Cos'è celle di carico a flessione?

Celle di Carico a Flessione

Le celle di carico a flessione sono un tipo di trasduttore di forza che converte una forza applicata in un segnale elettrico misurabile, basato sulla misurazione della deformazione (flessione) di un elemento elastico. Sono ampiamente utilizzate in applicazioni di pesatura industriale, sistemi di controllo di processo e monitoraggio delle forze.

Principio di Funzionamento:

Il principio fondamentale alla base delle celle di carico a flessione è la misurazione della deformazione (strain) causata dalla forza applicata su una trave o un elemento simile. Questa deformazione viene rilevata tramite estensimetri (strain gauges) incollati sulla superficie dell'elemento. Gli estensimetri sono resistenze elettriche che cambiano il loro valore di resistenza in base alla deformazione meccanica a cui sono sottoposti. Questi cambiamenti di resistenza sono molto piccoli, per questo vengono connessi in un circuito a ponte di Wheatstone.

Componenti Principali:

• Corpo Elastico (Trave): È l'elemento strutturale che subisce la flessione sotto carico. La sua geometria e il materiale (solitamente acciaio legato) sono progettati per garantire una deformazione lineare e prevedibile in risposta alla forza.

• Estensimetri (Strain Gauges): Sono i sensori di deformazione. Vengono incollati in posizioni strategiche sul corpo elastico per massimizzare la sensibilità alla flessione e minimizzare l'influenza di forze trasversali o momenti. Sono generalmente configurati in un ponte di Wheatstone per aumentare la sensibilità e compensare le variazioni di temperatura.

• Circuito Elettronico: Il circuito di condizionamento del segnale amplifica il piccolo segnale elettrico prodotto dagli estensimetri e lo converte in un segnale utilizzabile (es. 4-20 mA, 0-10V, segnale digitale). Questo circuito può includere anche funzionalità di taratura, compensazione di temperatura e filtraggio del rumore.

Vantaggi:

• Semplicità: Design relativamente semplice e robusto.
• Costo: Generalmente meno costose rispetto ad altri tipi di celle di carico (es. a taglio o a compressione).
• Versatilità: Adatte a diverse applicazioni di pesatura.
• Facilità di installazione: Installazione relativamente semplice.

Svantaggi:

• Sensibilità a Carichi Laterali: Più suscettibili a errori causati da carichi non assiali o momenti flettenti.
• Precisione: Generalmente meno precise rispetto ad altri tipi di celle di carico.
• Effetto Temperatura: Più sensibili alle variazioni di temperatura rispetto ad altri tipi di celle di carico, richiedendo circuiti di compensazione termica accurati.

Tipi di Celle di Carico a Flessione:

• Celle a singola flessione: La forza viene applicata in un punto e la flessione viene misurata in un'unica sezione.

• Celle a doppia flessione: La forza viene applicata in due punti, creando una flessione in due sezioni del corpo elastico. Questo design può migliorare la sensibilità e ridurre l'influenza dei carichi laterali.

• Celle a flessione a sbalzo: Il corpo elastico è fissato a un'estremità e la forza viene applicata all'altra estremità, causando una flessione a sbalzo.

Applicazioni:

• Bilance industriali: Piattaforme di pesatura, bilance a nastro.
• Sistemi di controllo di processo: Misurazione del livello di materiali in serbatoi.
• Automazione: Sistemi di pesatura e dosaggio.
• Monitoraggio di forze: Macchine di prova materiali.

Considerazioni sulla scelta:

Quando si sceglie una cella di carico a flessione, è importante considerare i seguenti fattori:

• Capacità di carico: La forza massima che la cella di carico può misurare.
• Precisione: L'errore massimo previsto nella misurazione.
• Sensibilità: La variazione di output per unità di forza applicata.
• Ambiente operativo: Temperatura, umidità, presenza di vibrazioni o sostanze corrosive.
• Grado di protezione IP: Resistenza all'ingresso di polvere e acqua.
• Tipo di segnale di uscita: (mV/V, 4-20mA, 0-10V, digitale).
• Linearità: La deviazione massima dalla relazione lineare tra la forza applicata e il segnale di uscita.
• Isteresi: La differenza tra le letture di carico crescente e decrescente.
• Ripetibilità: La capacità di produrre gli stessi risultati per la stessa forza applicata in più misurazioni.

La comprensione di questi concetti è fondamentale per selezionare la cella di carico più adatta per una particolare applicazione.