¿Qué es un transductor de fuerza?
Un transductor de fuerza convierte las fuerzas medidas que representan la fuerza, el peso y la presión en señales de salida transmitidas. Estas señales pueden enviarse a indicadores, controladores o sistemas de adquisición de datos conectados a computadoras. La mayoría de los transductores de fuerza tienen salidas electrónicas, neumáticas o hidráulicas analógicas o digitales, dependiendo de las necesidades de la aplicación. Un transductor de fuerza puede ser tan pequeño como la cabeza de un pasador, que mide un mero gramo de fuerza (1/28 de una onza) o tan grande como una columna de puente, que mide cientos de toneladas (1 tonelada es igual a 2000 libras o 909 kilgramos).
Los transductores de fuerza temprana fueron hidráulicos. Los cilindros, fuelles o diafragmas convirtieron fuerzas a señales de presión que se leyeron en medidores indicadores. Una ventaja de la hidráulica es que los medidores indicadores en diferentes ubicaciones en la misma línea permitieron a varias personas obtener y usar la información simultáneamente. Otra es que la hidráulica son sistemas inherentemente sellados, lo que los hace generalmente resistentes, Reliable e impermeable al agua y otros contaminantes.
Más tarde, los sistemas de transductor de fuerza con salidas neumáticas entraron en uso, lo que permitió una fácil integración en los sistemas de control de procesos neumáticos utilizando la convención de salida universal de 3-15 PSI. Muchos usuarios de sistemas hidráulicos simplemente instalaron un transmisor de presión neumática en el tubo hidráulico desde el transductor de fuerza hidráulica que ya está en su lugar. Los transductores de fuerza neumática también se utilizaron ampliamente para controlar directamente los frenos de tensión del devanado en máquinas de rodadura en la industria del papel.
Avances en el arte de los sensores de calibre de cepa desde la década de 1950 cambió la forma en que se medirían las fuerzas. El elemento de detección se basó en la relación entre la resistencia eléctrica y el alargamiento, la torsión u otra distorsión física de un cable de filamento conductor, lámina o película delgada desde su posición de descanso normal. Cuando estos conductores estaban unidos a BEams, alfileres, ejes o placas, permitieron la implementación de sistemas de transductor de fuerza altamente precisos, repetibles y resistentes llamados celdas de carga. Se aplicarían a cada área de la empresa humana desde la industria y el comercio hasta el transporte, la atención médica, la investigación científica y la electrónica personal. Se usan en bins de peso, escalas y para mediciones médicas como la presión arterial.
Los sistemas de transductor de fuerza basados en sensores de medidor de deformación o células de carga generalmente son de bajo costo de producir. Incluyen excitación de voltaje para el sensor y el circuito de puente de equilibrio, una sección de amplificador, escala y electrónica de acondicionamiento para la salida. Las salidas analógicas pueden variar desde voltajes de corriente continua (CC) que predominan aplicaciones científicas, médicas y de defensa, hasta salidas de corriente de CC estándar de 4-20 miliamperios para sistemas de control industrial. Los transductores de fuerza conectados directamente a computadoras y multiplexores pueden incorporar interfaces seriales RS-232, Universal SEConexiones de bus Rial (USB) y carreteras de datos industriales como Modbus®. Las escalas de alimentos en las cocinas de los dietas o los medidores de presión de neumáticos digitales en los anillos clave incorporan transductores de fuerza en miniatura con pantallas de cristal líquido simples (LCD).