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Una cella di carico a ponte di Wheatstone genera un segnale differenziale in millivolt, non un'uscita 4-20 mA o RS485 pronta all'uso. L'eccitazione alimenta il ponte e la deformazione modifica l'equilibrio fra i rami resistivi. Per scegliere lo strumento o indagare una lettura errata, partite da sensibilità effettiva, eccitazione e offset di zero. Supporre che ogni cella produca 20 mV può portare a un intervallo d'ingresso errato, a un uso inefficiente della risoluzione o alla saturazione quando la forza si inverte.
Calcolare il segnale della cella di carico del ponte di Wheatstone
La variazione nominale del segnale al carico nominale è pari alla sensibilità in mV/V moltiplicata per l’eccitazione in volt. Per un’approssimazione lineare a carichi inferiori a quello nominale, moltiplicate ancora per la frazione di carico applicata. Aggiungete l’offset di zero effettivo per verificare se l’uscita totale resta nell’intervallo d’ingresso dello strumento. Usate l’eccitazione al sensore, non soltanto il valore scelto nel menu dello strumento.
| Esempio con eccitazione 5 V | Variazione di fondo scala nominale calcolata |
|---|---|
| MV-LC0190, 1 kg | 0.5 mV/V x 5 V = 2.5 mV. La versione per piccole forze richiede un ingresso capace di distinguere la frazione utile di questo segnale. |
| MV-LC0190, 5-50 kg | 1.0 mV/V x 5 V = 5 mV. Questo è un caso di guadagno e calibrazione diverso dall'opzione 1 kg. |
| Versione MV-LC0149, 2 mV/V | 2 mV/V x 5 V = 10 mV. Confermate l'uscita ordinata senza basarvi soltanto sulla famiglia del modello. |
| Versione MV-LC0149, 3 mV/V | 3 mV/V x 5 V = 15 mV. Un'impostazione di ingresso 10 mV invariata non coprirebbe il segnale nominale di fondo scala. |
Questi calcoli utilizzano la sensibilità nominale; non sono dati di calibrazione ed escludono la tolleranza di sensibilità, il precarico installato e il bilanciamento dello zero. Ad esempio, il riferimento MV-LC0190 1 kg è 0.5 +/-0.1 mV/V, quindi la sua tolleranza di sensibilità da sola fornisce una variazione a fondo scala 2-3 mV calcolata a 5 V. Lasciare un margine di ingresso adeguato e calibrare il sensore fornito anziché trattare 2.5 mV come esatto.
La minima forza utile richiede un calcolo separato. Con un sensore nominale da 5 kg e 1 mV/V eccitato a 5 V, un incremento di 10 g corrisponde a una variazione di 0.01 mV, ossia 10 microvolts. Questo calcolo non garantisce una risoluzione utilizzabile di 10 g: rumore dell'amplificatore, effetti meccanici, temperatura e metodo di prova possono mascherare l'incremento.
Controllare l'intervallo negativo prima di una prova con inversione della forza
Il limite positivo di un ingresso è solo una parte della verifica. Il METRAVON MV-WI0009 specifica un'eccitazione di 5 V e un intervallo d'ingresso da -3 a 30 mV. Un sensore che genera circa da -10 a +10 mV durante il ciclo richiesto di trazione/compressione non è necessariamente compatibile con tale intervallo solo perché +10 mV è inferiore a +30 mV.
Definite polarità, precarico e valori estremi attesi prima di scegliere l'elettronica. Azzerare il display non sposta necessariamente i limiti di saturazione dell'ingresso analogico. Per una prova con inversione della forza, richiedete conferma dell'intero intervallo d'ingresso bipolare e del metodo di taratura. Consultate la guida alla scelta dell'amplificatore quando il rumore, i picchi transitori o la velocità di campionamento influenzano il risultato.
Identificare i conduttori per funzione, non per colore
Un ponte a quattro fili dispone normalmente di due conduttori di eccitazione e due di segnale. La configurazione a sei fili aggiunge conduttori di misura della tensione di eccitazione, così uno strumento compatibile può sorvegliarla nel loro punto di collegamento. Non sono canali di forza aggiuntivi. La schermatura è un collegamento separato e non va conteggiata fra le coppie di misura.
Lo schema di riferimento MV-LC0149 assegna rosso/nero all'eccitazione, verde/bianco al segnale e giallo alla schermatura. Il cablaggio documentato MV-LC0099 usa rosso/blu per l'eccitazione e bianco/giallo per il segnale. In uno schema il giallo è la schermatura, nell'altro è un conduttore di segnale. Anche i colori familiari vanno quindi verificati sulla documentazione del modello esatto.
Per usare un sensore a quattro fili su un ingresso a sei fili, seguite il manuale dello strumento per i collegamenti di misura della tensione di eccitazione. Collegarli nella scatola di giunzione sorveglia l'eccitazione in quel punto, non oltre, su ciascun ponte. Non compensa ogni caduta di tensione e non corregge un morsetto allentato a valle. Registrate la posizione di questi collegamenti nel disegno del cavo.
La resistenza è una misurazione diagnostica, non una lettura del peso
Con l'alimentazione disinserita e la cella scollegata in sicurezza dall'elettronica, confrontate con la specifica esatta la resistenza misurata ai capi di ciascuna coppia identificata, di eccitazione e di segnale. MV-LC0149 indica 385 +/-10 ohm in ingresso e 351 +/-2 ohm in uscita; MV-LC0190 indica 350 +/-5 ohm per entrambe. Un valore diverso non è automaticamente un guasto quando i modelli differiscono.
Le celle in parallelo riducono la resistenza di carico dell'alimentazione di eccitazione. Come esempio, quattro ingressi identici da 385 ohm in parallelo presentano 96.25 ohm; a 5 V assorbono circa 52 mA, prima di considerare gli effetti del cavo. Per verificare un'installazione reale, usate la resistenza minima specificata e il limite di corrente erogabile dallo strumento. La resistenza d'uscita non è il valore da inserire in questo calcolo della corrente di eccitazione.
Una resistenza nella norma non dimostra buono stato dell'isolamento, precisione della taratura o assenza di danni meccanici. Non collegate un misuratore di isolamento attraverso un amplificatore connesso. La tensione e la procedura di qualsiasi prova d'isolamento devono essere approvate per il sensore e i componenti scollegati; usare uno strumento inadatto può avere conseguenze più gravi del guasto iniziale.
Domande ai terminali dello strumento
Q1. Posso collegare il ponte direttamente a un ingresso analogico PLC?
Solo se l'ingresso è progettato per il ponte e fornisce o accetta l'eccitazione e la misura in millivolt richieste. Un normale canale 4-20 mA non è un ingresso di questo tipo. Altrimenti impiegate un condizionatore di segnale adatto e scegliete separatamente l'uscita verso il controllore. La guida al collegamento della cella di carico al PLC copre quelle scelte di connessione.
Q2. Perché il display smette di aumentare anche se la forza aumenta?
Verificate la saturazione dell'ingresso, il superamento dell'intervallo configurato o un arresto meccanico che assorbe la forza aggiuntiva. Confrontate segnale grezzo, eccitazione e valore visualizzato secondo una procedura approvata. Non continuate ad aggiungere carico per trovare il limite. Una lettura tagliata dalla saturazione non dimostra che il sensore sia ancora al di sotto della portata nominale.
Q3. Un simulatore di ponte basta per approvare il collaudo della bilancia?
Può aiutare a verificare lo strumento e, secondo il punto di collegamento, parte del percorso del cavo. Non applica forza al sensore né sollecita il montaggio. Il collaudo finale richiede comunque una prova sotto carico adeguata del sistema installato. Conservate i risultati del simulatore separati dalla registrazione della taratura meccanica.
Q4. Devo aumentare l'eccitazione per ottenere un segnale maggiore?
Solo entro le specifiche di sensore e strumento, dopo avere ricalcolato i limiti d'ingresso e la corrente di eccitazione. Per una cella nominale da 3 mV/V, passare da 5 V a 10 V raddoppia la variazione di fondo scala calcolata da 15 a 30 mV. Un limite d'ingresso di 30 mV non lascerebbe margine per un offset positivo di zero o per la tolleranza di sensibilità. Un segnale maggiore non è utile se l'ingresso satura.
Riepilogo
Usate mV/V per calcolare il segnale atteso, verificate entrambi gli estremi dell'ingresso e identificate ogni conduttore dalla funzione. Quando richiedete assistenza tecnica METRAVON, includete l'esatta versione della cella, l'eccitazione, lo schema di cablaggio e i valori di ingresso/uscita misurati. Questi dati aiutano a distinguere uno strumento incompatibile da un cavo danneggiato o da un problema meccanico.
