Calibracion de Celdas de Carga

La calibración de la celda de carga es un ajuste o un conjunto de correcciones que son realizadas sobre una celda de carga, o un instrumento (amplificador), para asegurar que el sensor opera de la forma más precisa posible, o sin error.

Todos los sensores son propensos a los errores de medida. Estas incertidumbres estructurales son simplemente las diferencias algebraicas entre el valor indicado por la salida del sensor y el valor real de la variable medida, oo las fuerzas de referencia conocidas. Los errores de medida pueden deberse a varios factores:

Cada sensor de fuerza tiene una “curva característica” o “curva de calibración” que define la respuesta del sensor ante una entrada. Durante una calibración regular usando una máquina de calibración para transductores de fuerza, se comprueba la compensación del cero del sensor y la linealidad mediante la comparación de la salida del sensor con unas fuerzas de referencia y ajustando la respuesta a una salida linear ideal. El equipo de calibración del sensor de fuerza comprueba además la histéresis, repetibilidad y cambios de temperatura cuando los clientes lo solicitan para aplicaciones críticas de medidas de fuerza.

Para más información sobre la calibración, por favor consulte nuestra página de Preguntas frecuentes (FAQ) sobre la calibración de sensores.

Si tiene más preguntas sobre los términos y definiciones de la calibración (calibracion celdas de carga), por favor diríjase a nuestro Glosario de Términos del Sensor de calibración.

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¿Con que frecuencia debería ser recalibrada una célula de carga?

Ya que las células de carga de galgas extensiométrica están expuestas a un uso continuo, envejecimiento, cambios en la señal de salida o sobrecargas de uso inadecuadas, FUTEK recomienda encarecidamente un intervalo anual de recalibración. Una recalibración frecuente ayuda a confirmar que el sensor mantiene su precisión a lo largo del tiempo y otorga un certificado de calibración de la célula de carga para demostrar que el sensor continua cumpliendo con las especificaciones.

Sin embargo, cuando el sensor sea utilizado en aplicaciones críticas y entornos agresivos, los sensores de fuerza podrían necesitar calibraciones con mayor frecuencia. Por favor, consulte los intervalos de calibración apropiados con nuestro equipo de soporte técnico quien le ayudará a evaluar el intervalo de servicios de calibración más económico para su transductor de fuerza.

¿Quiere aprender más sobre las celdas de carga de galgas extensiométricas? Visite nuestra página "Cómo funciona una celda de carga"!

¿Necesita una recalibración?

Como nuestros productos son utilizados en aplicaciones críticas que requieren especificaciones exactas, hemos creado un programa de recalibración para dar un soporte continuo a las necesidades de verificación y ajuste de nuestros clientes. Además, ofrecemos servicios de recalibración a los clientes que han comprador productos de testeo y medida de los siguientes fabricantes:

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¿Qué es una calibración del sistema (sensor más amplificador/instrumento)?

Una calibración del sistema proporciona una referencia del comportamiento del conjunto del sensor y del instrumento (“curva de calibración”) y asegura que la combinación de los resultados cumple con las especificaciones. Un sistema de medida de fuerza abarca a menudo un sensor de peso, un instrumento o un acondicionador de señal (por ejemplo: un indicador de celda de carga o un acondicionador de señal), cableado, y conectores. La calibración del sistema completo (calibracion de celdas de carga) asegura que el conjunto del sistema trabaja con la precisión esperada.

Vea a continuación un video sobre los "Beneficios de la calibración de sistemas":

Escoger una calibración del sistema completo le permite obtener una solución de medida de carga lista para usar. Una calibración del sistema crea una solución "plug & play" en la que todos los conectores, cables y configuraciones de los instrumentos han sido tenidos en cuenta.

Como laboratorio certificado A2LA, FUTEK ofrece la calibración de sistemas completos de sensores con pantallas digitales, amplificadores digitales de célula de carga, carga y/o soluciones USB, y sigue procedimientos de calibración de acuerdo con el standard ISO. La certificación FUTEK incluye la acreditación conforme a ANSI/NCSL Z540-1.

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¿Cuáles son los diferentes tipos de procedimientos de calibración de un transductor de carga?

Como la mayoría de las celdas de carga o de transductores de par están acoplados con una pantalla o con un acondicionador de señal para crear un sistema de medida de par o de fuerza preconfigurado, la instrumentación debería estar siempre ligada con el sensor y ambos deben ser calibrados conjuntamente como un sistema (vea esta aplicación de herramienta de calibración de par). Dicho esto, considere por ejemplo una celda de carga LSB205 de tipo Miniatura S Beam de 50 lbs ( u otra micro célula de carga) emparejada con un amplificador de corriente de salida 4-20mA IAA200 y un cable de 10 ft de longitud. Cuando se solicite por el cliente, las lecturas de los cinco puntos de salida se tomarán cuando se apliquen sobre el sensor cargas de 0 (sin carga), 10 lbs, 20 lbs, 30 lbs, 40 lbs y 50 lbs de forma ascendente y descedente.

Dependiendo de los requerimientos de la aplicación, este procedimiento se repite dos o más veces. La diferencia entre los valores de salida se utiliza para calcular la no-repetibilidad (o repetibilidad) y linealidad (precisión).

A menudo nos preguntan Cómo calibrar una llave de torsión. Esto se puede lograr utilizando un sensor de par TDF de FUTEK como una herramienta de calibración de llave de torsión para verificar la precisión de la llave de torsión.

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Cómo funciona una celda de carga (Principio de funcionamiento de un sensor de fuerza)

En primer lugar, necesitamos comprender los principios físicos y de la ciencia de materiales detrás del principio de funcionamiento de una celda de carga de galgas extensiométricas (también llamadas extensómetros algunas veces), que es la medición del esfuerzo. Una galga extensiométrica de lámina metálica es un sensor cuya resistencia eléctrica varía con la fuerza aplicada. En otras palabras, convierte (o transforma) una fuerza, presión (por ejemplo, un sensor de presión), tracción, compresión, par de torsión, peso, etc., en un cambio en su resistencia eléctrica, lo que puede ser medido.

Las galgas extensiométricas son conductores eléctricos en forma de zigzag firmemente unidos a una lámina. Cuando la lámina es tensada, ésta – y los conductores - se estira y elonga. Cuando es presionada, se contrae y se acorta. Este cambio de forma provoca que la resistencia eléctrica de los conductores eléctricos cambie igualmente. El esfuerzo aplicado sobre la célula de carga puede ser determinado en base a este principio, ya que la resistencia eléctrica de la galga extensiométrica aumenta con el alargamiento y disminuye con la contracción.

Estructuralmente, un sensor de fuerza (o transductor) está compuesto por un cuerpo metálico (también llamado elemento de muelle) sobre el cual se adhieren varias galgas extensiométricas de lámina. El cuerpo del sensor está hecho de aluminio o acero inoxidable, lo que le otorga dos características importantes: (1) aporta la solidez para soportar grandes cargas y (2) tiene la elasticidad para deformarse mínimamente y volver a su forma original cuando la fuerza es retirada.

Cuando una fuerza (tracción o compresión) se aplica, el cuerpo metálico actúa como un muelle y se deforma ligeramente, y a no ser que se sobrecargue, vuelve a su forma original. A medida que el elemento se deforma, la galga extensiométrica cambia su forma y consecuentemente su resistencia eléctrica, lo que crea un diferencial de tensión a través de un puente de Wheatstone. De este modo, el cambio en el voltaje es proporcional a la fuerza física aplicada al cuerpo metálico, y puede ser calculada a través de la tensión de salida del circuito de la célula de carga.

Estas galgas extensiométricas están distribuidas en lo que se conoce como un circuito de puente de Wheatstone (también conocido como circuito de la célula de carga). Esto significa que las cuatro galgas extensiométricas están interconectadas en circuito cerrado (circuito de célula de carga) y que la zona de medición de la fuerza que se quiere calcular esta alineada en consecuencia.

Los amplificadores de puente de galgas extensiométricas (o acondicionadores de señal de la célula de carga) suministran una tensión de excitación regulada al circuito de la célula de carga y convierten la señal de salida de mv/V en otro tipo de señal que es más útil para el usuario. La señal generada por el puente de galgas extensiométricas es una señal débil que podría no funcionar con otros componentes del sistema, como el controlador lógico programable (PLC), el módulo de adquisición de datos (DAQ), ordenadores o microprocesadores. De este modo, los acondicionadores de señales del sensor de fuerza incluyen funciones como el control del voltaje de excitación, el filtrado o atenuación de ruido, la amplificación de señal y la conversión de la señal de salida.

Además, el cambio en la amplificación de la tensión de salida está calibrado para ser linealmente proporcional a la fuerza newtoniana aplicada al cuerpo metálico, que puede ser calculada a través de la ecuación del voltaje del circuito de la célula de carga.

Un concepto importante relacionado con los transductores de fuerza es la sensibilidad y precisión del sensor. La precisión del sensor de fuerza puede definirse como la menor cantidad fuerza aplicada al cuerpo del sensor que se requiere para crear una variación lineal y repetitiva en la tensión de salida. Cuanto mayor sea la precisión de la célula de carga, mejor, ya que podrá capturar de forma consistente variaciones de fuerza muy sensibles. En aplicaciones como la automatización de fábricas alta precisión, cirugía robótica o la industria aeroespacial, la linealidad de la celda de carga es fundamental para alimentar al PLC o al sistema control de la adquisición de datos (DAQ) con la medición de fuerza precisa. Algunas de nuestras células de carga universales tipo Pastel presentan una no-linealidad de ±0.1% (del rango de salida) y una no-repetibilidad de ±0.05% del rango de salida (RO).