Che cos'è una cella di carico e come funziona
Tipi e ambito di applicazione
Per cominciare, capiremo in linea di principio il funzionamento dei sensori estensimetrici. Quando una forza esterna agisce su un corpo, deforma e contrasta la forza applicata. A causa della deformazione dell'alloggiamento del sensore, viene effettuato un effetto sull'elemento di misurazione dell'estensimetro. Di conseguenza, il dispositivo genera un segnale elettrico, leggendo quale sistema di elaborazione fornisce il risultato della misurazione. Ma a cosa serve questo tipo di dispositivo?
Gli estensimetri sono usati per:
- Misure di peso. Inoltre, a seconda del design dell'unità di misura, possono essere utilizzati per la compressione o la tensione. Di conseguenza, il loro scopo è misurare il peso su piattaforme (ad esempio bilance nei negozi) o su una sospensione (gru, ecc.).
- Misure di pressione. Ad esempio, nelle condotte di gas e sostanze liquide.
- Misurazioni di coppia (su motori di automobili o macchine utensili).
- Definizioni di accelerazione.
- Controllo del movimento.
Per tipo di elemento di misurazione e principio di funzionamento, le celle di carico sono suddivise in:
- A film sottile.
- Piezoelettrico.
- Polarizzazione ottica.
- Fibra ottica.
- Piezoresistivo.
Le caratteristiche di progettazione della cella di carico determinano dove viene utilizzata, poiché la progettazione determina la presenza di fori di montaggio e vettori della possibile applicazione delle forze, rispettivamente, e del processo di misurazione stesso. Esistono anche diversi tipi di estensimetri di forma:
- Console. Lo scopo di tali dispositivi è misurare la quantità di sostanze presenti nei distributori, trasportatore, piattaforma, tramoggia e bilance da pavimento.
- Cilindrico. Sono utilizzati per pesare vagoni, automobili, serbatoi e container, dove è necessario misurare pesi elevati.
- A forma di S, a trazione, adatto per misurare il peso sollevato da una gru e altri progetti simili.
In pratica, gli estensimetri possono essere prodotti in un design completamente diverso.
Il dispositivo e il principio di funzionamento
Gli estensimetri vengono utilizzati per misurare la pressione o il peso; tutti forniscono un segnale elettrico digitale o analogico quando cambia la forma dell'elemento sensibile. Ma di cosa sono fatti?
La base o le custodie sono di diversi tipi, dipende da dove è possibile installare il sensore. E anche in quale direzione funziona - per compressione, tensione o flessione.
Oltre all'elemento sensibile, l'alloggiamento della cella di carico può contenere unità aggiuntive, ad esempio ADC, driver di potenza, ecc. Se l'estensimetro è digitale, è presente anche un'unità per la conversione di un segnale analogico (ADC).Considera il principio di funzionamento dell'elemento sensore dell'estensimetro sull'esempio di un componente resistente alla deformazione: hanno trovato l'applicazione più diffusa.
Un estensimetro resistivo è un film o substrato flessibile su cui viene applicato uno strato resistivo. Se si tratta di un sensore di pellicola - spruzzo sottile o pellicola, se il filo - viene posizionato su un filo di substrato flessibile. La spruzzatura o il filo sono posati in una linea di avvolgimento.
Durante l'azione meccanica sul substrato, si piega, a seguito del quale il film, la lamina o il filo vengono allungati. Di conseguenza, in uno stato di tensione, la sua area della sezione trasversale cambia (diminuisce) e la resistenza aumenta. Quando la pressione diminuisce, il substrato ritorna nella sua posizione originale, anche lo strato resistivo e la sua resistenza inizia a diminuire e torna alla normalità.
Gli organi sensibili piezoelettrici lavorano di fronte. Quando viene applicata pressione al piezocristallo, si verifica un EMF, mentre cambia anche la resistenza dei sensori piezoresistivi fatti di sottili film di semiconduttori.
Puoi anche trovare sensori capacitivi: si tratta di dispositivi il cui principio di funzionamento è misurare la capacità tra piastre flessibili. Così come i dispositivi elettromagnetici in cui, sotto l'influenza sul circuito magnetico, cambiano le caratteristiche del circuito.
Schema elettrico
Come funziona la cella di carico, abbiamo capito. Ora dovresti familiarizzare con il diagramma di connessione. Lo schema a blocchi del dispositivo che legge il segnale è mostrato nella figura seguente. Su di esso viene visualizzata una delle opzioni per l'amplificazione e la conversione del segnale dal sensore.
Se consideriamo il sensore estensimetro, in realtà si tratta di un ponte di resistori, incluso come segue. Questo circuito di commutazione è chiamato "Winston Bridge" o ponte di misurazione.
Per il suo funzionamento, non è sufficiente collegare solo cavi di segnale, sono necessari anche cavi di alimentazione. In alcuni sistemi complessi, i fili possono anche essere collegati per la stabilizzazione termica o altre funzioni.
Il video racconta in dettaglio quali sono i sensori dell'estensimetro e come funzionano:
I moderni sensori estensimetrici, a seconda del loro scopo, possono essere utilizzati nelle installazioni per misurare da frazioni di grammo a centinaia di tonnellate. Di conseguenza, per ciascuna gamma di pesi, vengono selezionati estensimetri di un determinato design e tipo di elemento sensibile. Oltre ai pesi misurati, le condizioni in cui opereranno, nonché la classe di precisione richiesta, svolgono un ruolo importante nella selezione della strumentazione.
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