As células de carga de tensão são críticas para medir as forças de tração em várias aplicações.

Aqui na Morehouse, calibramos muitas células de tensão de várias capacidades.

Um dos aspectos mais essenciais destas calibrações é assegurar a utilização dos adaptadores adequados.

O nossoLivro eletrónicoe outrosdocumentosA importância dos adaptadores.

Depois de todos nós concordarmos com o método adequado para calibração e os adaptadores usados para calibração, é essencial entender as equações usadas para caracterizar seu comportamento.

Esta é uma compreensão básica das equações da célula de carga de tensão e como elas são usadas para traduzir a saída da célula de carga em medições precisas de força.

Os fundamentos da saída da célula de carga

No seu núcleo, uma célula de carga de tensão converte a força mecânica num sinal elétrico.

À medida que a célula de carga é esticada, os estressímetros dentro do dispositivo experimentam uma mudança de resistência.

Esta mudança é normalmente medida como uma tensão de saída, muitas vezes expressa em milivolts por volt (mV / V).

Equação da célula de carga de tensão- Aproximação linear

A maneira mais simples de relacionar a saída de uma célula de carga à força aplicada é através de uma equação linear:

Força = m * Resposta + b

Onde:

• A força é a tensão aplicada em unidades como lbf ou N
• A resposta é a saída da célula de carga em mV/V
• m é a inclinação (sensibilidade)
• b é a interceptação de y (muitas vezes perto de zero para sistemas bem zero)

Esta aproximação linear funciona bem para muitas aplicações, principalmente quando a célula de carga é usada dentro de uma faixa estreita ou quando o dispositivo pode não precisar ser melhor que 0.2 % da potência total da célula de carga.

Quando se quer maximizar o desempenho de sua célula de carga, estas ligeiras não-linearidades não vai melhor caracterizar o desempenho,e equações mais complexas serão muitas vezes necessárias para melhor do que 00,2% da escala total.

Nota: Estamos apresentando isso em termos gerais, pois algumas células de carga podem ser muito lineares onde a equação linear pode ser usada.

Equação de célula de carga de tensão - Equações polinomiais para maior precisão

Para explicar as não-linearidades, os laboratórios de calibração podem relatar equações polinomiais para caracterizar as células de carga.

Os padrões ASTM E74 e ISO 376 têm critérios específicos para gerar essas equações polinomiais.

Uma forma comum é:

Resposta = A0 + A1 * força + A2 * força2 + A3 * força3

Onde A0, A1, A2 e A3 são coeficientes determinados durante a calibração.

Esta equação nos permite prever a resposta da célula de carga a qualquer força dentro de sua faixa calibrada.

Força = B0 + B1 * Resposta + B2 * Resposta2 + B3 * Resposta3

Os coeficientes (B0, B1, B2, B3) são diferentes dos coeficientes A e são calculados para minimizar os erros na conversão de resposta para força.

A importância dos coeficientes

Cada coeficiente nessas equações polinomiais serve a um propósito específico:

• A0 ou B0: representa o deslocamento ou ponto zero
• A1 ou B1: Relaciona-se com a sensibilidade linear da célula de carga
• A2 ou B2: Contabilização da não-linearidade quadrática
• A3 ou B3: Aborda a não-linearidade cúbica

Figura 1 Equação de célula de carga de tensão polinomial de 2o grau

Os termos de ordem superior (4o ou 5o grau) podem ser utilizados para caracterizar precisamente as células de carga de alta resolução.

Estes termos foram discutidos em nosso e-book, e o padrão ISO 376 limita o uso de uma equação polinomial para 3RdA ordem.

Equação de célula de carga de tensão - Aplicação prática

Quando a calibração for efectuada de acordo com a norma ASTM E74 ou ISO 376, receberá um certificado de calibração com estes coeficientes quando utilizar uma célula de carga de tensão calibrada.

Para determinar a força para uma dada saída:

1. Medir a potência da célula de carga em mV/V
2. Conecte este valor na equação de força usando os coeficientes B fornecidos
3. Calcular o resultado para obter a força aplicada

Por outro lado, se você precisa saber que saída esperar para uma força alvo, use a equação de resposta com os coeficientes A.

Equação da célula de carga de tensão - Conclusão

Em conclusão, a compreensão das equações das células de carga de tensão pode ajudá-lo a caracterizar melhor as suas células de carga, o que pode reduzir a incerteza geral das medições que você faz.

Esta menor incerteza de medição irá melhorar a precisão das suas medições.

Essas equações de célula de carga de tensão, sejam elas lineares ou polinomiais, desempenham um papel fundamental na tradução da saída elétrica de uma célula de carga em forças precisas.

A aproximação linear fornece um método direto para muitas aplicações, enquanto que as equações polinomiais oferecem maior precisão por contabilização de não-linearidades inerentes ao comportamento da célula de carga.

Os laboratórios de calibração que aderem às normas de calibração, tais como ASTM E74 ou ISO 376, que definem a utilização destas equações, caracterizam frequentemente melhor o desempenho esperado da célula de carga,permitindo-lhe ter mais confiança no desempenho das suas células de carga.