TRANSDUCTOR DE FUERZA

FUNCIONAMIENTO

Entre los elementos eléctricos más populares usados en mediciones de fuerza se tienen las galgas extensiométrica (strain gage) las galgas semiconductoras, y los Transductores piezoeléctricos. En general, las galgas extensiométrica miden indirectamente la fuerza, midiendo la deflexión que esta produce en un portador calibrado, el Transductor piezoeléctrico responde directamente a la fuerza aplicada.

PRINCIPIOS

La celda de carga es una forma de galga extensiométrica usada comúnmente como Transductor. Este convierte una fuerza aplicada (peso), en el potencial de salida de un puente. En una celda de carga, la galga extensiométrica está montada en alguna forma de elemento de detección mecánica (columna, haz, etc.) y la galga (o galgas) están usualmente conectadas en configuración de puente. La compensación de temperatura y por no-linealidad la proporciona el fabricante en forma de selección de valores de resistencia para los brazos del puente y en serie con el puente. Las galgas extensiométrica son dispositivos de baja impedancia, y requieren potencia de excitación significativa para conseguir potencia de salida a niveles razonables. Una celda típica tendrá una impedancia de 350 ohm y se especifica tendiendo una sensibilidad en términos de mili voltios por voltio de excitación a plena escala. El potencial de excitación máximo así como el potencial recomendado serán especificados. Para un dispositivo de 10V con una razón de 3mV/V, aparecerán 30 mili voltios a la salida con carga de 'plena escala.

La salida se incrementa aumentando la excitación del puente, pero los efectos de auto calentamiento son una limitación significativa para este método.

SOLUCIÓN ACONDICIONADOR DE SEÑAL

El modulo Transductor piezoeléctrico responde directamente a la fuerza aplicada. La galga extensiométrica resistiva es un elemento resistivo el cual cambia su longitud, y por tanto su resistencia, cuando la fuerza aplicada a la base sobre la cual está montado causa deflexión o compresión. En el momento que no hay peso o fuerza aplicada sobre la galga su V= 0 mv, y la fuerza máxima aplicada en de 20 kg es V= 25 mv. Para que el transductor de fuerza genere 5v con 20 kg se debe implementar un amplificador operacional configurado como diferencial restador (fig. 1) con este amplificador restador combinamos las dos señales que nos entrega el sensor en una sola y así lograr los ajustes necesarios a la señal. Con un ajuste de offset o red de calibración se llevará a 0 v con 0 gr. (Fig.2) en la amplificación de la señal utilizamos un amplificador operacional configurado como amplificador no inversor. Se debe hallar la resistencia de ganancia para que genere los 0 V=5gr a 5 V  =20 kg (Fig. 3). Luego de haber tratado correctamente la señal lo único que nos resta es diseñar la programación para poder controlar la planta en lazo cerrado

(fig.1)

(fig.2)

(fig.3)