Células de carga para bancos de probas: tipos, rangos e montaxe

Guía técnica · GUEMISA

Tipos de células de carga e para que se usa cada unha

Todas as celas deste artigo son extensómetros: unha deformación elástica do corpo metálico modifica a resistencia dos extensómetros, conectados nunha ponte de Wheatstone, e a ponte proporciona unha tensión moi pequena proporcional á forza.

Como elixir entre eles

• Se a forza cambia de dirección durante a proba, necesítase un modelo que teña en conta tanto a tensión como a compresión.
• Se só hai compresión e pouco espazo para a cabeza, un botón ou un modelo plano ocupa menos espazo.
• Se a forza non pode ser perfectamente axial debido á xeometría do banco, aconséllase un deseño con articulacións de rótula nos seus extremos.

Rango de medición e marxe de sobrecarga

A capacidade nominal é a forza coa que a cela entrega a súa saída a escala completa. Debe ser maior que o valor máximo que verá o banco de probas, incluíndo picos dinámicos, choques de arranque e cargas de montaxe. Se a capacidade é demasiado baixa, un pico pode deformar permanentemente a cela. Se é demasiado alta, pérdese resolución porque o sinal útil está limitado a unha pequena fracción do rango.

• A folla de datos indica unha sobrecarga admisible (sen cambio de características) e unha sobrecarga de rotura. Os valores dependen do modelo e do fabricante: non se deben asumir.
• Para cargas con choques ou inversións rápidas, é aconsellable dimensionar con máis marxe que para cargas estáticas.
• Se a serie permite varias capacidades coa mesma xeometría, o rango pódese modificar sen ter que refazer as ferramentas.

Sensibilidade en mV/V e sinal real

A sensibilidade nominal exprésase en mV/V: milivoltios de saída por voltio de excitación, a escala completa. O sinal real é o produto de ambos. Cunha sensibilidade de 2 mV/V e unha excitación de 10 V, a saída a escala completa é de 20 mV. Trátase dun sinal pequeno, polo que o cableado blindado e o acondicionamento do sinal son importantes.

• As celas coa mesma sensibilidade nominal pódense substituír sen ter que refacer completamente a cadea de medición, aínda que é aconsellable comprobar o cero e a pendente.
• A conexión de 4 fíos é a básica. A conexión de 6 fíos engade dous fíos de retroalimentación (detección) que compensan a caída de tensión en cables longos.
• A excitación máxima admisible indícase na folla de datos e non se debe superar.

Clase de precisión

A precisión dunha cela descríbese mediante varios parámetros, non un só número: non linealidade, histérese, repetibilidade, fluencia e deriva térmica de cero e sensibilidade. Estes adoitan expresarse como unha porcentaxe da escala total. Para un banco de probas, o factor máis importante é que a suma dos erros relevantes sexa coherente co nivel de incerteza desexado.

• En aplicacións de pesaxe legais, utilízanse clases (por exemplo, as da norma OIML R60). Un banco de probas non require normalmente esta clasificación, pero si require trazabilidade da calibración.
• Se é necesario documentar a proba, solicítase un certificado de calibración á célula e anótase a frecuencia coa que se repite.
• A cadea completa (cela, cable, acondicionador, adquisición) ten a precisión do conxunto, non a do seu compoñente máis preciso.

Acondicionador ou amplificador

O acondicionador alimenta a ponte e converte os milivoltios nun sinal estandarizado (0–10 V ou 4–20 mA) ou nunha lectura dixital. Debe aceptar a sensibilidade da cela, proporcionar a excitación axeitada e ofrecer axuste de cero e ganancia.

Montaxe correcta: cargas axiais e sen momentos

Unha célula de carga mide con precisión o compoñente da forza ao longo do seu eixe de medición. Todo o demais (momentos de flexión, forzas laterais, torsión) é unha perturbación que pode distorsionar a lectura ou danar o elemento elástico.

• Aliña o eixe da cela coa liña de forza do banco.
• Use xuntas de rótula, acoplamentos de dobre xunta ou botóns de soporte para absorber desalineamentos.
• Coloque a cela sobre superficies planas, ríxidas e limpas.
• Non tires do cable nin o uses como compoñente mecánico. Asegúrao para evitar vibracións e manteño lonxe dos cables de alimentación.
• Protexer a cela contra sobrecargas accidentais con topes mecánicos se o banco pode superalas.
• Deixe que o conxunto alcance a súa temperatura de funcionamento antes de poñelo a cero.

Sensores de par para bancos de probas

Se o banco de probas mide o par en lugar da forza lineal, utilízase un sensor de par, situado entre o motor e a carga. Os mesmos criterios aplícanse á hora de seleccionar un sensor de par: par nominal con marxe, clase de precisión, velocidade máxima de rotación, tipo de saída (tensión, corrente ou barra) e método de conexión do eixe. Os sensores de par rotativos transmiten o sinal sen contacto desde o eixe rotatorio, eliminando a necesidade de que as escobillas se desgasten.

Que produtos GUEMISA son axeitados?

A categoría de celas de carga do sitio web só contén actualmente uns poucos modelos. Se precisa unha capacidade ou xeometría diferente, proporciónenos os datos bancarios e falaremos diso con vostede.

Documentación e casos relacionados

• Células de carga e extensómetros: tutorial (PDF)
• Medición de par en bancos de probas de motores (PDF)
• Toda a información técnica sobre GUEMISA

Preguntas frecuentes

Que capacidade de cela de carga necesito para un banco de probas?

Unha capacidade que supere a forza máxima real, incluídos os picos dinámicos, cunha marxe por riba da sobrecarga permitida da folla de datos. Evite tamén unha capacidade excesiva, xa que isto reduce a resolución útil.

Que significa 2 mV/V?

A cela entrega 2 mV por cada voltio de excitación a escala completa. Con 10 V de excitación, a saída a escala completa é de 20 mV.

Que cela é útil se a forza cambia de dirección?

Unha que sexa á vez resistente á tracción e á compresión, como a CTC ou unha célula S. Unha célula só de compresión non debe estar sometida a tensión.

Para que se usa un acondicionador de sinal?

Alimenta a ponte de extensómetros, amplifica o sinal de milivoltios e convérteo nunha saída normalizada ou nunha lectura dixital con axuste de cero e ganancia.

Por que fallan as lecturas aínda que a cela está ben?

Entre as causas comúns inclúense cargas non axiais, momentos na cela, cables ou cables de suxeición non blindados e ganancia de excitación ou acondicionador axustada incorrectamente.

Un sensor de par substitúe unha célula de carga?

Non. A célula de carga mide a forza lineal e o sensor de par mide o par de rotación nun eixe. Escóllense segundo a magnitude que o banco de probas precisa medir.