La guida definitiva alla cella di carico estensimetrica

Le celle di carico estensimetriche sono durevoli, precise e relativamente economiche. Possono anche essere utilizzati in una varietà di situazioni, dalla misurazione del peso alla misurazione della pressione.

Tuttavia, se non conosci questo tipo di apparecchiature e stai provando a mettere le mani su una cella di carico estensimetrica per la prima volta, può creare confusione. Esistono molti tipi diversi di estensimetri e celle di carico, ciascuno con una serie di vantaggi e svantaggi.

Per aiutarti a semplificarti le cose, abbiamo creato questa guida per conoscere le celle di carico estensimetriche: da come funzionano e quali sono i loro vantaggi rispetto ad altri tipi di celle di carico, fino al tipo di materiali che sono fatto di.

Cella di carico estensimetrica

Cos'è la cella di carico estensimetrica?

Si tratta di sensori di forza che misurano la forza applicata. Sono composti da due componenti : un estensimetro e una cella di carico. La cella di carico misura effettivamente la forza, mentre l'estensimetro rileva le variazioni di lunghezza che indicano l'entità della forza applicata.

Determina la quantità di pressione applicata alla superficie del sensore estensimetrico utilizzando un approccio semplice. La pressione sul sensore ne provoca l'allungamento o la compressione. Questa variazione di lunghezza si traduce in una resistenza elettrica che viene misurata da un sistema elettronico all'interno della cella di carico.

A cosa serve una cella di carico estensimetrica?

Vengono spesso utilizzate in ambito industriale , come impianti di produzione e magazzini, dove aiutano le aziende a monitorare il peso di oggetti di grandi dimensioni e a garantire che vengano movimentati correttamente. Le celle di carico a estensimetri possono essere impiegate anche in altre applicazioni, ad esempio per pesare i prodotti nei supermercati o per determinare la forza necessaria per determinate operazioni.

Sono generalmente realizzati in ceramica piezoelettrica e utilizzano un circuito a ponte o un trasduttore a estensimetro.

Gli estensimetri vengono spesso utilizzati in combinazione con altri tipi di sensori (ad esempio, sensori di temperatura ) in applicazioni industriali come raffinerie di petrolio, impianti chimici, centrali elettriche , ecc.

Come funziona una cella di carico a compressione?

Il suo funzionamento si basa sulla misurazione delle variazioni di corrente elettrica al variare del carico e sulla successiva conversione di queste informazioni in dati digitali che possono essere letti e interpretati da un computer o da un altro dispositivo.

La stessa cella di carico a compressione è composta da due pezzi: un'estremità si attacca all'oggetto da pesare, mentre l'altra ha un peso fisso fissato tramite un meccanismo a molla. Quando un oggetto viene posizionato all'estremità della cella di carico a compressione senza peso, non eserciterà alcuna forza sulla molla. Tuttavia, se aggiungi più peso ad esso, ci sarà più forza esercitata sulla molla, e questo è ciò che provoca un aumento della resistenza elettrica nel tempo fino a quando non viene nuovamente raggiunto l'equilibrio.

Le celle di carico a compressione sono spesso utilizzate in combinazione con altri tipi di bilance e altri dispositivi di misurazione come i sensori di pressione per applicazioni come le bilance industriali per monitorare l'avanzamento durante i progetti di costruzione in cui grandi pezzi di apparecchiature devono essere spostati frequentemente prima di essere installati in modo permanente in posizione in modo che non subiscano danni dovuti a maltrattamento durante il trasporto dovuto all'uso improprio di macchinari pesanti come le pale compatte.

Diversi tipi di celle di carico

Esistono diversi tipi di celle di carico utilizzate per determinare il peso di un oggetto. Ecco alcuni dei più comuni:

Cella di carico in linea

Progettato per essere posizionato al centro di una linea, o stringa, di sensori. Possono essere utilizzati per misurare la forza applicata a un oggetto o una superficie in linea retta, oppure possono essere utilizzati per misurare la forza applicata in più punti su una singola superficie. Questi tipi di celle di carico sono spesso utilizzati insieme ad altri tipi di sensori, come sensori di temperatura e sensori di pressione.

Quando si utilizza una cella di carico in linea per questi scopi, è importante assicurarsi che sia montata correttamente sulla linea in modo che non si muova o venga danneggiata durante l'operazione di produzione.

Carica pulsante

È costituito da una piastra circolare che viene spinta verso il basso su un pistone caricato a molla. La pressione della piastra provoca la compressione del pistone, riducendone l'altezza e provocando un aumento della precisione.

Si tratta di un interruttore sensibile alla pressione utilizzato in applicazioni industriali e processi produttivi. È un dispositivo semplice ed economico che può essere impiegato per misurare la forza di gravità o altre forze che agiscono su un oggetto. Viene utilizzato anche per determinare quanto peso è stato applicato a un oggetto.

Progettato per l'uso con sensori collegati a un computer e in grado di registrare misurazioni nel tempo. I dati possono quindi essere analizzati per determinare le tendenze e gli schemi delle variazioni di pressione nel tempo, il che può aiutare a determinare se si sono verificati cambiamenti durante i processi di produzione. Queste informazioni possono essere confrontate con altri punti dati raccolti da test simili condotti in momenti diversi o da operatori diversi.

Cella di carico S-Beam

Utilizzati nelle applicazioni di pesatura industriale, questi sensori sono noti anche come estensimetri a trave e sono costituiti da un elemento sensibile fissato a una trave metallica. L'elemento sensibile è solitamente una striscia o una bacchetta di silicio o altro materiale semiconduttore . Questa striscia o bacchetta viene sottoposta a tensione dal peso che sostiene, il che ne provoca una leggera espansione. L'entità dell'espansione può essere misurata per determinare il peso supportato dalla cella di carico.

Cella di carico a foro passante

Questo tipo di cella di carico ha un foro che attraversa completamente la piastra e viene utilizzato per fissarla a una piastra di montaggio o a un dispositivo.

Comunemente utilizzate nell'industria automobilistica e negli impianti di produzione, le celle di carico a foro passante trovano impiego anche nei settori agricolo e della vendita al dettaglio. Queste celle utilizzano un magnete permanente per generare la forza che aziona un meccanismo interno. Il peso dell'oggetto da pesare viene trasferito a tale meccanismo, che a sua volta lo trasmette attraverso un albero fino a una bilancia. Questo tipo di cella di carico è ideale per applicazioni in cui lo spazio è limitato, come ad esempio su macchinari o apparecchiature.

Cella di carico del pancake

Costituito da due lastre di metallo che vengono compresse insieme. La resistenza tra le due piastre viene misurata per determinare il carico sulla cella. Sono in grado di resistere a pressioni elevate, il che li rende ideali per l'uso in ambienti industriali dove possono esserci molte vibrazioni e sbalzi di pressione.

La cella di carico pancake ha un profilo molto basso, quindi può adattarsi a spazi ristretti se necessario. Sono anche molto facili da installare, il che li rende ideali per applicazioni in cui potrebbe essere necessario spostarli frequentemente o sostituirli spesso. Poiché hanno un profilo così basso, hanno anche un alto tasso di precisione rispetto ad altri tipi di celle di carico.

Cella di carico Rod-End

È dotato di un'asta collegata a un dispositivo di misurazione, che si muove al variare del peso. L'asta è collegata a un albero che ha una molla su di esso. Quando il peso aumenta, questa molla si comprime e quando il peso diminuisce, si espande. Questo movimento viene trasferito a un sistema di leve che si muove avanti e indietro ad ogni cambio di peso. Il movimento di questo sistema di leve viene quindi trasferito a un puntatore oa un indicatore che mostra quanto peso gli è stato applicato.

Queste celle di carico sono tipicamente utilizzate nella produzione perché possono sopportare un uso frequente e possono essere installate facilmente nei sistemi esistenti senza richiedere alcuna modifica. Sono anche molto precisi se confrontati con altri tipi di celle di carico come gli estensimetri e le bilance elettroniche che spesso richiedono la calibrazione prima dell'uso

Tipi di estensimetri

Esistono diversi tipi di estensimetri, ciascuno con le proprie caratteristiche.

Estensimetro resistivo

Il principio alla base di questo lavoro è che la resistività è proporzionale alla deformazione. Quando un materiale viene allungato, si assottiglia e offre meno resistenza al passaggio di una corrente elettrica. Ciò facilita il passaggio di un segnale di tensione attraverso il materiale, segnale che può essere misurato da un amplificatore o trasduttore di strumentazione.

Gli estensimetri resistivi sono costituiti da tre componenti principali: l'elemento sensore a film sottile avvolto attorno all'oggetto da misurare, un substrato che mantiene in posizione l' elemento sensore a film sottile e gli fornisce supporto meccanico, e un'unità elettronica che include un circuito amplificatore con una resistenza di feedback che amplifica e condiziona il segnale prima di inviare i dati a un computer o ad altri sistemi di acquisizione dati tramite connessioni cablate o wireless , come la tecnologia Bluetooth.

Estensimetro piezoelettrico

Un tipo di estensimetro che utilizza l'effetto piezoelettrico per misurare la quantità di deformazione in un oggetto. Questo tipo di estensimetro è comunemente utilizzato nella produzione di circuiti stampati perché è piccolo, leggero e facilmente integrabile in un progetto. Il materiale piezoelettrico deve essere polarizzato o depolarizzato da un campo elettrico per cambiare forma e generare una tensione.

Sono costituiti da un materiale sottile e flessibile rivestito da una sottile pellicola di materiale piezoelettrico, che genera una tensione quando viene deformato.

Gli estensimetri piezoelettrici vengono utilizzati per misurare la flessione e la torsione, che è importante per determinare la qualità dei PCB. Questi misuratori presentano molti vantaggi rispetto ad altri tipi di misuratori, tra cui un costo inferiore e migliori prestazioni ad alte temperature e ambienti umidi.

Estensimetro capacitivo

Misura la variazione di capacità che si verifica quando un materiale è sottoposto a una forza o sollecitazione. La capacità cambia perché le due armature del condensatore sono separate da un isolante e sono avvicinate l'una all'altra da una forza meccanica. Ciò aumenta la loro conducibilità elettrica, consentendo a più corrente di attraversarli.

Trova impiego in un'ampia gamma di applicazioni ed è disponibile in numerose dimensioni e configurazioni. Il sensore è costituito da una lamina metallica incollata a un substrato dielettrico flessibile, che può essere realizzato con diversi materiali. La lamina è collegata a un lato di un condensatore, mentre l'altro lato è collegato a un circuito stampato. L'effetto "a sandwich" tra la lamina metallica e il substrato dielettrico genera una variazione di corrente elettrica in seguito a una deformazione fisica del substrato.

Estensimetro capacitivo stampato a getto d'aerosol

Questo particolare estensimetro è un dispositivo resistivo a film sottile che viene applicato sulla superficie di un circuito stampato mediante un processo di stampa a getto di aerosol.

Il film resistivo viene depositato sul PCB per mezzo di una stampante a getto di aerosol con un ugello sottile, che spruzza goccioline di materiale resistivo sulla superficie del PCB. Le goccioline formano percorsi conduttivi sulla superficie del PCB mentre si asciugano dopo essere state spruzzate su di esso.

Conclusione

In sintesi, poiché questi sensori rilevano la forza applicata in diverse direzioni, vengono spesso utilizzati in combinazione con un accelerometro per raccogliere un set di dati completo. La relativa semplicità di questo dispositivo lo rende uno strumento utile per misurare lo sforzo umano o la pressione esercitata su un oggetto.

Quindi, ora che hai un'idea fondamentale di cosa sia una cella di carico estensimetrica e di come funzioni, è molto importante trovare un produttore affidabile di celle di carico estensimetriche. Ci sono varie funzionalità con cui vengono fornite e speriamo che questo articolo ti aiuti a decidere quale si adatta meglio alle tue esigenze.