Guia tècnica · GUEMISSA
Per a un banc d'assaig es tria la cèl·lula de càrrega pel tipus d'esforç (només compressió, tracció i compressió o flexió), per una capacitat nominal que cobreixi els pics reals amb marge i per una sortida en mV/V compatible amb el condicionador. El muntatge importa tant com la cèl·lula: la càrrega ha de ser axial i els moments i les càrregues laterals han de quedar fora de la cèl·lula.
Aquesta guia resumeix els tipus habituals, com dimensionar el rang, què signifiquen la sensibilitat i la classe de precisió, què fa el condicionador i què tenir cura del muntatge. Al final s'indiquen els productes de GUEMISA que hi encaixen.
Tipus de cèl·lula de càrrega i per a què serveix cadascun
Totes les cèl·lules d'aquest article són de galgues extensomètriques: una deformació elàstica del cos metàl·lic modifica la resistència de les galgues, connectades al pont de Wheatstone, i el pont lliura una tensió molt petita proporcional per força.
| Tipus | Esforç que mesura | Ús típic en banc d'assaig | Punt a vigilar |
|---|---|---|---|
| A S (tipus Z) | Tracció i compressió | Assajos de tracció, pesatge suspès, mesura de força en un tirant | Les dues rosques han d'estar alineades amb la línia de força |
| Botó o compressió | Compressió | Premses, assaigs d'esclafament, suports d'estructures | La càrrega ha d'entrar centrada, normalment amb un botó o una ròtula de suport |
| Tracció-compressió (columna o cilindre) | Tracció i compressió | Cilindres d'assaig, bancades de fatiga, mesura en tots dos sentits | Necessita rètols o acoblaments que evitin moments |
| Biga de flexió | Força perpendicular a l'eix de la biga | Càrregues petites i mitjanes, plataformes, tremuges | Sensible al punt daplicació de la càrrega |
| Anell o pancake | Compressió i tracció en alguns models | Espais reduïts, mesura de força en unions cargolades | Exigeix superfícies de suport planes i paral·leles |
Com triar entre elles
- Si la força canvia de sentit durant l'assaig, cal un model que admeti tracció i compressió.
- Si només hi ha compressió i poca alçada lliure, un botó o un model pla ocupa menys.
- Si la força no pot ser perfectament axial per la geometria del banc, convé un disseny amb ròtules als extrems.
Rang de mesura i marge de sobrecàrrega
La capacitat nominal és la força per a la qual la cèl·lula lliura la sortida de fons d'escala. Ha de ser superior al valor màxim que veurà el banc, inclosos els pics dinàmics, els impactes d'arrencada i les càrregues de muntatge. Si es tria una capacitat massa justa, un bec pot deformar la cèl·lula de forma permanent. Si s'escull massa gran, es perd resolució, perquè el senyal útil queda en una fracció petita del rang.
- El full de dades indica una sobrecàrrega admissible (sense canvi de característiques) i una sobrecàrrega de trencament. Els valors depenen del model i del fabricant: no s'han de suposar.
- Per a càrregues amb cops o inversions ràpides, convé dimensionar amb més marge que per a càrregues estàtiques.
- Si la sèrie permet diverses capacitats amb la mateixa geometria, es pot canviar de rang sense refer l'utillatge.
Sensibilitat en mV/V i senyal real
La sensibilitat nominal s'expressa en mV/V: mil·livolts de sortida per cada volt d'excitació, a fons d'escala. El senyal real és el producte de tots dos. Amb una sensibilitat de 2 mV/V i una excitació de 10 V, el fons d‟escala produeix 20 mV. És un senyal petit, i per això el cablejat apantallat i el condicionador compten.
- Cèl·lules amb la mateixa sensibilitat nominal permeten substituir-se sense refer completament la cadena de mesura, encara que convé verificar el zero i el pendent.
- La connexió a 4 fils és la bàsica. La de 6 fils afegeix dos fils de realimentació (sense) que compensen la caiguda de tensió en cables llargs.
- L'excitació màxima admesa figura al full de dades i no s'ha de superar.
Classe de precisió
La precisió d'una cèl·lula es descriu amb diversos paràmetres, no amb un únic nombre: no linealitat, histèresi, repetibilitat, fluència (creep) i deriva tèrmica del zero i de la sensibilitat. Se solen donar en percentatge del fons d'escala. Per a un banc d'assaig interessa sobretot que la suma dels errors rellevants sigui coherent amb la incertesa que es vol assolir.
- En aplicacions de pesatge legal es parla de classes (per exemple, les de la norma OIML R60). Un banc d'assaig normalment no exigeix aquesta classificació, però sí una traçabilitat de calibratge.
- Si cal documentar l'assaig, es demana a la cèl·lula un certificat de calibratge i s'anota cada quant es repeteix.
- La cadena completa (cèl·lula, cable, condicionador, adquisició) té la precisió del conjunt, no la del component més exacte.
Condicionador o amplificador
El condicionador alimenta el pont i converteix els mil·livolts en un senyal normalitzat (0…10 V o 4…20 mA) o en una lectura digital. Heu d'acceptar la sensibilitat de la cèl·lula, aportar l'excitació adequada i oferir ajust de zero i de guany.
| Criteri | Què comprovar |
|---|---|
| Entrada | Que cobreixi el rang a mV que dóna la cèl·lula (sensibilitat per excitació) |
| Excitació | Tensió disponible i corrent màxim per alimentar el pont |
| Sortida | Tensió, corrent o digital segons el sistema d'adquisició |
| Resolució i velocitat | Convertidor i taxa de mesura suficients per al ritme de l'assaig |
| Funcions | Tara, valors de bec, mínim i màxim, filtre digital |
| Alimentació i entorn | Tensió d'alimentació, protecció del frontal o de la caixa, temperatura de treball |
Muntatge correcte: càrregues axials i sense moments
Una cèl·lula mesura bé la component de força al seu eix de mesura. Tota la resta (moments flectors, forces laterals, torsió) és una pertorbació que pot falsejar la lectura o fer malbé l'element elàstic.
- Alineeu l'eix de la cèl·lula amb la línia de força del banc.
- Utilitzeu ròtules, acoblaments de doble articulació o botons de suport per absorbir desalineacions.
- Doneu suport a la cèl·lula sobre superfícies planes, rígides i netes.
- No estireu el cable ni el feu servir com a element mecànic. Fixeu-lo perquè no vibri i mantingueu-lo separat de cables de potència.
- Protegeixi la cèl·lula davant de sobrecàrregues accidentals amb topalls mecànics si el banc pot superar-les.
- Deixeu que el conjunt arribi a la seva temperatura de treball abans de posar a zero.
Sensors de parell per a bancs d'assaig
Si el banc mesura parell i no força lineal, es fa servir un sensor de parell que va entre el motor i la càrrega. En triar-lo es miren els mateixos criteris: parell nominal amb marge, classe de precisió, velocitat màxima de gir, tipus de sortida (tensió, corrent o bus) i forma de connexió a l'eix. Els sensors de parell rotatius transmeten el senyal sense contacte des de l'eix giratori, de manera que no hi ha escombretes per desgastar.
Quins productes de GUEMISA encaixen
CTCcèl·lula de càrrega de tracció i compressió, amb rang de 15 a 5000 kg segons la seva fitxa.Veure fitxa tècnica →
NCTE Sèrie 4000sensor de parell rotatiu sense contacte, de 50 a 1000 Nm, precisió 0,1%, sortida 0…10 V o 4…20 mA, i CAN-Bus i USB.Veure fitxa tècnica →
NCTE Sèrie 2300sensor de parell rotatiu de rang baix, de 0,5 a 100 Nm, precisió ±0,5 %, fins a 10.000 rpm, sortida 0…10 V o 4…20 mA.Veure fitxa tècnica →
NCTE Readout Unitindicador de parell amb entrades de 0…5 V, 0…10 V i 4…20 mA, interfície USB i ranura microSD.Veure fitxa tècnica →
MAP-4000indicador i condicionador amb entrada de tensió de 0…60, 150 o 300 mV, excitació regulable de 5 a 24 V DC i convertidor Sigma-Delta de 24 bits.Veure fitxa tècnica →La categoria de cèl·lules de càrrega de la web conté avui pocs models. Si necessiteu una altra capacitat o geometria, indiqueu-nos les dades del banc i ho estudiem amb vostè.
Documentació i casos relacionats
- Cèl·lules de càrrega i galgues extensomètriques: tutorial (PDF)
- Mesurament de parell en bancs de proves de motors (PDF)
- Tota la informació tècnica de GUEMISA
Preguntes freqüents
Quina capacitat de cèl·lula de càrrega necessito per a un banc dassaig?
Una capacitat superior a la força màxima real, inclosos els pics dinàmics, amb marge davant de la sobrecàrrega admissible del full de dades. Eviteu també una capacitat excessiva, perquè la resolució útil disminueix.
Què significa 2 mV/V?
Que la cèl·lula lliura 2 mV per cada volt d'excitació a fons d'escala. Amb 10 V d´excitació, la sortida a fons d´escala és de 20 mV.
Quina cèl·lula serveix si la força canvia de sentit?
Una de tracció i compressió, com la CTC, o una cèl·lula en S. Una cèl·lula només de compressió no s'ha de sotmetre a tracció.
Per què serveix un condicionador de senyal?
Alimenta el pont de galgues, amplifica el senyal de mil·livolts i el converteix en una sortida normalitzada o en una lectura digital amb ajustament de zero i de guany.
Per què fallen les lectures encara que la cèl·lula sigui correcta?
Les causes habituals són càrregues no axials, moments sobre la cèl·lula, cables sense apantallar o tirants, i una excitació o un guany del condicionador mal ajustats.
Un sensor de parell substitueix una cèl·lula de càrrega?
No. La cèl·lula mesura força lineal i el sensor de parell mesura el moment de gir en un eix. Es trien segons la magnitud que ha de mesurar el banc.
Envieu-nos l'aplicació, la cursa o la referència que teniu i us indiquem el model i el vostre codi de comanda.