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Scegliere l’amplificatore di un sensore di forza richiede un equilibrio tra la misura di piccole variazioni e la conservazione del massimo segnale possibile. Un guadagno troppo basso sfrutta male il campo d’ingresso del ricevitore; un guadagno eccessivo taglia i segnali dovuti a precarico, scostamento dello zero o picco di forza. Partire dall’uscita reale del ponte e dalla velocità di misura necessaria, poi valutare insieme amplificatore e ingresso di acquisizione.
Calcolare il segnale prima di confrontare le specifiche degli amplificatori
Per un ponte estensimetrico, l’uscita nominale a fondo scala in millivolt è la sensibilità in mV/V moltiplicata per l’eccitazione in volt. Usare la sensibilità della portata ordinata, non un valore presunto per l’intera famiglia di prodotti.
La scheda tecnica MV-LC0190 indica 0.5 ±0.1 mV/V per 1 kg e 1.0 ±0.2 mV/V per le versioni da 5, 20 e 50 kg. L’intervallo di eccitazione raccomandato è 4-12 VDC. Usare i dati di taratura del sensore fornito per impostare il fattore di scala definitivo.
Come esempio di calcolo, la versione da 1 kg con eccitazione di 8 V fornisce un’uscita nominale a fondo scala di 4 mV. Una variazione dell’1% del carico nominale produce nominalmente solo 40 microvolt. È un calcolo del segnale, non la prova che il sistema completo possa misurare con precisione tale variazione. Rumore, deriva dello zero ed effetti della meccanica installata devono essere sufficientemente piccoli per la decisione prevista.
Scelta dell’amplificatore per sensori di forza: confrontare le specifiche utili
| Controllo | Dati da richiedere | Perché influisce sul risultato |
|---|---|---|
| Intervallo di ingresso | Limiti differenziali positivi e negativi, con margine per lo scostamento dello zero | Un segnale di trazione/compressione o un precarico può superare un campo scelto soltanto per il carico nominale positivo. |
| Rumore | Rumore riferito all'ingresso con larghezza di banda e convenzione di misurazione | Il rumore citato senza la sua gamma di frequenze non può essere confrontato in modo affidabile con il segnale utile più piccolo. |
| Risposta | Larghezza di banda, comportamento di assestamento e impostazioni dei filtri attivati | Una lettura stabile può nascondere un picco mancato o una risposta di controllo ritardata. |
| Eccitazione | Tensione, capacità di alimentazione del ponte e disposizione dei conduttori di rilevamento della tensione | L’uscita del sensore dipende dalla tensione effettivamente applicata al ponte. |
| Uscita | Campo, capacità di carico, riferimento e limiti dell’ingresso ricevente | Il segnale deve restare valido sia nell’amplificatore sia nel dispositivo di acquisizione. |
Il rumore riferito all’ingresso esprime il rumore dell’amplificatore come segnale equivalente al suo ingresso. Valutarlo con una larghezza di banda specificata; non confrontare direttamente un valore RMS con una cifra picco-picco ottenuta con un criterio diverso. Il numero di bit del convertitore, da solo, non descrive la risoluzione di forza utilizzabile.
Lasciare margine per il segnale che la tara non elimina
Peso del dispositivo di prova e precarico continuano a generare un segnale di ponte dopo l’azzeramento della forza visualizzata. Individuare dove avviene la sottrazione dello zero. Se si trova dopo lo stadio di guadagno analogico, non può impedirne la saturazione.
Controllare il campo di modo comune dell’ingresso oltre al campo differenziale. Una piccola differenza tra i due fili di segnale non significa che le loro tensioni individuali siano vicine al riferimento dell’amplificatore. Cablaggio e alimentazione previsti devono mantenere entrambe entro i limiti di funzionamento documentati.
Per una forza bidirezionale, confermare che l’intera catena gestisca entrambe le polarità. Un ingresso ricevente unipolare richiede una conversione adeguata se occorre misurare forza negativa. Documentare la convenzione di segno e verificarla con una direzione di carico nota, invece di correggerla informalmente nel software a valle.
Scegliere la risposta in base all’evento, non al display
Una misura lenta di forza mantenuta e un breve evento di pressatura impongono requisiti diversi all’elettronica. Specificare durata dell’evento e risultato necessario: forza stabilizzata, picco, attraversamento di soglia o curva di forza. Richiedere poi la risposta dell’amplificatore con i filtri previsti attivati.
Provare il dispositivo di acquisizione alla frequenza di campionamento prevista e usare un filtraggio antialias adeguato. Un ADC veloce non può recuperare un picco già eliminato da un condizionatore lento. Una banda eccessiva, a sua volta, può lasciar passare rumore irrilevante per una misura lenta.
Una forma d’onda tagliata ha perso informazioni. Se la curva si appiattisce a un valore fisso, esaminare i campi d’ingresso e uscita non elaborati prima di accettare il picco indicato. Non aumentare la media digitale per far sembrare il taglio del segnale un tratto di forza stabile.
Distinguere un amplificatore di forza da un trasmettitore pratico da usare
Un trasmettitore di pesatura può essere adatto a una misura lenta, ma il formato dell’uscita non dimostra le prestazioni per una prova di forza. Per esempio, MV-WI0014 ha un campo pubblicato di sensibilità d’ingresso di 1-3 mV/V. Tale campo non copre l’uscita nominale di 0.5 mV/V della versione da 1 kg di MV-LC0190.
Non considerare l’esempio un abbinamento compatibile né presumere che una regolazione non specificata risolva l’incompatibilità. Il confronto dei trasmettitori di pesatura descrive i limiti documentati dei modelli disponibili. Se la banda per l’evento di forza o le prestazioni di rumore non sono documentate, richiederle prima della scelta.
Domande sulle specifiche dell'amplificatore
D1. Il massimo guadagno è l'impostazione più sensibile?
Aumenta la variazione d’uscita per un dato ingresso, ma riduce anche il margine prima della saturazione e amplifica scostamento dello zero e rumore. Scegliere il guadagno dopo aver calcolato tutto il campo d’ingresso possibile, poi verificare la minima variazione utile di forza con le impostazioni reali di acquisizione.
D2. Una taratura può coprire un’impostazione diversa del filtro?
Il fattore di scala per un carico stazionario può restare applicabile mentre cambia la misura dipendente dal tempo. Verificare di nuovo assestamento, cattura dei picchi o istante di attraversamento della soglia quando il filtraggio modifica il risultato usato dalla macchina.
D3. Cosa dovrebbe accompagnare una richiesta su un amplificatore?
Fornire modello del sensore e uscita tarata, eccitazione richiesta, precarico, forze utili massima e minima, durata dell’evento, lunghezza del cavo e ingresso ricevente. Se disponibile, inviare una curva di forza rappresentativa tramite la pagina di contatto METRAVON; aiuta a distinguere un problema di campo da uno di risposta.
Sommario
Calcolare prima segnale d’ingresso e margine prima della saturazione, poi confrontare rumore e risposta in condizioni definite. Verificare l’evento di forza nell’installazione fino al dispositivo ricevente. Né un guadagno elevato né un ADC con molti bit dimostrano che sia disponibile il risultato di misura della forza necessario.
