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A seleção do amplificador para um sensor de força exige equilibrar a medição de pequenas variações com a capacidade de processar o maior sinal possível. Ganho insuficiente desperdiça parte da faixa da entrada receptora; ganho excessivo provoca recorte devido à pré-carga, ao desvio de zero ou a um pico de força. Comece pela saída real da ponte e pela velocidade de medição necessária; depois avalie em conjunto o amplificador e a entrada de aquisição.
Calcule o sinal antes de comparar as especificações dos amplificadores
Em uma ponte de extensômetros, a saída nominal de fundo de escala em milivolts é a sensibilidade em mV/V multiplicada pela excitação em volts. Use a sensibilidade da capacidade encomendada, sem presumir um valor para toda a família de produtos.
A especificação do MV-LC0190 indica 0.5 ±0.1 mV/V para 1 kg e 1.0 ±0.2 mV/V para as versões de 5, 20 e 50 kg. A faixa de excitação recomendada é de 4-12 VDC. Consulte os dados de calibração da unidade fornecida ao definir o fator de escala final.
Como exemplo, na versão de 1 kg com excitação de 8 V, a saída nominal de fundo de escala é de 4 mV. Uma variação igual a 1% da carga nominal produz apenas 40 microvolts nominais. Trata-se de um cálculo de sinal, sem afirmar que o sistema completo possa medir essa variação com exatidão. O ruído, a deriva do desvio e os efeitos da mecânica instalada devem ser suficientemente pequenos para a decisão pretendida.
Seleção de amplificador para sensor de força: compare as especificações úteis
| Verificação | Dados a solicitar | Por que afetam o resultado |
|---|---|---|
| Faixa de entrada | Limites diferenciais positivos e negativos, incluindo margem para desvio | Um sinal de tração/compressão ou uma pré-carga pode ultrapassar uma faixa escolhida apenas para a carga nominal positiva. |
| Ruído | Ruído referido à entrada, com largura de banda e convenção de medição | Não é possível comparar de forma confiável um ruído sem faixa de frequência especificada com o menor sinal útil. |
| Resposta | Largura de banda, comportamento de estabilização e filtros ativados | Uma leitura estável pode ocultar um pico não capturado ou uma resposta de controle atrasada. |
| Excitação | Tensão, capacidade de alimentar a ponte e configuração de sensoriamento | A saída do sensor depende da tensão efetivamente fornecida à sua ponte. |
| Saída | Faixa, capacidade de carga, referência e limites da entrada receptora | O sinal deve permanecer válido tanto no amplificador quanto no dispositivo de aquisição. |
O ruído referido à entrada expressa o ruído do amplificador como um sinal equivalente em sua entrada. Considere-o com uma largura de banda especificada; não compare diretamente um valor RMS com um valor pico a pico obtido em condições diferentes. O número de bits do conversor, por si só, não descreve a resolução de força utilizável.
Reserve margem para o sinal que a tara não elimina
O peso do dispositivo de ensaio e a pré-carga continuam gerando saída na ponte depois de zerada a força exibida. Identifique em que ponto ocorre a subtração de zero. Se ocorrer depois do estágio de ganho analógico, não poderá evitar a saturação desse estágio.
Verifique a faixa de modo comum da entrada, além da faixa diferencial. Uma pequena diferença entre os dois fios de sinal não significa que as tensões individuais estejam próximas da referência do amplificador. A ligação e a alimentação propostas devem manter ambas dentro dos limites de operação documentados.
Para força bidirecional, confirme que toda a cadeia aceita as duas polaridades. Uma entrada receptora unipolar precisa de uma configuração de conversão adequada quando for necessário medir força negativa. Registre a convenção de sinal e verifique-a com uma direção de carga conhecida, em vez de corrigi-la informalmente no software das etapas seguintes.
Escolha a resposta pelo evento, e não pela aparência da leitura na tela
Uma medição lenta de força de retenção e um evento curto de prensagem impõem exigências diferentes à eletrônica. Especifique a duração do evento e o resultado necessário: força estabilizada, pico, cruzamento de limiar ou curva de força. Em seguida, obtenha a resposta do amplificador com os filtros propostos ativados.
Teste o dispositivo de aquisição na taxa de amostragem pretendida e use filtragem antialiasing adequada. Um ADC rápido não recupera um pico já eliminado por um condicionador lento. Da mesma forma, uma largura de banda excessiva pode admitir ruído irrelevante para uma medição lenta.
Uma forma de onda recortada perdeu informação. Se a curva ficar limitada a um valor fixo, examine as faixas brutas de entrada e saída antes de aceitar o pico informado. Não aumente a média digital para fazer o recorte parecer um patamar estável de força.
Diferencie um amplificador de força de um transmissor conveniente
Um transmissor de pesagem pode servir para uma medição lenta, mas o formato de sua saída não comprova seu desempenho em um ensaio de força. Por exemplo, o MV-WI0014 tem uma faixa publicada de sensibilidade de entrada de 1-3 mV/V. Essa faixa não abrange a saída nominal de 0.5 mV/V da versão de 1 kg do MV-LC0190.
Não considere esse exemplo um conjunto compatível nem presuma que um ajuste não especificado resolverá a incompatibilidade. A comparação de transmissores de pesagem descreve os limites documentados dos modelos disponíveis. Quando a largura de banda para eventos de força ou o desempenho de ruído não estiverem documentados, solicite esses dados antes da seleção.
Perguntas sobre a especificação do amplificador
Q1. O ganho máximo é o ajuste mais sensível?
Ele aumenta a variação da saída para uma dada entrada, mas também reduz a margem disponível e amplifica o desvio e o ruído. Escolha o ganho depois de calcular todos os limites do sinal de entrada; em seguida, verifique a menor variação de força útil com os ajustes reais de aquisição.
Q2. Uma calibração pode abranger outro ajuste de filtro?
O fator de escala para carga estável pode continuar aplicável, mas a medição ao longo do tempo pode mudar. Verifique novamente a estabilização, a captura de pico ou o tempo de cruzamento do limiar sempre que a filtragem afetar o resultado usado pela máquina.
Q3. O que deve acompanhar uma consulta sobre amplificadores?
Informe modelo do sensor e saída de calibração, requisito de excitação, pré-carga, forças máxima e mínima útil, duração do evento, comprimento do cabo e entrada receptora. Se disponível, envie uma curva de força representativa pela página de contato da METRAVON; ela ajuda a distinguir um problema de faixa de um problema de resposta.
Resumo
Calcule primeiro o sinal de entrada e a margem disponível; depois compare ruído e resposta em condições declaradas. Verifique o evento de força na instalação até o dispositivo receptor. Nem um ganho elevado nem um ADC com muitos bits comprovam que o resultado de força necessário está disponível.
