6.0 Teoría eléctrica de celdas de carga6.1 AlambradoUna celda de carga puede tener un cable con cuatro o seishilos. Una celda de carga con seis hilos, además de tenerlíneas de + y - señal y líneas de + y - excitación, también tienelíneas de + y - sensado. Estas líneas de sensado estánconectadas a las conexiones de sensado del indicador. Estaslíneas comunican al indicador cuál es el voltaje actual en lacelda de carga. A veces hay una caída de voltaje entre elindicador y la celda de carga. Las líneas de sensado envíaninformación de vuelta al indicador. El indicador luego ajusta suvoltaje para compensar por la perdida de voltaje o amplifica laseñal devuelta para compensar por la perdida de alimentacióna la celda.Los hilos de la celda de carga están diferenciados con colorespara ayudar establecer las conexiones correctas. La hoja dedatos de calibración para cada celda de carga contiene lainformación sobre la diferenciación por colores para esacelda. <strong>Rice</strong> <strong>Lake</strong> <strong>Weighing</strong> <strong>Systems</strong> también provee un guía alos colores de los hilos de celda de carga en la contracubiertade nuestra Guía a Celdas de Carga [Load Cell Guide].6.2 Datos de calibraciónLa mayoría de las celdas de carga vienen con una hoja dedatos de calibración o un certificado de calibración. Esta hojales da los datos pertinentes a su celda de carga. La hoja dedatos está apareada con la celda de carga por el número demodelo, el número de serie, y su capacidad. Otra informaciónencontrada en una hoja típica de datos de calibración son: lasalida expresada en mV/V, el voltaje de excitación, la falta delínealidad, el histéresis, el balance de cero, la resistencia deentrada, la resistencia de salida, el efecto de la temperaturasobre la salida y el balance de cero, la resistencia delaislamiento, y la longitud del cable. La diferenciación de losalambres por colores también está incluida en la hoja dedatos de calibración.6.3 SalidaLa salida de una celda de carga no solo es determinada por elpeso aplicado, sino también por la fuerza del voltaje deexcitación y su sensibilidad clasificada V/V de la capacidadentera de la báscula. Una salida típica para una celda decarga a plena capacidad es de 3 milivoltios/voltio (mV/V). Estoquiere decir que para cada voltio de voltaje de excitación quese aplica a su capacidad total, habrán 3 milivoltios de señal desalida. Si tenemos 100lbs aplicadas a una celda de carga de100lb con 10 voltios de excitación aplicadas, la fuerza de laseñal será de 30mV. Eso es 10V x 3mV/V=30mV. Ahoraapliquemos solo 50lbs a la celda, manteniendo nuestro voltajede excitación en 10 voltios. Dado que 50lbs es 50% o lamitad de una carga completa, la fuerza de señal de la celdade carga sería de 15mV.Figure 6-1. Wheatstone BridgeEl puente de Wheatstone mostrado en la Figura 6-1 es undiagrama sencillo de una celda de carga. Los reostatos oreostatos marcados T 1 y T 2 representan galgasextensiométricas que terminan estando en tensión cuando seaplica una carga a la celda. Los reostatos o reostatosmarcados C 1 y C 2 representan galgas extensiométricas queterminan estando en compresión cuando se aplica una carga.Se refiere a los hilos +In y -In como los hilos +Excitación(+Exc) y -Excitación (-Exc). Se aplica la alimentación a la celdade carga desde el indicador a través de estos hilos. Losvoltajes de excitación más comunes son de 10VCC y 15VCC,dependiendo del indicador y las celdas de carga que sonutilizadas. Se refieren a los hilos +Out y -Out como los hilos+Señal (+Sig) y -Señal (-Sig). La señal obtenida de la celda decarga es enviada a las entradas de señal del indicador depeso para ser procesada y representada como un valor depeso en la pantalla digital del indicador.Mientras que se aplica peso a la celda de carga, las galgas C 1y C 2 son comprimidas. El alambre de la galga se vuelve máscorto y su diámetro aumenta. Esto disminuye las resistenciasde C 1 y C 2 . Simultáneamente, las galgas T 1 y T 2 quedanestiradas. Esto alarga y disminuye el diámetro de T 1 y T 2 ,aumentando sus resistencias. Estos cambios en resistenciacausan que más corriente fluya a través de C 1 y C 2 y menoscorriente fluya a través de T 1 y T 2 . Ahora se detecta unadiferencia potencial entre la salida o los hilos de señal de lacelda de carga.Tracemos el flujo de corriente a través de la celda de carga.La corriente o tensión es suplida por el indicador a través delhilo -In. La tensión fluye de -In a través de C1 y a través de-Out al indicador. Desde el indicador, la tensión fluye por elhilo +Out, a través de C2 y de vuelta al indicador, entrandopor +In. Para poder tener un circuito completo, necesitamostomar corriente o tensión del lado -In de la fuente dealimentación (el indicador) y llevarlo al lado +In. Pueden verque hemos logrado eso. También necesitamos pasar lacorriente o tensión a través del circuito de lectura de señal delindicador. Habíamos logrado eso mientras que la corrientepasaba del hilo -Out a través del indicador y de vuelta a lacelda de carga a través del hilo +Out. A causa de la altaimpedancia (resistencia) interna del indicador, muy pocatensión o corriente fluye entre -Out y +Out.Teoría eléctrica de celdas de carga 9
Puesto que hay una diferencia potencial entre los hilos -In y+In, todavía hay un flujo de tensión o corriente de -In a travésde T 2 y C 2 de vuelta a +In, y de -In a través de C 1 y T 1 devuelta a +In. La mayoría del flujo de corriente dentro delcircuito va a través de estos caminos paralelos. Se añadenreostatos o reostatos en serie con los hilos de ingreso. Estosreostatos o resistencias compensan a la celda de carga portemperatura, cero correcto y línealidad.Miremos nuestro circuito de puente de celda de carga enterminos matemáticos para ayudarles entender el circuitopuente tanto en una condición balanceada comodesbalanceada. Nuestro puente Wheatstone puede serdibujada en una forma convencional de diamante o comomostrado en la Figura 6-2. De todos modos, es el mismocircuito.E R3 = I R3 R 3 = 5VComo todas las resistencias son iguales, el voltaje al punto 2también es de 5V. No hay una diferencia de voltaje entre lospuntos 1 y 2, y así se visualiza una lectura de cero en nuestroindicador.Figure 6-2. Puente WheatstoneHemos reemplazado al amperímetro con un voltímetro querepresentara la pantalla de nuestro indicador de peso.También, los hilos conectados a nuestro indicador serándesignados +Sig y -Sig. Estos representan nuestros hilos deseñal positivo y negativo. Una batería de 10 voltios representala fuente de alimentación de nuestro indicador que suple elvoltaje preciso para excitar o alimentar la celda de carga.Estos valores de resistencia representan nuestras cuatrogalgas extensiométricas que componen nuestra celda decarga.Como no hay una carga sobre nuestra celda, todas lasresistencias de las galgas extensiométricas son las mismas.Utilizando la ley de Ohm, podemos calcular las caídas de rama es igual al voltaje de la rama dividida por la resistenciade la rama.I R1 +R2= E R1 + R2 I R3 +R4= E R3 + R4R 1 +R 2 R 3 +R 4= 10V = 10V= 14.3mA = 14.3mAPara calcular el voltaje en el punto 1, podemos utilizar la leyde Ohm.10 Guía a Celdas de Carga y Módulos de Pesaje
Change language