L’essenziale
Un trasduttore converte una grandezza fisica in un segnale elettrico a essa proporzionale. In una cella di carico, la forza deforma il corpo e gli estensimetri cablati a ponte di Wheatstone vedono la loro resistenza variare con tale deformazione. Il segnale del ponte viene condizionato e amplificato prima di giungere al sistema di acquisizione dati. Una cella di carico mon-assio misura una direzione; una cella di carico triassiale misura tre forze perpendicolari; una cella di carico a sei assi aggiunge i tre momenti.
Che cos’è un trasduttore?
Un dispositivo che converte una forma di energia in un segnale leggibile. L’uscita è elettrica e proporzionale alla grandezza misurata: forza, coppia, posizione, accelerazione o temperatura.
- I trasduttori attivi non richiedono una fonte di alimentazione: una termocoppia è uno di questi.
- I trasduttori passivi richiedono una fonte di alimentazione esterna; la loro uscita è una variazione di resistenza, capacità o di un altro parametro elettrico. Una cella di carico a estensimetri o un trasduttore di coppia è uno di questi.
Come misura una forza una cella di carico?
La forza deforma il corpo della cella di carico. Estensimetri montati a ponte di Wheatstone vedono la loro resistenza variare con tale deformazione. Il ponte richiede un’alimentazione; la sua uscita passa attraverso il condizionamento del segnale e l’amplificazione ed è restituita come tensione per il sistema di acquisizione dati.
Tre assi o sei?
Tre assi se la prova richiede soltanto le forze; sei se richiede anche i momenti.
- Tre assi: Fx, Fy e Fz, ciascuno su un ponte intero, in un unico corpo. La serie TR3D va da 1,1 kN per asse (TR3D-B-250) a 444 kN (TR3D-D-100K).
- Sei assi: le tre forze e il momento attorno a ciascun asse, su sei ponti. TR6D-C: 71, 89 e 178 kN con 1,4, 4,5 e 9,5 kN·m. TR6D-F, a bassa altezza: 22 e 45 kN con 1,1 e 3,4 kN·m.
- Ogni cella a sei assi è fornita con un rapporto di taratura ISO/IEC 17025 che include la sua matrice di diafonia.
Dove si utilizzano i trasduttori di forza a sei assi?
Ovunque forze e momenti agiscono insieme e devono essere separati.
- Biomeccanica e ortopedia: simulazioni di articolazioni, arti protesici.
- Robotica: sistemi di presa e assemblaggio di prodotti.
- Automotive: prove di crash, di frenata e in curva.
- Gallerie del vento: portanza, resistenza e forza laterale, con momenti di imbardata, rollio e beccheggio.
Possono essere utilizzati sul campo?
Sì. I corpi dei TR3D, TR6D-C e TR6D-F sono stagni e compensati in temperatura, utilizzabili da −40 a 149 °C, per l’acquisizione di dati sul campo come per le prove in laboratorio. Quando nessun modello del catalogo è adatto, il trasduttore di forza è realizzato su misura oppure il pezzo stesso viene equipaggiato con estensimetri.
Da ricordare
- Un trasduttore di forza a estensimetri è un trasduttore passivo: necessita di un’alimentazione e di un amplificatore.
- Tre assi forniscono le forze; sei assi aggiungono i momenti.
- Nessun modello del catalogo è adatto: il pezzo stesso può diventare il trasduttore.