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Toutes les cellules de charge SP sont basées sur la contrainte et utilisent le pont principal de Wheatstone. Cet article explore la science impliquée et la façon dont une cellule de charge fonctionne vraiment.

Histoire

Une cellule de charge (ou une cellule de charge) est un transducteur qui convertit la force ou la masse en une sortie électrique mesurable, le plus souvent indiqué comme ## milli volt par volt (mV / V).
Bien qu'il existe de nombreuses variétés de capteurs de force tels que les cellules de charge à base de jauge hydraulique, piézoélectrique et pneumatique, le type le plus couramment utilisé.

Circuit du pont WheatstoneDans 1843, le physicien anglais Sir Charles Wheatstone a conçu un circuit en pont qui pourrait mesurer les résistances électriques. Le circuit en pont Wheatstone est idéal pour mesurer les changements de résistance qui se produisent dans les jauges de contrainte. Bien que la première jauge de contrainte de fil de résistance collée ait été développée dans les 1940, ce n'est que lorsque l'électronique moderne a attiré que la nouvelle technologie devenait techniquement et économiquement réalisable.

Circuit du pont Wheatstone

Science

SP Les cellules de charge de la jauge de contrainte convertissent la charge agissant sur les signaux électriques. Les jauges elles-mêmes sont collées sur le corps de la cellule de charge dans des positions soigneusement calculées. Lorsqu'une force est appliquée, le corps de la cellule de charge se déforme.
Dans la plupart des cas, quatre jauges de contrainte sont utilisées pour obtenir une sensibilité maximale et une compensation de température.

Jauge de contrainte sp

Jauge de contrainte

Deux des jauges sont généralement en tension, et deux en compression, et sont câblées avec des ajustements de compensation pour équilibrer zéro.
Lorsque la charge est appliquée, la souche modifie la résistance électrique des jauges proportionnellement à la charge - L'électronique SP amplifie et mesure cette variation en proportion et la convertit en un affichage dans une unité d'ingénierie calibrée connue telle que la tonne, les livres, KiloNewtons ou Kilogrammes permettant à l'opérateur de la cellule de chargement d'effectuer des mesures précises et reproductibles.

Types de cellule de chargeJauge de contrainte appliquée

Il existe plusieurs types communs de cellule de charge:
• Loadlink - un bloc de matériau avec un trou de chargement pour une manille à chaque extrémité permettant d'appliquer des forces de traction
• Rayon de cisaillement - un bloc droit de matériau fixé sur une extrémité et chargé sur l'autre
• Poutre de cisaillement à double extrémité, un bloc droit de matériau fixé aux deux extrémités et chargé au centre
• Cellule de charge de compression, un bloc de matériau conçu pour être chargé en un point ou une zone en compression
• La cellule de charge à faisceau «S», un bloc en forme de «S» qui peut être utilisé en compression et en tension (les maillons de charge et les capteurs de tension sont conçus uniquement pour la tension)
• Shear Loadpin, une cellule de charge ronde qui détecte la force appliquée à travers elle, via des jauges de contrainte installées dans un petit alésage à travers le centre de la broche. Deux rainures sont usinées dans la circonférence extérieure de la broche pour définir les plans de cisaillement.

Excitation et rendement nominal

Le pont Wheatstone est excité par une tension stabilisée (habituellement 3vdc avec des produits SP, mais pourrait être compatible avec 20v).
La différence de tension proportionnelle à la charge apparaît alors sur les sorties de signal en mv / v.
Une sortie de cellule de charge est évaluée en millivolts par volt (mV / V) de la différence de tension à pleine charge mécanique. Ainsi, une chargeuse 2 mV / V fournira le signal millivolt 6 à pleine charge lorsqu'il sera excité par 3v.
Les valeurs typiques de sensibilité sont 1 à 3 mV / V; La plupart des cellules de charge SP sont évaluées autour de 1.5mV / V.

Cellules de charge à quatre et six fils

Certaines cellules de chargement ont un câble avec des fils 4 et un écran; d'autres ont un câble avec des fils 6 et un écran. Ceux avec des fils 6, en plus des entrées +, entrées, + signal et terminaisons, ont des fils 2 appelés + sens et sens. Ceux-ci sont parfois appelés + Référence (ou + Ref) et -Reférence (ou -Ref).

La principale différence de fonction de ces types 2 est que les cellules de charge avec un câble 6 peuvent compenser les variations de la tension d'excitation réelle qu'ils reçoivent de l'amplificateur, de l'indicateur ou de l'automate. La résistance d'un câble électrique (conducteur) varie en fonction de sa longueur et de toute variation de température, ce qui entraîne des variations de la tension d'excitation aux cellules de charge. Avec les câbles longs, il y aura une baisse de tension de la valeur d'origine fournie par l'amplificateur, l'indicateur ou l'automate et l'avantage d'une cellule de charge 6 est que cette baisse de tension peut être compensée rapidement et efficacement sans qu'elle affecte la mesure de la charge .

Cellules de charge à fil 4

Les cellules de charge de fil 4 sont déjà calibrées et compensées thermiquement avec la longueur permanente du câble fourni lors de leur fabrication. SP vous recommande de ne pas raccourcir le câble d'une cellule de charge 4 si elle est trop longue; il est préférable d'enrouler l'excès de câble. Cela s'explique par le fait que l'étalonnage et la compensation d'usine d'une cellule de charge 4 seront compromis si vous raccourcissez le câble. Il n'y a pas de fils sens pour compenser la nouvelle longueur de câble.

Lors de la connexion des cellules de charge 4 dans une boîte de jonction avant l'amplificateur, l'indicateur ou l'automate, nous vous recommandons d'utiliser un câble de cellule de charge 6 pour connecter la boîte de jonction à l'amplificateur, l'indicateur ou l'automate. Cela compensera toute baisse de tension sur la longueur du câble entre eux. En tout état de cause, le câble doit être bien blindé et avoir une section transversale suffisante (au moins 0.2 mm sq) pour limiter la chute de tension sur sa longueur.

Cellules de charge à fil 6

La précaution ci-dessus concernant la coupe des câbles ne s'applique pas aux cellules de charge avec un câble 6. Les deux fils sens sont capables de mesurer la tension d'excitation réelle observée au pont Wheatstone à l'intérieur de la cellule de pesage, donc le signal mV de la cellule de pesée peut être ajusté en fonction de l'excitation réelle qu'il éprouve. Si un ingénieur d'installation veut raccourcir les câbles, ils peuvent le faire sans compromettre la performance de la cellule de charge.

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