Una celda de carga es un transductor empleado para convertir ‘fuerza’ en una salida ‘eléctrica’ medible. Hay varias variedades de celdas de carga; las células de carga basadas en el strain gage son el tipo más comúnmente utilizado. Los diseños de celda de carga se pueden distinguir de acuerdo con el tipo de señal de salida generada, puede ser neumática, hidráulica o eléctrica, o de acuerdo con la forma en que detectan la flexión, cizalladura, compresión, tensión, etc.
Una celda de carga es una estructura de metal cuidadosamente diseñada, generalmente de acero inoxidable, con medidores de tensión montados en ubicaciones precisas en la estructura. (Cuando se aplican fuerzas externas a un objeto estacionario, el resultado es esfuerzo y tensión. Un medidor de deformación es un sensor cuya resistencia varía con la fuerza aplicada; convierte presión, tensión, peso, etc., en un cambio en la resistencia eléctrica que puede El estrés se define como las fuerzas de resistencia internas del objeto, y la tensión se define como el desplazamiento y la deformación que se producen. Las células de carga están diseñadas para medir una fuerza específica e ignorar otras fuerzas que se están aplicando. La señal eléctrica emitida por la celda de carga es muy pequeña, requiere cierta amplificación.
El medidor de tensión es uno de los sensores más importantes de la técnica de medición eléctrica aplicada a la medición de cantidades mecánicas. Estos son patrones de resistencia muy pequeños, efectivamente, placas de circuito pequeñas y flexibles. Como su nombre indica, se usan para medir la tensión. Como un término técnico “tensión” consiste en la tensión de tracción y compresión, que se distingue por un signo positivo o negativo. Por lo tanto, los medidores de tensión se pueden utilizar para aumentar la expansión y la contracción). Los medidores están unidos a una viga o miembro estructural que se deforma cuando se aplica cualquier peso, deformando a su vez el medidor de deformación. A medida que el medidor de deformación se deforma, la resistencia eléctrica cambia en proporción a la carga.
Se construye un medidor de tensión mediante la unión de un cable de resistencia eléctrica fina o una lámina de resistencia metálica grabada fotográficamente a una base de aislamiento eléctrico utilizando un material de unión adecuado, y uniendo los cables del medidor.
Cabe señalar que los cambios en el circuito causados por la fuerza son mucho menores que los cambios causados por la variación de la temperatura. Las células de carga bien diseñadas cancelan los efectos de la temperatura usando dos técnicas. (a) Adaptando la velocidad de expansión del extensímetro a la velocidad de expansión del metal sobre el que está montado, de modo que se pueda evitar un esfuerzo excesivo en los medidores a medida que la celda de carga se calienta y se enfría. (b) Otro método de compensación de temperatura implica el uso de múltiples medidores de tensión, todos los cuales responden al cambio de temperatura con el mismo cambio en la resistencia.
Algunos diseños de celdas de carga utilizan medidores que nunca están sujetos a ninguna fuerza, pero solo sirven para contrarrestar los efectos de la temperatura en los medidores que miden la fuerza. La mayoría de los diseños utilizan 4 medidores de tensión, algunos en compresión, otros bajo tensión, lo que maximiza la sensibilidad de la celda de carga y cancela automáticamente el efecto de la temperatura.
Para medir la deformación con un medidor de tensión de resistencia adherida, se debe conectar a un circuito eléctrico que sea capaz de medir los cambios de minuto en la resistencia correspondiente a la deformación. Los transductores de tensión suelen emplear cuatro elementos de medidor de tensión que están conectados eléctricamente para formar un circuito de puente de Wheatstone.
(Exc = excitación)
Un puente de Wheatstone es un circuito de puente dividido utilizado para medir la resistencia eléctrica estática o dinámica. El voltaje de salida del puente de Wheatstone se expresa en milivoltios de salida por entrada de voltios. El circuito de Wheatstone también es muy adecuado para la compensación de temperatura.
Hay dos componentes en una celda de carga que se deben considerar en el análisis de fatiga, la estructura externa (la flexión o el elemento de resorte) y el medidor de deformación (sensor). Se utilizan varios metales para flexiones en las celdas de carga de interfaz, que incluyen acero aleado de calidad aeronáutica, acero inoxidable y aleación de aluminio resistente a la fatiga de alta resistencia.
La flexión soporta la carga; por lo tanto, la falla de la flexión es estructural. Como la función del indicador es la medición eléctrica de las deflexiones mínimas, la falla de los medidores de deformación, por otro lado, típicamente no es estructural; la falla se nota por un cambio en la resistencia o factor de calibre.
La propensión relativa a la falla por fatiga en el primer flexómetro o el strain strain depende del diseño del transductor. Usado dentro de los parámetros nominales, parece que un medidor de tensión de celda de carga funcionará satisfactoriamente hasta por 10 ^ 8 ciclos, según las pruebas de verificación realizadas por un fabricante. Esto, por supuesto, depende del tipo de celda de carga.