Per scegliere la cella di carico più adatta al tuo sistema di pesatura, devi tenere conto di molti fattori: dal tipo di applicazione (le caratteristiche della struttura da pesare, il suo funzionamento, lo scopo e l'oggetto da pesare) alle condizioni ambientali in cui il sistema andrà a lavorare.

Dopo aver identificato il modello di cella di carico più appropriato, è importante comprenderne la scheda tecnica, che ne descrive tutte le caratteristiche e fornisce tutti i dati per prendere una decisione.

Ma quali sono le caratteristiche principali di una cella di carico e cosa ci dicono sulle sue prestazioni?

Materiale

I materiali con cui può essere comunemente realizzata una cella di carico sono:

ACCIAIO INOSSIDABILE 17-4PH
ACCIAIO INOSSIDABILE AISI-420
LEGA DI ALLUMINIO
ACCIAIO SPECIALE NICHELATO (AISI 4140 o AISI 4340)

▷ACCIAIO INOSSIDABILE 17-4PH

Tra i vari materiali utilizzati per le celle di carico, questo è quello più "prezioso", infatti è il più costoso e il migliore perresistenza alla corrosione.

Il suo nome ufficiale è AISI 630, ma è comunemente chiamato 17-4 PH dalla sua definizione "tecnica". È infatti composto da17 parti di nichelE4 parti di cromo, mentre PH è l'abbreviazione di Precipitation Hardening, cioè il processo diprecipitazioneutilizzato per indurire il materiale.

▷ACCIAIO INOSSIDABILE AISI-420

Anche se la sua resistenza alla corrosione è inferiore a quella dell'acciaio inossidabile 17-4 PH, ha una maggioreresistenza meccanicaed è più economico.

▷LEGA DI ALLUMINIO

Il tipo tipicamente utilizzato è AVIONAL, cioè quello impiegato per realizzare aeromobili e componenti aeronautici.
È molto utile incelle di carico a punto singoloperché ha una buona resistenza agli agenti ambientali. È ancheleggeroEfacilmente lavorabile, anche nelle finiture finali necessarie per questo tipo di celle.

▷ACCIAIO SPECIALE NICHELATO (AISI 4140 o AISI 4340)

AISI 4140 e AISI 4340 sono due materiali molto simili e in realtà sono intercambiabili.
Vengono chiamati "acciai speciali" perché hanno caratteristiche particolari. Sono infattimescolatocon sostanze quali, ad esempio,cromo,nichel,molibdenoEmanganeseche ne migliorano la qualità rispetto al solo ferro e sono sempre nichelati, altrimenti si ossidano subito.

Grado di protezione (IP)

Questo parametro classifica illivello di resistenzaEtenutaDiinvolucri elettricicontro l'ingresso di oggetti, polvere e acqua. È definito dalla norma internazionale IEC 60529 e corrisponde alla norma europea EN 60529.

È fondamentale scegliere il grado di protezione in base all'ambiente in cui la cella di carico dovrà lavorare. I requisiti di protezione infatti differiscono a secondaposto(interno o esterno) econdizioni ambientalidove deve essere installato il sistema, la frequenza o l'occasionalitàlavaggiola cella di carico sarà sottoposta a e lametodiutilizzato, se dovrà essere immerso, a quale profondità e per quanto tempo.

E' indicato dalacronimo IP(Protezione di ingresso) seguito da2 cifree possibilmente dalla letteraK.
Se le cifre vengono sostituite dalla letteraXsignifica che non ci sono dati sufficienti disponibili per specificare il grado di protezione.

▷ Ilprima cifranel codice indica il grado di protezione del dispositivo contro l'ingresso dioggetti solidie la possibilità per le persone di averecontatto deliberatocon parti pericolose, come ad esempio i conduttori elettrici.
Il valore può variare da 0 a 6, dove 6 indica un involucro completamente sigillato contro polvere e fumi con protezione totale contro il contatto.

▷ Ilseconda cifraindica invece il livello di protezione contro l'ingresso diliquidiEumiditàche vanno daDa 0 a 9. Se la cifra è seguita dalettera K, significa che il componente è protetto contro l'ingresso di acqua durantealta pressionegetto d'acquapulizia.

Carico nominale (capacità)

Chiamata anche "carico nominale", la capacità è lapeso massimoche la cella di carico può sopportare.

Ogni tipo di sensore nasce con il suo intervallo di capacità specifico. La capacità è unvincolo di natura meccanicache è predeterminato nel disegno tecnico di ciascuna cella di carico.

▷Bassa capacitàLe celle di carico hanno un peso che va da pochi grammi fino a un massimo di 100 kg.
Sono ideali quando è richiesta una precisione elevata, come nel caso delle bilance da laboratorio o delle bilance contapezzi.

▷Media capacitàLe celle di carico possono misurare da 100 kg a circa 10 tonnellate metriche.
Sono particolarmente affidabili e vengono utilizzate per la realizzazione di piattaforme di pesatura industriali e per la pesatura di nastri trasportatori, rulliere, tramogge, silos e serbatoi di piccole e medie dimensioni.

▷Alta capacitàle celle di carico invece arrivano fino a oltre 1000 tonnellate metriche.
Vengono utilizzati per la costruzione di pese a ponte, per l'industria pesante e in genere nelle bilance che devono pesare grandi carichi, come ad esempio i silos ad alta capacità.

Per tutte le capacità, anchenon standardquelli, è possibile richiederecelle di carico personalizzate, secondo il vostro progetto e le vostre specifiche.

Classe di precisione

Le classi di accuratezza (o classi di precisione) sonoclassificazioni di gruppodeterminato dall'Organizzazione Internazionale di Metrologia Legale (OIML).
Descrivono ilcaratteristiche metrologichedella cella di carico e sono fondamentali per determinare il livello di qualità del risultato della misura.

Per ogni tipo di cella di carico esiste una diversa classificazione OIML indicata da unletteraidentificando il lorolivello di accuratezza(A, B, C, D) e da unnumerospecificando quantidivisioni legalila cella di carico è in grado di misurare in unità di migliaia:

D1, C1, C2: bassa precisione, le celle di carico possono essere utilizzate negli impianti di miscelazione del calcestruzzo per pesare materiali da costruzione come calcestruzzo, sabbia, cemento o acqua.
C3, C4, C5, C6Epiù alto: elevata precisione, adatta ad esempio per bilance di precisione, selezionatrici ponderali, pese a ponte, sistemi di pesatura OMOLOGATI CE_M, sistemi di miscelazione e dosaggio.

Le autorità emittenti (OIML Issuing Authorities) e gli organismi notificati dall'Unione Europea sono autorizzati a valutare le celle di carico e ad assegnare la relativa classe di accuratezza.
CertificatiLe autorizzazioni rilasciate dalle autorità emittenti sono valide in tutto il mondo, mentre quelle degli organismi notificati sono valide solo all'interno dell'Unione Europea.

La valutazione avviene tramite untestmisurazione3 variabilicontemporaneamente: linearità, isteresi ed effetto della temperatura, verificando l'errore combinato della cella di carico.

Linearità

Questoverifica la proporzionalitàper aumentare i valori di carico in una cella di carico.
I test di carico per punti crescenti forniscono la linea retta che unisce ipunto zeroe ilpunto a grandezza naturale.
Si verifica poi di quanto i valori effettivamente letti dalla cella di carico differiscono da questa linea.
ILdistanzaè l'errore di linearità.

Isteresi

Questa è la valutazione deldifferenza frala cella di caricorispostedurante un ciclo di carico e un successivo ciclo di scarico.
La differenza percentuale viene calcolata tra gli stessi punti letti dalla cella di carico durante i due cicli, il che fornisce l'errore di isteresi.

Effetti della temperatura

La cella di carico è posizionata in uncamera climaticaDopo aver stabilizzato la temperatura, in un intervallo standard definito dall'OIML tra -10°C e +40°C,3 cicli di carico/scaricovengono eseguiti per ogni temperatura.
Dopo aver terminato la prova, si verifica di quanto le medie dei valori misurati, al variare della temperatura, si discostano dagli errori massimi consentiti.

ILclasse di precisione appropriatadovrebbe essere scelto tenendo in considerazione molteplici aspetti del sistema di pesatura, come ad esempiotipo di pianta, ILscopoEtipo di merceda valutare, e spesso si tratta di un compromesso tra i due.

ILcapacitàAnche il sistema di pesatura gioca un ruolo fondamentale.
È infatti necessario valutare la giusta corrispondenza tra la precisione desiderata e la capacità del sistema.

Errore combinato

Questo è ilsomma dei 3 errori(linearità, isteresi ed effetti della temperatura) dal test OIML descritto nella sezione precedente.
Questo valore, espresso come percentuale della scala completa, rappresenta l'errore massimo che ci si può aspettare da una cella di carico.

Ad esempio, da una cella di carico con fondo scala di 10000 kg ed errore combinato pari allo 0,05%, ci si aspetterebbe un errore massimo di 5 kg su tutta la sua scala di misura.
Se il peso letto fosse 2500 kg, il "valore reale" sarebbe compreso tra 2495 e 2505 kg.

Intervallo minimo di verifica (V min)

Questo è l'intervallo minimo in cui il caricocampo di misura(la sua capacità) può essere divisa.

Si ottiene dal rapporto tra lacapacità massimadella cella di carico e dellavalore Y(o il relativo V min) stabilito dai test OIML.
Descrive in realtà la risoluzione della cella di carico, cioè il minimo incremento di peso che la cella di carico è in grado di misurare.

Questo valore è essenziale quando la cella di carico deve essere utilizzata in un sistema di pesatura omologato per uso commerciale.

Potenza nominale

La potenza nominale, espressa in mV/V, è lavalore di uscitain mV che la cella di carico restituisce quando viene applicato il carico massimo, diviso pertensione di alimentazionenella V.

Il valore che troviamo sulla scheda tecnica è quello che rispetta questa condizione, mentre il valore percentuale a fianco è il valore di incertezza (di quanto oscillerà ± in percentuale il valore di uscita) ed è specificato direttamente dal costruttore.

Effetto della temperatura sullo zero e sul fondo scala

Questo è ilerroreche un aumento o una diminuzione della temperatura provocaletturadella cella di carico, ovvero di quanto il valore zero o fondo scala può differire dal valore effettivo come percentuale del fondo scala per ogni grado centigrado di variazione della temperatura.

Se, ad esempio, una cella di carico ha un fondo scala pari a 1000 kg e l'effetto della temperatura sul suo fondo scala è pari allo 0,005% FS/°C, per ogni variazione in °C la lettura può variare al massimo di 0,05 kg.
Se la temperatura varia di 10°C (ad esempio passa da 20°C a 30°C), la lettura varierà al massimo di 0,05 x 10, cioè 0,5 kg.

Compensazione termica

Questa è la temperaturaallineareentro cui la cella di carico può lavorare osservando gli errori di temperatura riportati in "Effetto della temperatura sullo zero e sul fondo scala".

Le celle di carico vengono infatti testate etermicamente compensatoa diverse temperature in modo preciso per garantire accuratezza e prestazioni adeguate. L'intervallo di temperatura di compensazione termica standard è compreso tra -10°C e +40°C.

Intervallo di temperatura di lavoro

Questo è l'intervallo di temperatura entro il quale la cella di carico puòlavoro senza rompersi, ma per i quali le prestazioni dichiarate nella scheda tecnica non sono più garantite.

Creep a carico nominale (dopo 30 min)

Il valore di creep, o "flusso viscoso", è la capacità della cella di carico dicompensareILscorrimento naturaledel materiale di cui è composto. In pratica, quando uncarico costantese applicato in condizioni ambientali stabili, la lettura delle celle di carico non cambierà o cambierà molto poco.

Lo stato del valore sulla scheda tecnica è il possibilevariazione percentuale nella scala completa(in kg o mV/V) dopo 30 minuti dall'applicazione del carico nominale.
Una percentuale di creep inferiore si traduce in unmigliore qualità della misurazionedella cella di carico. È infatti fondamentale che il valore di "creep a carico nominale" sia basso, poiché ciò contribuisce alla stabilità della misura nel tempo.

Questo parametro influenza inoltre laproprietà elastichedella cella di carico. Dopo aver applicato un peso, più basso è il valore di creep, più velocemente il segnale zero tornerà alla condizione iniziale (cella di carico senza carico).

Tensione massima di alimentazione tollerata

Ciò indica ilmassimoAlimentazione elettricavalorein V che la cella di carico può sopportare.
Gli indicatori di peso e i trasmettitori di peso hanno solitamente un valore di alimentazione standard di5 V CC o 10 V CC, specificamente concepito per essere perfettamente tollerato dalla cella di carico.

È possibile utilizzare anche alimentatori non standard, ma è fondamentale che rispettino la tensione massima di alimentazione indicata sulla scheda tecnica, per non danneggiare la cella di carico.

Resistenza di ingresso/uscita

ILingressola resistenza è la resistenza misurata in Ohm tra i fili di alimentazione della cella di carico. Laproduzionela resistenza è concettualmente identica alla resistenza di ingresso, ma viene misurata tra i fili del segnale di uscita della cella di carico.

I loro valori dipendono dal tipo di estensimetro utilizzato, ma in genere sono compresi tra 350 e 400 Ohm oppure tra 700 e 800 Ohm.

Bilanciamento zero

Questo è il valore, espresso comepercentuale della potenza nominale, che definisce di quanto il valore di uscita in mV può deviare da zero senza carico.

Resistenza di isolamento

Ciò definisce la qualità dell'isolamento tra i singolifilidella cella di carico e dellacorpodella cella di carico e tra il cavoscudoe ciascunofilodella cella di carico.

Un corretto isolamento rende la misurazione effettuata dalla cella di caricoinsensibile ai cambiamentinel potenziale elettrico o nelle cariche elettriche sul corpo della cella di carico.

Carico statico massimo

Espresso in percentuale della scala completa, è la quantità disovraccaricola cella di carico può resistere senza danneggiarsi, cioè la sua "limite di snervamento".

Se il valore di sovraccarico rimane al di sotto della percentuale consigliata, che normalmente è compresa tra il 120% e il 150% del fondo scala, la cella di carico mantiene la suaelasticità(la sua capacità di deformarsi e tornare a zero). Se supera il valore percentuale consigliato, la cella di carico si deformerà in modo permanente e quindi si romperà o si danneggerà.

Carico di rottura

Espresso come percentuale del fondo scala, è il carico massimo che la cella di carico può sopportare senza rompersi.
Questo valore dipende dageometria, ILMaterialee iltipodella cella di carico e teoricamente non dovrebbe mai essere raggiunta, ma è in ogni caso importante conoscerla soprattutto quando si devono fare calcoli sullacoefficiente di sicurezzadella pianta.

Ad esempio, nei sistemi di sollevamento e limitazione del carico, che richiedono un elevato coefficiente di sicurezza, è necessario assicurarsi che la cella di carico utilizzata abbia un carico di rottura maggiore di quello standard, che solitamente è compreso tra il 250% e il 300% del fondo scala.

Flessione a carico nominale

Questo indica quanto è caricata la cella di caricodeformaa piena scala, è la misura in cui il carico si abbassa quando viene applicato alla cella di carico.

Questo valore è diverso per ogni singola cella di carico, ma rientra sempre in un intervallo ditra 0,2 mm e 1 mm.

Esempio di flessione a carico nominale di 0,5 mm in una cella di carico AZL

Connessione elettrica

Questa parte della scheda tecnica si riferisce interamente alla cella di caricocavo di uscita.
Oltre a dettagli quali lunghezza e diametro, indica anche il numero di fili che lo compongono e la dimensione della sua sezione trasversale in mm2.

Le celle di carico in genere hanno4O6 fili. La differenza sta nel fatto che ci siano 2 fili chiamati "fili di riferimento" (Sense + e Sense-), che vengono utilizzati per migliorare la precisione della misurazione.

Grazie ai fili di riferimento nei cavi a 6 conduttori, le celle di carico possono compensare qualsiasivariazione di tensione gocciolaresui cavi a causa, ad esempio, di variazioni di temperatura o di lunghezza del cavo, senza che ciò influisca sulla misurazione del peso.

Le celle di carico a 4 fili, invece, sonocalibrato e compensato termicamentein relazione alla lunghezza del cavo con cui vengono forniti di serie, per questo motivo la lunghezza del cavo non deve essere modificata.

cellula di carico dell'estensimetro

Cellula di carico unica

cellula di carico del fascio del taglio

cellula di carico parallela del fascio

Tipo cellula del raggio di carico

Tipo cellula di S di carico

cellula di carico della bascula a ponte

Micro cellule di carico

cellula di carico della pesa a bilico

Sensore di scala di peso

Cella di carico a nastro trasportatore

sensore di porta dell'ascensore

Sensore di automazione industriale

Cella di carico in scala

Sensore di scala del carrello elevatore

Sensore di peso dello scaffale

Sensore di deformazione

sensore delle cellule di carico

Scala di pesatura delle celle di carico

Sensore di pressione

Sensore di pressione del livello dell'acqua

Come scegliere una cella di carico?