Sensore di forza

Un sensore di forza che può anche essere chiamato trasduttore di forza è un dispositivo utilizzato per trasformare una grandezza fisica (temperatura, pressione, posizione, concentrazione, ecc.) in un segnale (spesso elettrico) che fornisce informazioni su tale grandezza.

Ad esempio, la pressione esercitata dall’aria su un manometro ad ago posiziona l’ago sulla scala corrispondente alla misurazione di tale pressione. È importante distinguere tra un sensore e uno strumento di misura. Il sensore è un’interfaccia tra un processo fisico e le informazioni. I sensori sono adatti a vari utilizzi in diversi ambienti industriali: meccanico, di misura, elettrico

ACRN offre le seguenti configurazioni:

In S : consente di effettuare misure in compressione e in tensione. Questi trasduttori sono progettati per essere meno sensibili alle forze parassite.

Con un foro filettato : Con un foro filettato e una forma cilindrica di altezza ridotta, questi trasduttori possono essere utilizzati in compressione e in tensione. Il foro centrale è filettato per facilitare il collegamento con l’elemento da monitorare. Sono tipicamente utilizzati in laboratorio per misure statiche o dinamiche, ma anche in ambienti industriali difficili. Le celle di carico Pancake possono misurare da 25 a 500.000 daN, a seconda del modello scelto.

I trasduttori di forza a frittella : sono di forma cilindrica con un cilindro centrale di diametro ridotto a cui viene applicata una forza di compressione. Le celle di carico a bottone sono utilizzate principalmente per applicazioni generali di prova e misurazione, ma anche per il monitoraggio e il controllo di macchine come le confezionatrici, le macchine di assemblaggio o le apparecchiature di prova di fine linea. Questi modelli possono misurare da 0,5 a 50.000 daN.

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Che cos’è un sensore di forza?

Il trasduttore di forza viene utilizzato per misurare le sollecitazioni di trazione o compressione sugli oggetti. Ciò avviene utilizzando l’elasticità di un corpo di prova spesso in metallo (alluminio, acciaio)..

Il sensore è quindi dotato di uno (o più) estensimetri che misurano la micro-deformazione in funzione del carico. Il sensore viene utilizzato anche per valutare le sollecitazioni esercitate su un oggetto.

Come funziona?

La conversione di una grandezza meccanica in un segnale elettrico avviene in tre fasi nei trasduttori di forza ad estensimetri. Il punto di uscita di un trasduttore di forza estensimetrico è un corpo di prova sul quale vengono esercitate delle deformazioni sulla superficie del materiale da parte di carichi esterni.

La deformazione viene rilevata da misuratori applicati alla superficie del corpo di prova. I misuratori convertono questa sollecitazione meccanica in una variazione della resistenza elettrica e agiscono come convertitori meccanico-elettrici. La variazione di resistenza consente di generare una variazione di tensione proporzionale alla potenza. L’interconnessione intelligente di ciascun estensimetro in un ponte di Wheatstone consente di rilevare anche le deformazioni più piccole.

Principali vantaggi degli sensori con estensimetri :

• Gli estensimetri sono una tecnologia comprovata ed economica per i sensori di forza.

• Elevata precisione ed eccellente comportamento di linearità e isteresi – Possibilità di misurare carichi statici e dinamici

• Elevata resistenza alla fatica grazie ai materiali del corpo del sensore ed elevata resistenza alle vibrazioni degli estensimetri

• Ottima stabilità a lungo termine

Quali sono i trasduttori di forza più utilizzati?

Il trasduttore di forza più noto è il piezoelettrico. La parola “piezo” deriva dal greco e significa “spremere”. Il sensore piezoelettrico produce una tensione quando viene “schiacciato” da una forza proporzionale alla forza applicata..

Tuttavia, esistono anche trasduttori a estensimetri per misurare forze fino a diverse tonnellate. Gli estensimetri sono griglie conduttive la cui resistenza cambia quando vengono allungate o compresse, consentendo di misurare la forza applicata all’estensimetro, sia in tensione che in compressione..

Gli estensimetri sono particolarmente adatti per le prove di monitoraggio a lungo termine.

Come scegliere la cella di carico giusta per le vostre esigenze ?

Scegliere il sensore giusto per il lavoro non è facile. Infatti, ogni tipo di sensore ha le sue particolarità.

Il campo nominale è uno degli elementi da considerare quando si sceglie una cella di carico. Determina la capacità di misurazione del dispositivo. Ad esempio, una cella di carico da 100N avrà un campo di misura di 100 newton. Quando si acquista un trasduttore, la valutazione dell’errore di misura è fondamentale. Quindi, esaminare attentamente i dati per verificare la non linearità, l’errore di zero, l’isteresi e l’errore di ripetibilità. Analizzando questi dati si può anche scoprire il rendimento di una cella di carico.

È inoltre importante scegliere il dispositivo adatto alle proprie esigenze, esaminando la sensibilità del sensore e la tensione di alimentazione. Occorre inoltre verificare il segnale elettrico, il connettore, il numero di fili, l’uscita del cavo, ecc.Tra le possibili aree di applicazione vi sono i banchi di prova, ad esempio per la misurazione della forza per verificare la qualità di un materiale, e i sistemi automatizzati per controllare le caratteristiche qualitative durante la lavorazione o l’assemblaggio..

Su richiesta, ACRN può offrire anche queste diverse configurazioni di sensori.

Tipo di anello: Questo trasduttore cilindrico ha un foro centrale circondato da un anello che consente di misurare una forza di compressione. Per ottenere risultati accurati, è necessario che la forza sia applicata uniformemente all’anello centrale. Questo tipo di trasduttore viene generalmente utilizzato per misurare le forze di serraggio. Modelli di celle di carico in grado di misurare forze da 20 a 20.000 daN.

Tipo di contenitore: Questo trasduttore cilindrico allungato è adatto anche alla misurazione di carichi di compressione elevati. Le celle di carico a canestro sono utilizzate nell’industria per misurare carichi elevati. A seconda del modello, i trasduttori di forza a tanica hanno capacità di misura da 1.000 a 150.000 daN.

Tipo di fascio: Questi trasduttori, solitamente di forma rettangolare, sono utilizzati per misurare le forze di flessione o di taglio. Sono molto sensibili alle forze parassite (ad esempio, forza trasversale o coppia) e richiedono un allineamento molto preciso per ottenere misure accurate. Le celle di carico a trave possono misurare da 2 a 50.000 daN. Sono generalmente utilizzati nell’industria (piattaforme di pesatura).

Tipo online: questo sensore con due filettature allineate può misurare forze di tensione o di tensione/compressione. Ha una capacità di misura da 20 a 10.000 daN e viene utilizzato anche nel settore delle piattaforme di pesatura.