell kunt u contact openemen met onze specialisten of onze uitgebreide productinformatie raadplegen.

Rekstrookjes vormen een essentieel onderdeel van load cells. Een load cell zet een belasting om in elektrische spanning als tegenkracht. Deze spanning wordt gemeten door de load cell sensor, die de verandering in weerstand omzet in een elektrisch signaal dta kan worden geregistreerd en weergegeven als een weegresultaat. Dit principe geldt voor alle capaciteiten, van een load cell van 10 ton tot een load cell van 100 ton.

Load cells meten kracht, geen massa's, wat in veel toepassingen ideaal zou zijn. Dit betekent echter dat elke andere verticale kracht die onbedoeld op een load cell inwerkt, direct invloed heeft op de nauwkeurigheid van het weegsysteem. Veelvoorkomende verstoringen zijn onder andere leidingkrachten in een vat, contact met de ondergrond door bijvoorbeeld puinophoping, aanrakingen van kabels bij load cells en en systemen met kleine capaciteit en verticale trillingen. Om deze storingen te minimaliseren en de juiste load cell voor uw toepassing te kiezen, is het verstandig om advies in te winnen bij een specialist. Zo voorkomt u meetfouten en optimaliseert u de prestaties van uw weegoplossing.

De meeste load cells leveren een analoge output van 2-3 mV/V. Omdat dit passieve apparaten zijn, hebben ze een externe stroombron nodig voor excitatie. Het uitgangssignaal varieert afhankelijk van de relatieve excitatiespanning en de stroombelasting, waardoor een zeer stabiele excitatiebron cruciaal is om verstoringen door de stroomvoorziening te voorkomen. Een load cell met een output van 2mV/V levert bijvoorbeeld slechts 20mV bij volledige capaciteit wanneer deze wordt gevoed met een 10V excitatie.

Moderne terminals (load cell reader) bieden zowel een stabiele excitatiestroom als een nauwkeurige versterking van het uitgangssignaal, zodat het analoge signaal betrouwbaar kan worden omgezet in digitale informatie. Daarnaast is het van belang dat de bedrading van de load cell correct wodt uitgevoerd om storingen en meetfouten te voorkomen.

Load cells zijn passieve apparaten die een externe stroombron nodig hebben voor excitatie. In verband met die excitatie kan de spanning veranderen op basis van de huidige belasting, waardoor fouten ontstaan. Daarom is het van cruciaal belang om een zeer stabiele excitatiebron te hebben om fouten veroorzaakt door de stroombron te elimineren. Moderne terminals zorgen voor een stabiele stroombron, nauwkeurige versterking van het kleine uitgangssignaal en omzetting van resultaten in digitale informatie.

Hydraulische load cells werken op basis van het principe van drukverandering in een ingesloten vloeistof wanneer er belasting wordt toegepast. Deze drukverandering wordt gemeten met een drukopnemer. Hoewel hydraulische load cells vroeger werden gewaardeerd om hun robuustheid, worden ze tegenwoordig minder vaak gebruikt vanwege hun beperkte nauwkeurigheid en de vooruitgang in elektronische meettechnieken. Moderne load cells bieden veel betere precisie en betrouwbaarheid, waardoor hydraulische varianten steeds meer in onbruik raken.

Load cells zijn doorgaans zeer lineair met een nauwkeurigheid tot 0,03% of zelfs beter. Moderne weegschalen worden meestal alleen gekalibreerd op het nulpunt en een maximaal spanpunt, wat aangeeft dat het tussenliggende bereik lineair is.

Het is mogelijk om minder load cells te gebruiken dan het aantal tankpoten in vloeistofniveauregelingssystemen. Cruciaal hierbij is dat het zwaartepunt in het systeem niet horizontaal verschuift bij belasting, om meetfouten te voorkomen. Houd er rekening mee dat de nauwkeurigheid van een dergelijk systeem mogelijk minder optimaal is. Daarom wordt het aangeraden om dit type systeem toe te passen bij het wegen van bulkmateriaal.

Analoge load cells hebben een mV/V-interface, die verschilt van passieve temperatuursensoren zoals PT100 en PT1000. Daarom is speciale elektronica vereist voor correcte werking.

Load cell sensoren moeten altijd op de locatie worden gekalibreerd waar ze daadwerkelijk worden gebruikt. Dit is belangrijk omdat de zwaartekracht per locatie kan verschillen, waardoor een load cell die op een andere plek is vervaardigd zonder kalibratie ter plaatse foutieve metingen kan geven. Daarnaast speelt slijtage van het apparaat een rol; technische instrumenten verouderen en kunnen na verloop van tijd in nauwkeurigheid afnemen. Kalibratie op locatie zorgt ervoor dat de meetresultaten betrouwbaar blijven onder de specifieke omstandigheden van gebruik. Afhankelijk van de vereiste nauwkeurigheid in het proces wordt aanbevolen om weegschalen elke 1 tot 2 jaar te kalibreren.

Een digitale load cell is een kracht- of weegcel die elektrische signalen direct digitaal verwerkt en uitzendt, in plaats van een analoog signaal dat later gedigitaliseerd moet worden. Dit betekent dat de load cell zelf de analoog naar digitaal omzetting (ADC) uitvoert, waardoor het signaal minder gevoelig is voor storingen en ruis tijdens transmissie.

Hoe werken digitale load cells?

1. Kracht meten: Net als bij traditionele load cells wordt de kracht (gewicht, druk, spanning) gemeten door vervorming van een sensor, vaak een rekstrook (strain gauge) die zijn elektrische weerstand verandert bij belasting.
2. Signaalomzetting: Het analoge signaal van de rekstrook wordt binnen de load cell elektronisch versterkt en via een geïntegreerde analoog-naar-digitaal converter omgezet naar een digitaal signaal.
3. Signaalverwerking en communicatie: Het digitale signaal kan vervolgens direct verwerkt worden door ingebouwde microcontrollers en via digitale communicatieprotocollen (zoals I2C, SPI, of CAN) worden verzonden naar een uitleesapparaat, computer of besturingssysteem.

Voordelen van digitale load cells zijn onder andere hogere nauwkeurigheid, betere signaalkwaliteit, minder interferentiegevoeligheid, en eenvoudige integratie in moderne digitale systemen.

Load cells voor weegmachines zijn onmisbare componenten in diverse industrieën waar nauwkeurige gewichtsbepaling cruciaal is. Ze worden gebruikt om het gewicht te meten van tanks, vaten, hoppers of transportbanden en zijn ontworpen om te voldoen aan de eisen van robuuste industriële toepassingen. De capaciteit van load cells varieert sterk, waarbij sommige modellen meer geschikt zijn voor laboratoriumtoepassingen, terwijl andere ontworpen zijn voor batches met hoge capaciteit of logistieke toepassingen. 
 
Load cells voor weegmachines moeten voldoen aan alle wereldwijd vereiste goedkeuringen en normen. Veelgebruikte types zijn single-ended beam load cells, die vaak in meervoud worden toegepast in vloerweegschalen, bandwegers, palletweegschalen, checkweighers en transportbandweegschalen. Daarnaast is de canister of ring load-cell technologie robuust en geschikt voor zware omstandigheden, zoals voor gebruik in tankweegschalen, vatwegingen, siloweegschalen en weegbruggen.