Cos'è un trasduttore di forza?

Un trasduttore di forza converte le forze misurate che rappresentano forza, peso e pressione nei segnali di uscita trasmessi. Questi segnali possono essere inviati a indicatori, controller o sistemi di acquisizione dei dati collegati ai computer. La maggior parte dei trasduttori di forza ha uscite elettroniche o digitali elettroniche, pneumatiche o idrauliche, a seconda delle esigenze dell'applicazione. Un trasduttore di forza può essere piccolo quanto la testa di un perno, misurando un semplice grammo di forza (1/28 di un'oncia) o grande come una colonna di ponte, misurando centinaia di tonnellate (1 tonnellata equivale a 2000 libbre o 909 chilogrammi).

I trasduttori della forza precoce erano idraulici. Cilindri, soffietti o diaframmi hanno convertito le forze in segnali di pressione che sono stati letti su indicatori indicatore. Un vantaggio dell'idraulica è che gli indicatori indicatore in diverse posizioni sulla stessa linea hanno permesso a diverse persone di ottenere e utilizzare le informazioni contemporaneamente. Un altro è che l'idraulica sono sistemi intrinsecamente sigillati, rendendoli generalmente robusti, affidabilible e impermeabile all'acqua e ad altri contaminanti.

Successivamente, i sistemi di trasduttore di forza con uscite pneumatiche sono entrati in uso, che hanno consentito una facile integrazione nei sistemi di controllo del processo pneumatico utilizzando la convenzione universale di uscita PSI 3-15. Molti utenti di sistemi idraulici hanno semplicemente installato un trasmettitore di pressione pneumatica nel tubo idraulico dal trasduttore di forza idraulica già in atto. I trasduttori di forza pneumatica sono stati anche ampiamente utilizzati per controllare direttamente i freni di tensione di avvolgimento sulle macchine a roll nel settore della carta.

Progressi nell'arte dei sensori di estensione da quando gli anni '50 hanno cambiato il modo in cui le forze sarebbero state misurate. L'elemento di rilevamento si basava sulla relazione tra resistenza elettrica e allungamento, torsione o altra distorsione fisica di un filo di filamento conduttivo, un foglio o un film sottile dalla sua normale posizione di riposo. Quando questi conduttori erano legati a BEAM, perni, alberi o piastre, hanno permesso l'implementazione di sistemi di trasduttore di forza di forza altamente accurati, ripetibili e robusti chiamati celle di carico. Sarebbero applicati a ogni area dell'impresa umana dall'industria e dal commercio ai trasporti, all'assistenza sanitaria, alla ricerca scientifica e all'elettronica personale. Sono usati in bidoni, scale e misurazioni mediche come la pressione sanguigna.

I sistemi di trasduttore di forza basati su sensori di estensione o celle di carico sono generalmente economici da produrre. Includono l'eccitazione di tensione per il sensore e il bilanciamento del circuito del ponte, una sezione amplificatore, il ridimensionamento e l'elettronica di condizionamento per l'uscita. Le uscite analogiche possono variare dalle tensioni di corrente continua (DC) che predominano le applicazioni scientifiche, mediche e di difesa, alle uscite di corrente CC standard di 4-20 milliamps per i sistemi di controllo industriale. I trasduttori di forza direttamente collegati a computer e multiplexer possono incorporare interfacce seriali RS-232, SE universaleConnessioni Rial Bus (USB) e autostrade di dati industriali come Modbus®. Le scale alimentari nelle cucine delle persone a dieta o negli indicatori di pressione dei pneumatici digitali sugli anelli chiave incorporano trasduttori di forza in miniatura con semplici display di cristalli liquidi (LCD).