Comprender la medición de fuerza y los dispositivos utilizados para ello no es particularmente difícil. Todo lo que necesita es una comprensión de los conceptos básicos de las celdas de carga y una guía útil para brindarle ese conocimiento. Aquí en Michigan Scientific, lo tenemos cubierto.
Exploremos más sobre las celdas de carga: qué son, cómo funcionan y cuándo podría usar una.
Las células de carga se pueden utilizar para detectar cuándo un objeto ejerce una fuerza. También puede utilizarlos para realizar un seguimiento de los cambios en la fuerza aplicada a lo largo del tiempo. En algunas aplicaciones, las celdas de carga se utilizan para detectar la presencia de una fuerza midiendo la deformación en una superficie debido a la entrada. La deformación es una respuesta de deformación en una superficie debido a una carga aplicada. Cuando se aplica una fuerza, la celda de carga convierte esta energía en una señal eléctrica.
¿Qué son las células de carga?
Las células de carga son elementos físicos, también conocidos como transductores. Transductores puede convertir una forma de energía en otra forma de energía; lo que significa que si aplica fuerza en una celda de carga, puede transformarse en una señal eléctrica.
Esta señal tendrá una magnitud directamente proporcional a la fuerza aplicada, lo que facilitará su medición.
¿Cuáles son los tipos de celdas de carga?
Hay varios tipos de células de carga. Los tres más comunes son las celdas de carga de galgas extensométricas, hidráulicas y neumáticas. Esto significa que hay tres formas sencillas para que una celda de carga traduzca una fuerza aplicada en una lectura medible. Michigan Scientific se especializa tanto en celdas de carga estándar con galgas extensométricas como en celdas de carga personalizadas con galgas extensométricas.
Y aunque existen otros tipos de celdas de carga, se aplican con menos frecuencia.
Células de carga de galgas extensométricas: elemento mecánico
Las celdas de carga de galgas extensométricas son de naturaleza mecánica. Este elemento mecánico utiliza una galga extensométrica, o múltiples galgas extensiométricas, para detectar una deformación causada por la fuerza aplicada.
Las galgas extensométricas a menudo varían en tamaño, materiales de producción e incluso configuración mecánica para adaptarse a diferentes cargas. También pueden tener diferentes sensibilidades en función de su propósito previsto. A pesar de tener diferentes diseños, todas las galgas extensométricas funcionan con el mismo concepto, convirtiendo la deflexión en un cambio de resistencia.
Las galgas extensométricas comunes se componen de un alambre o una lámina muy fina en un patrón de cuadrícula, en el que un cambio lineal en la resistencia eléctrica puede ser causado al detectar la deformación debida a la fuerza, el peso o la presión en una dirección específica. A menudo hay una resistencia base de 120 Ω, 350 Ω o 1,000 Ω.
Como se señaló anteriormente, cada galga extensométrica puede tener diferentes niveles de sensibilidad. Esto se expresa como el "factor de calibre" o GF, y se define como la relación entre el cambio fraccional en la resistencia eléctrica y la deformación fraccionada en la dirección en que se aplica la fuerza (o deformación).
Factor de calibre = GF = (∆R / R) / (∆L / L) = (∆R / R) / ε, donde ε = deformación
Células de carga hidráulicas: configuración de pistones y cilindros
Las celdas de carga hidráulicas, por otro lado, utilizan disposiciones convencionales de cilindro y pistón para mostrar el cambio de presión. El movimiento del pistón puede ayudar a determinar el peso del objeto midiendo el cambio de presión en un tubo de Bourdon conectado.
Células de carga neumáticas: uso de presión de aire
Por último, las celdas de carga neumáticas utilizan la presión del aire para obtener los mismos resultados. Se aplica presión de aire a un extremo de un diafragma, que luego escapa a través de la boquilla que se encuentra en la parte inferior de la celda de carga.
Tanto las células de carga hidráulicas como las neumáticas funcionan bien en un entorno de laboratorio con cargas estáticas. Las celdas de carga de galgas extensométricas son muy útiles para cargas dinámicas y pruebas de campo.