Las células de carga de tensión son críticas para medir las fuerzas de tracción en varias aplicaciones.

Aquí en Morehouse, calibramos muchas celdas de carga de tensión de varias capacidades.

Uno de los aspectos más esenciales de estas calibraciones es garantizar que se utilicen los adaptadores adecuados.

El nuestroLibro electrónicoy otrosdocumentosEn el caso de los sistemas de control de velocidad, el uso de un dispositivo de control de velocidad es muy importante.

Una vez que todos hemos acordado el método adecuado para la calibración y los adaptadores utilizados para la calibración, es esencial entender las ecuaciones utilizadas para caracterizar su comportamiento.

Se trata de una comprensión básica de las ecuaciones de las celdas de carga de tensión y de cómo se utilizan para traducir la salida de las celdas de carga en mediciones precisas de la fuerza.

Los fundamentos de la producción de células de carga

En su núcleo, una célula de carga de tensión convierte la fuerza mecánica en una señal eléctrica.

A medida que se estira la celda de carga, los estresímetros dentro del dispositivo experimentan un cambio en la resistencia.

Este cambio se mide típicamente como un voltaje de salida, a menudo expresado en milivoltios por volt (mV / V).

Ecuación de la célula de carga de tensión- Aproximación lineal

La forma más simple de relacionar la salida de una celda de carga con la fuerza aplicada es a través de una ecuación lineal:

Fuerza = m * Respuesta + b

Donde:

• La fuerza es la tensión aplicada en unidades como lbf o N
• Respuesta es la salida de la celda de carga en mV/V
• m es la pendiente (sensibilidad)
• b es la intersección de y (a menudo cerca de cero para sistemas bien cero)

Esta aproximación lineal funciona bien para muchas aplicaciones, principalmente cuando la célula de carga se utiliza dentro de un rango estrecho o cuando el dispositivo puede no necesitar ser mejor que 0.2 % de la potencia a escala completa de la celda de carga.

Cuando uno quiere maximizar el rendimiento de su célula de carga, estas ligeras no linealidades no caracterizan mejor el rendimiento,y ecuaciones más complejas a menudo serán necesarias para mejores que 00,2% de la escala completa.

Nota: Presentamos esto en términos generales ya que algunas celdas de carga pueden ser muy lineales donde se puede utilizar la ecuación lineal.

Ecuación de la célula de carga de tensión - Ecuaciones polinomiales para una mayor precisión

Para dar cuenta de las no linealidades, los laboratorios de calibración pueden informar ecuaciones polinomiales para caracterizar las células de carga.

Las normas ASTM E74 e ISO 376 tienen criterios específicos para generar estas ecuaciones polinomiales.

Una forma común es:

Respuesta = A0 + A1 * Fuerza + A2 * Fuerza2 + A3 * Fuerza3

Donde A0, A1, A2 y A3 son coeficientes determinados durante la calibración.

Esta ecuación nos permite predecir la respuesta de la célula de carga a cualquier fuerza dada dentro de su rango calibrado.

Fuerza = B0 + B1 * Respuesta + B2 * Respuesta2 + B3 * Respuesta3

Los coeficientes (B0, B1, B2, B3) son diferentes de los coeficientes A y se calculan para minimizar los errores al convertir de respuesta a fuerza.

La importancia de los coeficientes

Cada coeficiente en estas ecuaciones polinomiales sirve a un propósito específico:

• A0 o B0: Representa el punto de desplazamiento o cero
• A1 o B1: se refiere a la sensibilidad lineal de la celda de carga
• A2 o B2: Cuentas para la no linealidad cuadrática
• A3 o B3: Aborda la no linealidad cúbica

Figura 1 Ecuación de la célula de carga de tensión polinomial de segundo grado

Se pueden utilizar términos de orden superior (4o o 5o grado) para caracterizar con precisión las células de carga de alta resolución.

Estos términos se han discutido en nuestro libro electrónico, y la norma ISO 376 limita el uso de una ecuación polinomial a 3rd- ¿Qué quieres decir?

Ecuación de la célula de carga de tensión - Aplicación práctica

Cuando la calibración se realice de acuerdo con ASTM E74 o ISO 376, recibirá un certificado de calibración con estos coeficientes cuando utilice una célula de carga de tensión calibrada.

Para determinar la fuerza para una salida dada:

1. Medir la potencia de la celda de carga en mV/V
2. Enchufe este valor en la ecuación de fuerza utilizando los coeficientes B proporcionados
3. Calcular el resultado para obtener la fuerza aplicada

Por el contrario, si necesita saber qué salida esperar para una fuerza objetivo, use la ecuación de respuesta con los coeficientes A.

Ecuación de la célula de carga de tensión - Conclusión

En conclusión, comprender las ecuaciones de las células de carga de tensión puede ayudarle a caracterizar mejor sus células de carga, lo que puede reducir la incertidumbre general de las mediciones que realiza.

Esta menor incertidumbre de medición mejorará la precisión de sus mediciones.

Estas ecuaciones de la célula de carga de tensión, ya sean lineales o polinomiales, juegan un papel fundamental en la traducción de la salida eléctrica de una célula de carga en fuerzas precisas.

La aproximación lineal proporciona un método sencillo para muchas aplicaciones, mientras que las ecuaciones polinomiales ofrecen una mayor precisión al tener en cuenta las no linealidades inherentes al comportamiento de la célula de carga.

Los laboratorios de calibración que se adhieren a las normas de calibración como ASTM E74 o ISO 376, que definen el uso de estas ecuaciones, a menudo caracterizan mejor el rendimiento esperado de la célula de carga,lo que le permite tener más confianza en el rendimiento de sus células de carga.