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Punto recto de Crosby

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Todas las células de carga SP están basadas en tensiones y usan el puente principal de Wheatstone. Este artículo explora la ciencia involucrada y cómo una célula de carga realmente funciona.

Historia

Una célula de carga (o célula de carga) es un transductor que convierte la fuerza o la masa en una salida eléctrica medible, más comúnmente declarada como ## mili voltios por voltio (mV / V).
Aunque hay muchas variedades de sensores de fuerza, tales como las celdas de carga hidráulicas, piezoeléctricas y neumáticas, son el tipo más comúnmente utilizado.

Circuito del puente de WheatstoneEn 1843, el físico inglés Sir Charles Wheatstone ideó un circuito puente que podía medir resistencias eléctricas. El circuito de puente de Wheatstone es ideal para medir los cambios de resistencia que se producen en los extensómetros. Aunque el primer calibre de tensión de alambre de resistencia se desarrolló en los 1940, no fue hasta que la electrónica moderna alcanzó que la nueva tecnología se hizo técnica y económicamente factible.

Circuito del puente de Wheatstone

Ciencia

SP Las células de carga del calibrador de deformación convierten la carga que actúa sobre ellas en señales eléctricas. Los indicadores se unen en el cuerpo de la célula de carga en posiciones cuidadosamente calculadas. Cuando se aplica una fuerza, el cuerpo de la célula de carga se deforma.
En la mayoría de los casos, se utilizan cuatro extensómetros para obtener la máxima sensibilidad y compensación de temperatura.

Sp strain gauge

Medidor de deformación

Dos de los indicadores son generalmente en la tensión, y dos en la compresión, y se cablean con ajustes de la remuneración al equilibrio cero.
Cuando la carga es aplicada, la tensión cambia la resistencia eléctrica de los medidores en proporción a la carga - la electrónica SP luego amplifica y mide este cambio en proporción y lo convierte en una pantalla en una unidad de ingeniería calibrada conocida tal como tonelada, libras, KiloNewtons o Kilogramos que permiten al operador de la célula de carga una medición precisa y repetible.

Tipos de celda de cargaSe aplica el strain gauge

Hay varios tipos comunes de célula de carga:
• Loadlink - un bloque de material con un orificio de carga para un grillete en cada extremo que permite aplicar fuerzas de tracción
• Haz de corte - un bloque recto de material fijado en un extremo y cargado en el otro
• Haz de corte doble, un bloque recto de material fijo en ambos extremos y cargado en el centro
• Célula de carga de compresión, un bloque de material diseñado para ser cargado en un punto o área en compresión
• Célula de carga de haz 'S', un bloque en forma de 'S' de material que puede usarse tanto en compresión como en tensión (los enlaces de carga y las células de carga de tensión están diseñados para la tensión solamente)
• Shear Loadpin, una célula de carga redonda que detecta la fuerza aplicada a través de ella, a través de extensómetros instalados dentro de un pequeño orificio a través del centro del pasador. Se mecanizan dos ranuras en la circunferencia exterior del pasador para definir los planos de corte.

Excitación y potencia nominal

El puente de Wheatstone está excitado con voltaje estabilizado (usualmente 3vdc con productos SP pero podría llegar hasta 20v).
La diferencia de tensión proporcional a la carga aparece entonces en las salidas de señal en mv / v.
Una salida de célula de carga está clasificada en milivoltios por voltio (mV / V) de la diferencia de voltaje a plena carga mecánica nominal. Por lo tanto, una carga 2 mV / V proporcionará una señal de milivoltios 6 a plena carga cuando se excita con 3v.
Los valores de sensibilidad típicos son 1 a 3 mV / V; La mayoría de las células de carga SP están clasificadas alrededor de 1.5mV / V.

Cuatro y seis celdas de carga

Algunas células de carga tienen un cable con cables 4 y una pantalla; otros tienen un cable con cables 6 y una pantalla. Aquellos con cables 6, además de las entradas +, -input, + y -signal, tienen los cables 2 llamados + Sense y -Sense. A veces se les llama + Referencia (o + Ref) y -Referencia (o -Ref).

La principal diferencia en función de estos tipos de 2 es que las células de carga con un cable de cable 6 pueden compensar las variaciones en el voltaje de excitación real que reciben del amplificador, indicador o PLC. La resistencia de un cable eléctrico (conductor) varía según su longitud y cualquier cambio de temperatura, dando como resultado variaciones en la tensión de excitación en las células de carga. Con cables largos, se producirá una caída de voltaje con respecto al valor original suministrado por el amplificador, el indicador o el PLC y la ventaja de una celda de carga 6 es que esta caída de tensión se puede compensar rápida y efectivamente sin afectar la medición de la carga .

Células de carga 4

Las células de carga 4 ya están calibradas y compensadas térmicamente junto con la longitud permanente del cable suministrado durante su fabricación. SP recomienda que no acorte el cable de una celda de carga 4 si es demasiado largo; es mejor enrollar el exceso de cable. Esto se debe a que la calibración de fábrica y la compensación de una celda de carga de cable 4 se verán comprometidas si acorta el cable. No hay cables sensores para compensar la nueva longitud del cable.

Cuando conecte las celdas de carga del cable 4 en una caja de conexiones antes del amplificador, indicador o PLC, recomendamos utilizar un cable de celda de carga 6 dedicado para conectar la caja de conexiones al amplificador, indicador o PLC. Esto compensará cualquier caída de tensión en la longitud del cable entre ellos. En cualquier caso, el cable debe estar bien blindado y tener suficiente sección transversal (al menos 0.2 mm²) para limitar la caída de tensión a lo largo de su longitud.

Células de carga 6

La precaución anterior sobre el corte de los cables no se aplica a las celdas de carga con un cable de cable 6. Los dos cables sensores son capaces de medir el voltaje de excitación real visto en el puente de Wheatstone dentro de la célula de carga, por lo tanto la señal mV de la célula de carga se puede ajustar de acuerdo con la excitación real que experimenta. Si un ingeniero de instalación quiere acortar los cables, puede hacerlo sin comprometer el rendimiento de la celda de carga.

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