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Uma célula de carga em ponte de Wheatstone produz um sinal diferencial em milivolts, não uma saída 4-20 mA ou RS485 pronta para uso. A excitação energiza a ponte, e a deformação altera o equilíbrio entre seus braços resistivos. Para escolher um instrumento ou investigar uma leitura incorreta, comece pela sensibilidade real, excitação e desvio de zero. Supor que toda célula produz 20 mV pode levar à faixa de entrada errada, ao uso inadequado da resolução ou à saturação quando a força muda de sentido.
Calcule o sinal da célula de carga em ponte de Wheatstone
A variação nominal do sinal na carga nominal é a sensibilidade em mV/V multiplicada pela excitação em volts. Para uma aproximação linear abaixo da carga nominal, multiplique novamente pela fração de carga aplicada. Some o desvio real de zero ao verificar se a saída total permanece na faixa de entrada do instrumento. Use a excitação no sensor, não apenas o valor selecionado em um menu do instrumento.
| Exemplo com excitação de 5 V | Variação nominal calculada de fundo de escala |
|---|---|
| MV-LC0190, 1 kg | 0.5 mV/V x 5 V = 2.5 mV. A opção para forças baixas precisa de uma entrada capaz de resolver a fração útil desse sinal. |
| MV-LC0190, 5-50 kg | 1.0 mV/V x 5 V = 5 mV. Este caso exige ganho e calibração diferentes dos da opção de 1 kg. |
| MV-LC0149, versão de 2 mV/V | 2 mV/V x 5 V = 10 mV. Confirme a saída encomendada em vez de usar apenas a família do modelo. |
| MV-LC0149, versão de 3 mV/V | 3 mV/V x 5 V = 15 mV. Manter uma entrada ajustada para 10 mV não cobriria o sinal nominal de fundo de escala. |
Esses cálculos usam sensibilidade nominal; não são dados de calibração e excluem tolerância de sensibilidade, pré-carga instalada e equilíbrio de zero. Por exemplo, a referência do MV-LC0190 de 1 kg é 0.5 +/-0.1 mV/V, de modo que só sua tolerância de sensibilidade produz uma variação calculada de fundo de escala de 2-3 mV a 5 V. Deixe uma margem adequada na entrada e calibre o sensor entregue em vez de tratar 2.5 mV como exatos.
A menor força útil merece um cálculo separado. Em um sensor nominal de 5 kg e 1 mV/V excitado a 5 V, um incremento de 10 g corresponde a uma variação de sinal de 0.01 mV, ou 10 microvolts. Essa aritmética não promete resolução útil de 10 g: ruído do amplificador, efeitos mecânicos, temperatura e método de teste podem ocultar esse incremento.
Verifique a faixa negativa antes de um ensaio reversível
O limite positivo de uma entrada é apenas metade da questão. O METRAVON MV-WI0009 especifica excitação de 5 V e faixa de entrada de -3 a 30 mV. Não se pode presumir que um sensor que desenvolve aproximadamente -10 a +10 mV no ciclo exigido de tração/compressão seja compatível com essa faixa apenas porque +10 mV está abaixo de +30 mV.
Defina polaridade, pré-carga e extremos esperados antes de selecionar a eletrônica. Zerar a indicação não desloca necessariamente os limites de saturação da entrada analógica. Para um ensaio de força reversível, obtenha confirmação da capacidade completa de entrada bipolar e do método de calibração. Use o guia de seleção de amplificadores quando ruído, picos transitórios ou velocidade de amostragem afetarem o resultado.
Identifique os condutores pela função, não pela cor
Uma ponte de quatro fios normalmente tem dois condutores de excitação e dois de sinal. Um arranjo de seis fios acrescenta condutores de sensoriamento para que um instrumento compatível monitore a excitação no ponto de conexão deles. Esses fios não são canais adicionais de força. A blindagem é uma conexão separada e não deve ser contada como parte dos pares de medição.
O diagrama de referência do MV-LC0149 atribui vermelho/preto à excitação, verde/branco ao sinal e amarelo à blindagem. A fiação documentada do MV-LC0099 usa vermelho/azul para excitação e branco/amarelo para sinal. Em um diagrama o amarelo é blindagem; no outro, condutor de sinal. Por isso até cores aparentemente familiares devem ser verificadas nas informações de fiação do modelo exato.
Siga o manual do instrumento para as conexões de sensoriamento ao usar um sensor de quatro fios em uma entrada de seis fios. Conectar o sensoriamento em uma caixa de junção monitora a excitação ali, não além desse ponto em cada ponte. Isso não compensa toda queda de tensão nem repara um terminal frouxo a jusante. Registre a localização dessas conexões junto ao desenho dos cabos.
Resistência é uma medição diagnóstica, não uma leitura de peso
Com a alimentação removida e a célula desconectada com segurança da eletrônica, compare a resistência entre o par de excitação identificado e entre o par de sinal com a especificação exata. O MV-LC0149 informa entrada de 385 +/-10 ohm e saída de 351 +/-2 ohm; o MV-LC0190 informa 350 +/-5 ohm para ambas. Um valor diferente não é automaticamente uma falha quando os modelos são diferentes.
Células em paralelo reduzem a resistência da carga de excitação. Em um cálculo ilustrativo, quatro entradas idênticas de 385 ohm em paralelo apresentam 96.25 ohm; a 5 V consomem aproximadamente 52 mA antes dos efeitos dos cabos. Use a resistência mínima especificada e o limite de acionamento do instrumento para verificar uma instalação real. Não use a resistência de saída nesse cálculo de corrente de excitação.
Um resultado normal de resistência não comprova a condição do isolamento, a precisão da calibração ou a ausência de danos mecânicos. Não aplique um medidor de isolamento através de um amplificador conectado. A tensão e o procedimento de qualquer ensaio de isolamento devem ser aprovados para o sensor e os componentes desconectados; usar um aparelho inadequado pode ter consequências mais sérias que a falha original.
Perguntas nos terminais do instrumento
Q1. Posso conectar a ponte diretamente a uma entrada analógica do PLC?
Somente se essa entrada for projetada para a ponte e fornecer ou aceitar a excitação e a medição em milivolts exigidas. Um canal convencional de 4-20 mA não é esse tipo de entrada. Caso contrário, use condicionamento de sinal adequado e selecione separadamente a saída para o controlador. O guia de conexão da célula de carga ao PLC aborda essas escolhas de conexão.
Q2. Por que a indicação para de aumentar embora a força continue subindo?
Verifique saturação da entrada, faixa configurada excedida ou um batente mecânico que esteja recebendo a força adicional. Compare sinal bruto, excitação e valor indicado em um procedimento de teste aprovado. Não continue acrescentando carga para encontrar o limite. Uma leitura saturada não pode demonstrar que o sensor permanece abaixo de sua capacidade nominal.
Q3. Um simulador de ponte basta para aprovar a balança?
Ele pode ajudar a verificar o instrumento e, dependendo de onde for conectado, parte do caminho dos cabos. Não aplica força ao sensor nem testa a montagem. A aceitação final ainda exige um teste adequado com carga do sistema instalado. Separe os resultados do simulador do registro de calibração mecânica.
Q4. Devo aumentar a excitação para obter um sinal maior?
Somente dentro das especificações do sensor e do instrumento, após recalcular limites de entrada e corrente de acionamento. Para uma célula nominal de 3 mV/V, mudar de 5 V para 10 V dobra a variação calculada de fundo de escala de 15 para 30 mV. Um limite de entrada de 30 mV não deixaria então margem para desvio positivo de zero ou tolerância de sensibilidade. Um sinal maior não ajuda se a entrada satura.
Resumo
Use mV/V para calcular o sinal esperado, verifique os dois extremos da faixa do instrumento e identifique cada condutor pela função. Ao solicitar assistência técnica METRAVON, inclua a versão exata da célula, excitação, esquema de fiação e leituras medidas de entrada/saída. Esses detalhes ajudam a distinguir um instrumento incompatível de um cabo danificado ou de um problema mecânico.
