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Crosby Straightpoint

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Tutte le celle di carico SP sono basate sullo strain e utilizzano il principale ponte Wheatstone. Questo articolo esplora la scienza coinvolta e come funziona davvero una loadcell.

Cronologia

Una cella di carico (o una cella di carico) è un trasduttore che converte forza o massa in un'uscita elettrica misurabile, più comunemente indicata come ## milli volt per volt (mV / V).
Sebbene esistano molteplici tipi di sensori di forza, quali le celle di carico basate su idraulici, piezo e pneumatici, sono il tipo più comunemente utilizzato.

Circuito di Wheatstone BridgeIn 1843, il fisico inglese Sir Charles Wheatstone ha ideato un circuito di ponte in grado di misurare le resistenze elettriche. Il circuito del ponte Wheatstone è ideale per misurare le variazioni di resistenza che si verificano nei manometri. Sebbene sia stato sviluppato il primo calibro di tensione di legame incollato nei 1940, non è finito che l'elettronica moderna ha raggiunto il fatto che la nuova tecnologia è diventata tecnicamente ed economicamente fattibile.

Circuito di Wheatstone Bridge

Scienza

SP Le celle di carico del calibro di calibrazione convertono il carico che agisce su di esse in segnali elettrici. I calibri stessi sono incollati sul corpo caricatore in posizioni accuratamente calcolate. Quando viene applicata una forza, il corpo del caricatore deforme.
Nella maggior parte dei casi, vengono utilizzati quattro misuratori di tensione per ottenere la massima sensibilità e compensazione della temperatura.

sp manometro

Estensimetro

Due dei misuratori sono di solito in tensione e due in compressione, e sono cablati con regolazioni di compensazione per equilibrare zero.
Quando il carico viene applicato, il ceppo modifica la resistenza elettrica dei misuratori in proporzione al carico - l'elettronica SP amplifica e misura questa variazione in proporzione e la converte in un display in un'unità nota di ingegneria calibrata come tonnellata, chili, KiloNewtons o Kilogrammi che consentono all'operatore di caricabatterie di misurare accuratamente e ripetibilmente.

Tipi di cella di caricoil manometro viene applicato

Ci sono diversi tipi comuni di loadcell:
• Loadlink - un blocco di materiale con un foro di carico per una grata ad ogni estremità che consente di applicare forze di trazione
• Fascio di taglio - un blocco diretto di materiale fissato ad un'estremità e caricato sull'altro
• Fascio di taglio a doppia fila, un blocco rettilineo di materiale fissato a entrambe le estremità e caricato al centro
• Carico di compressione, un blocco di materiale progettato per essere caricato in un punto o in una zona compressa
• Cella di carico a fascio "S", blocco a "S" di materiale che può essere utilizzato sia in compressione che in tensione (i cavi di carico e le celle di carico sono progettati solo per tensione)
• Cinghia di taglio, una cella di carico rotonda che rileva la forza applicata attraverso di essa, tramite i calibri di misura installati all'interno di un piccolo foro attraverso il centro del perno. Due scanalature sono lavorate nella circonferenza esterna del perno per definire i piani di taglio.

Eccitazione e uscita nominale

Il ponte Wheatstone è eccitato con tensione stabilizzata (di solito 3vdc con i prodotti SP, ma potrebbe essere fino a 20v).
La differenza di tensione proporzionale al carico appare quindi sulle uscite del segnale in mv / v.
Un output loadcell è valutato in millivolt per volt (mV / V) della tensione di differenza a carico meccanico pieno. Così una morsettiera 2 mV / V fornirà segnale millivolt 6 a pieno carico quando eccitato con 3v.
I valori tipici di sensibilità sono 1 a 3 mV / V; la maggior parte delle celle di carico SP sono valutate attorno a 1.5mV / V.

Quattro e sei celle di carico

Alcune celle di carico hanno un cavo con i cavi 4 e uno schermo; altri hanno un cavo con i cavi 6 e uno schermo. Quelli con i cavi 6, in aggiunta alle terminazioni + input, -input, + signal e -signal, hanno i cavi 2 chiamati + Sense e -Sense. Questi sono a volte chiamati + Reference (o + Ref) e -Reference (o -Ref).

La principale differenza di funzionamento di questi tipi 2 è che le celle di carico con un cavo 6 possono compensare le variazioni della tensione di eccitazione effettiva che riceve dall'amplificatore, dall'indicatore o dal PLC. La resistenza di un cavo elettrico (conduttore) varia in funzione della lunghezza e delle eventuali variazioni di temperatura, con conseguente variazione della tensione di eccitazione alle celle di carico. Con lunghi cavi ci sarà una caduta di tensione rispetto al valore originale fornito dall'amplificatore, dall'indicatore o dal PLC e il vantaggio di una cella di carico 6 è che questo calo della tensione può essere compensato in modo rapido ed efficace senza influenzare la misurazione del carico .

4 celle di carico

Le celle di carico 4 sono già calibrate e compensate termicamente insieme alla lunghezza permanente del cavo fornito durante la loro fabbricazione. SP raccomanda di non abbreviare il cavo di una cella di carico 4 se è troppo lungo; è meglio avvolgere il cavo in eccesso. Questo perché la calibrazione e la compensazione della fabbrica di una cella di carico del cavo 4 saranno compromessi se si accorcia il cavo. Non ci sono cavi di senso per compensare la nuova lunghezza del cavo.

Quando si collegano i cavi di carico 4 in una scatola di derivazione prima dell'amplificatore, dell'indicatore o del PLC, si consiglia di utilizzare un cavo dedicato per cavi di carico 6 per collegare la scatola di derivazione all'amplificatore, all'indicatore o al PLC. Ciò compensa qualsiasi caduta di tensione sulla lunghezza del cavo tra di loro. In ogni caso, il cavo deve essere ben schermato e avere sezione trasversale sufficiente (almeno 0.2 mm sq) per limitare la caduta di tensione lungo la sua lunghezza.

6 celle di carico

La precauzione sopra descritta per il taglio dei cavi non si applica alle celle di carico con un cavo filo 6. I due fili sensori sono in grado di misurare l'effettiva tensione di eccitazione vista sul ponte Wheatstone all'interno della cella di carico, pertanto il segnale mV della cella di carico può essere regolato in base all'eccitazione reale che sperimenta. Se un ingegnere di installazione desidera abbreviare i cavi, può farlo senza compromettere le prestazioni delle celle di carico.

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