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Una célula de carga con puente de Wheatstone produce una señal diferencial de milivoltios, no una salida 4-20 mA o RS485 lista para usar. La excitación alimenta el puente y la deformación modifica el equilibrio entre sus brazos resistivos. Para elegir un instrumento o investigar una lectura incorrecta, empiece por la sensibilidad, la excitación y el desplazamiento de cero reales. Suponer que todas las células producen 20 mV puede dar lugar a un rango de entrada incorrecto, un aprovechamiento deficiente de la resolución o saturación al invertirse la fuerza.
Calcule la señal de la célula de carga con puente de Wheatstone
El cambio nominal de señal a carga nominal es la sensibilidad en mV/V multiplicada por la excitación en voltios. Para una aproximación lineal por debajo de la carga nominal, multiplique además por la fracción de carga aplicada. Sume el desplazamiento de cero real al comprobar si la salida total permanece dentro del rango de entrada del instrumento. Use la excitación en el sensor, no solo el valor seleccionado en un menú del instrumento.
| Ejemplo con excitación de 5 V | Cambio nominal calculado a fondo de escala |
|---|---|
| MV-LC0190, 1 kg | 0.5 mV/V x 5 V = 2.5 mV. La opción de baja fuerza necesita una entrada capaz de resolver la fracción útil de esta señal. |
| MV-LC0190, 5-50 kg | 1.0 mV/V x 5 V = 5 mV. Esto requiere una ganancia y una calibración distintas de la opción de 1 kg. |
| MV-LC0149, versión de 2 mV/V | 2 mV/V x 5 V = 10 mV. Confirme la salida pedida en vez de basarse solo en la familia del modelo. |
| MV-LC0149, versión de 3 mV/V | 3 mV/V x 5 V = 15 mV. Una configuración de entrada de 10 mV sin modificar no cubriría la señal nominal a fondo de escala. |
Estos cálculos utilizan la sensibilidad nominal; no son datos de calibración y excluyen la tolerancia de sensibilidad, la precarga instalada y el equilibrio de cero. Por ejemplo, la referencia MV-LC0190 de 1 kg es 0.5 +/-0.1 mV/V, por lo que solo su tolerancia de sensibilidad da un cambio calculado de 2-3 mV a fondo de escala con 5 V. Deje un margen de entrada adecuado y calibre el sensor entregado, en vez de considerar exactos los 2.5 mV.
La fuerza mínima útil merece un cálculo aparte. En un sensor nominal de 5 kg y 1 mV/V excitado a 5 V, un incremento de 10 g corresponde a un cambio de señal de 0.01 mV, o 10 microvoltios. Esta operación no promete una resolución utilizable de 10 g: el ruido del amplificador, los efectos mecánicos, la temperatura y el método de prueba pueden ocultar ese incremento.
Compruebe el rango negativo antes de una prueba reversible
El límite positivo de una entrada es solo la mitad del problema. El METRAVON MV-WI0009 especifica una excitación de 5 V y un rango de entrada de -3 a 30 mV. No puede suponerse que un sensor que genera aproximadamente -10 a +10 mV durante el ciclo requerido de tracción/compresión cabe en ese rango solo porque +10 mV sea inferior a +30 mV.
Defina la polaridad, la precarga y los extremos esperados antes de elegir la electrónica. Poner a cero la indicación no desplaza necesariamente los límites de saturación de la entrada analógica. Para un ensayo de fuerza reversible, obtenga confirmación de la capacidad de entrada bipolar completa y del método de calibración. Utilice la guía de selección de amplificadores cuando el ruido, los picos transitorios o la velocidad de muestreo afecten al resultado.
Identifique los conductores por su función, no por su color
Un puente de cuatro hilos tiene normalmente dos conductores de excitación y dos de señal. Una disposición de seis hilos añade conductores de detección para que un instrumento compatible supervise la excitación en su punto de conexión. Esos conductores no son canales de fuerza adicionales. La pantalla es una conexión independiente y no debe contarse como uno de los pares de medición.
El diagrama de referencia MV-LC0149 asigna rojo/negro a la excitación, verde/blanco a la señal y amarillo a la pantalla. El cableado documentado MV-LC0099 usa rojo/azul para la excitación y blanco/amarillo para la señal. En un diagrama el amarillo es una pantalla; en el otro, un conductor de señal. Por eso incluso los colores aparentemente familiares deben comprobarse frente a la información de cableado del modelo exacto.
Siga el manual del instrumento para las conexiones de detección al usar un sensor de cuatro hilos en una entrada de seis hilos. Conectar la detección en una caja de conexiones supervisa la excitación allí, no más allá en cada puente. No puede compensar todas las caídas de tensión ni reparar un borne flojo aguas abajo. Registre la ubicación de esas conexiones en el plano del cable.
La resistencia es una medición de diagnóstico, no una lectura de peso
Sin alimentación y con la célula desconectada de forma segura de la electrónica, compare la resistencia entre los pares identificados de excitación y señal con la especificación exacta. MV-LC0149 indica 385 +/-10 ohmios de entrada y 351 +/-2 ohmios de salida; MV-LC0190 indica 350 +/-5 ohmios para ambos. Un valor diferente no es automáticamente un fallo cuando los modelos difieren.
Las células en paralelo reducen la resistencia de carga de excitación. Como cálculo ilustrativo, cuatro entradas idénticas de 385 ohmios en paralelo presentan 96.25 ohmios; a 5 V consumen aproximadamente 52 mA antes de considerar los efectos del cable. Use la resistencia mínima especificada y el límite de alimentación del instrumento al comprobar una instalación real. La resistencia de salida no es el valor que debe sustituirse en ese cálculo de corriente de excitación.
Un resultado normal de resistencia no demuestra el estado del aislamiento, la precisión de calibración ni la ausencia de daños mecánicos. No aplique un comprobador de aislamiento a través de un amplificador conectado. Toda tensión y procedimiento de prueba de aislamiento debe estar aprobado para el sensor y los componentes desconectados; las consecuencias de usar un comprobador inadecuado pueden ser más graves que el fallo original.
Preguntas en los bornes del instrumento
Q1. ¿Puedo conectar el puente directamente a una entrada analógica PLC?
Solo si esa entrada está diseñada para el puente y proporciona o admite la excitación y la medición de milivoltios requeridas. Un canal convencional de 4-20 mA no es una entrada de este tipo. En caso contrario, utilice acondicionamiento de señal adecuado y seleccione por separado la salida hacia el controlador. La guía de conexión de células de carga al PLC explica esas opciones de conexión.
Q2. ¿Por qué deja de aumentar la indicación aunque la fuerza siga subiendo?
Compruebe si hay saturación de entrada, superación del rango configurado o un tope mecánico que soporta la fuerza adicional. Compare la señal bruta, la excitación y el valor indicado dentro de un procedimiento de prueba aprobado. No siga añadiendo carga para encontrar el límite. Una lectura recortada no puede utilizarse para demostrar que el sensor sigue por debajo de su capacidad nominal.
Q3. ¿Basta un simulador de puente para aprobar la báscula?
Puede ayudar a comprobar el instrumento y, según dónde se conecte, parte del recorrido del cable. No aplica fuerza al sensor ni somete a carga el montaje. La aceptación final sigue necesitando una prueba con carga adecuada del sistema instalado. Mantenga los resultados del simulador separados del registro de calibración mecánica.
Q4. ¿Debo aumentar la excitación para obtener una señal mayor?
Solo dentro de las especificaciones del sensor y del instrumento, tras recalcular los límites de entrada y la corriente de alimentación. En una célula nominal de 3 mV/V, pasar de 5 V a 10 V duplica el cambio calculado a fondo de escala de 15 a 30 mV. Un límite de entrada de 30 mV no dejaría entonces margen para el desplazamiento positivo de cero ni para la tolerancia de sensibilidad. Una señal mayor no sirve si la entrada se recorta.
Resumen
Utilice mV/V para calcular la señal esperada, compruebe ambos extremos del rango del instrumento e identifique cada conductor por su función. Al solicitar asistencia técnica de METRAVON, incluya la versión exacta de la célula, la excitación, un croquis de cableado y las lecturas medidas de entrada/salida. Esos datos ayudan a distinguir un instrumento incompatible de un cable dañado o un problema mecánico.
