En la automatización industrial, el pesaje es el cálculo de la masa de un determinado producto, materia prima, componente o vehículo.
Cuando se habla de sistemas de pesaje, suele hacerse referencia a celdas de carga, es decir, transductores electrónicos que miden la fuerza aplicada sobre un objeto mediante una señal eléctrica que varía a medida que cambia la deformación que produce la fuerza en cuestión sobre el transductor. Así, las células de carga encuentran sus principales aplicaciones en los sistemas de pesaje electrónicos y en la medición de fuerzas mecánicas de compresión y tracción en la logística, el transporte, la construcción de edificios, los laboratorios, la robótica, los fabricantes de básculas y la industria alimentaria.
Celdas de carga
Las celdas de carga son transductores que convierten fuerzas de compresión, tracción, torsión, presión o rotación en una señal eléctrica.
Se utilizan para medir fuerza y peso (desde microgramos hasta toneladas). Suelen generar una señal analógica como salida que se amplifica mediante placas de adquisición especiales.
- Características de diseño: punto único, tensión/compresión, en voladizo
- Aplicaciones: sistemas de pesaje electrónicos industriales, mediciones de deformaciones mecánicas, pesaje de camiones, vagones, barcos, grúas, tolvas y tanques, dosificación de productos alimenticios.
- Modelos: analógico, digital, miniatura, especialidad para automoción, robótica, metrología, áreas peligrosas.
Principios de medición de celdas de carga
LVDT (Transformador diferencial variable lineal)
Celda de carga basada en transductores de desplazamiento inductivos. La fuerza aplicada a la plataforma comprime el resorte y mueve la tripulación en movimiento del LVDT. Este último proporciona una potencia proporcional al desplazamiento y, por tanto, a la fuerza. Son adecuados para mediciones de precisión.
La celda de carga incluye cuatro galgas extensométricas colocadas a lo largo del anillo de la celda. La fuerza aplicada provoca un alargamiento de las galgas extensométricas R2 y R4 y una compresión de las galgas extensométricas R1 y R3. Esta configuración de puente es tal que proporciona el máximo cambio de voltaje como resultado de la aplicación de carga, mientras que el desequilibrio debido al cambio de temperatura es mínimo. Se puede utilizar en mediciones estacionarias.
La aplicación de una fuerza a la superficie de un cristal piezoeléctrico genera una acumulación de carga proporcional a la fuerza. Las superficies del material piezoeléctrico se comportan como las caras de un condensador. Las celdas de carga piezoeléctricas poseen una alta tasa de respuesta; sin embargo, debido a la corriente de fuga, el voltaje suministrado por el amplificador de carga tiende a disminuir. Esto los hace adecuados para mediciones de vibraciones.
Módulos de E/S para células de carga
Los módulos de E/S SENECA para células de carga extensométricas se pueden integrar en todos los sistemas de pesaje de forma flexible. Además de los medidores de peso, fuerza o tensión, los módulos ‘SG’ permiten la adquisición de datos en modo autónomo o en interfaz con sistemas de terceros. Los dispositivos proporcionan múltiples métodos de calibración de la celda de carga conectada directamente por servidor web (modelos TCP-IP, Profinet) con o sin software dedicado, con o sin campaña de peso, con o sin adquisición de parámetros de fábrica. Los módulos están disponibles con Factores de forma Z (17,5×102,5×111 mm) y R (53,3x 90×32,2 mm) según los requisitos de instalación.
La medición, realizada con técnica de 4 o 6 cables, está disponible a través de los protocolos de comunicación ModBUS RTU, ModBUS TCP-IP, CANopen, Profinet IO y salida analógica mA V (donde esté disponible). Los módulos SG alimentan directamente el extensímetro y proporcionan características principales de robustez, seguridad y precisión con aislamiento galvánico de hasta 1500 Vca. La clase de precisión es 0,01 con una sensibilidad de la celda de carga de 1 a 64 mV/V.
Los módulos más nuevos se benefician de una precisión muy alta debido a la presencia de un algoritmo predictivo basado en el filtro de Kalman, que también se utilizó para resolver el problema de estimación de trayectoria dentro del programa espacial Apolo.
El intercambio en caliente permite su sustitución sin interrumpir la continuidad del sistema de pesaje. Las características avanzadas incluyen gestión versátil de aplicaciones (conteo, reinicio automático de tara, umbral de alarma, firmware actualizable automáticamente) y medición (valor entero o de punto flotante, estabilización mediante algoritmo predictivo y filtro de ruido, resolución y frecuencia de muestreo configurables). Los modelos ModBUS también admiten la función Pass-Through que les permite desviar solicitudes de los nodos Modbus TCP-IP a la línea serie RS 485 y comportarse como puertas de enlace.
La solución de SENECA para sistemas de pesaje incluye un sistema de ecualización y conexión de hasta 4 celdas de carga en paralelo SG-EQ4, así como la disponibilidad de HMIs OLED (S401) LED (VISUAL) y IIoT (SSD), controladores, módulos de radio y Puertas de enlace para transmisión remota de señales.
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