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Celle di carico / Generalità

Le celle di carico sono sensori di forza, cioè elementi meccanici sensibilizzati, di varia conformazione, a cui viene applicata la forza da misurare e che restituiscono, in uscita, un segnale elettrico proporzionale alla forza applicata.
Questo segnale è poi utilizzabile (es.) per lettura, trasduzione, digitalizzazione, limitazione, controllo continuo di processi, registrazione grafica, acquisizione, ecc., a seconda dell'applicazione prevista.

La TEKKAL dispone di oltre 40 serie di celle di carico, diverse per tipologia applicativa, forma, dimensioni, campo di impiego e grado di protezione (IP).

Una classificazione di massima delle celle di carico, relativamente al tipo di forza da misurare e/o alla forma della cella, può essere la seguente:

/  A compressione,
   (di forma cilindrica, a bottone, forate (ad anello, toroidali, a rondella, ecc.)
/  A trazione o a trazione/compressione
   (di forma a stelo filettato, a biscotto con fori, a parallelepipedo (a "esse"), a flangia, ecc.)
/  A mensola (a flessione o taglio),
   (di varie forme, per applicazione "a sbalzo")
/  A perno,
/  Multiassiali,
   (per rilievo contemporaneo di forze e momenti lungo assi diversi)
/  ecc.

E' importante considerare che la scelta del tipo di cella e del modello più adatto non dipende solo dalla natura (il più delle volte nota) della forza da misurare (es. a compressione o a trazione, ecc.), ma anche dalla conformazione generale della struttura in esame (e, più in particolare, di quella dell'organo che esercita la forza), dalla sua rigidezza, dal tipo di vincoli a cui è sottoposta, dallo spazio disponibile, dalla precisione richiesta e da un insieme di considerazioni strettamente correlate alla natura della singola applicazione.

Le indicazioni che seguono hanno dunque unicamente una funzione informativa generale: la scelta definitiva potrà essere correttamente eseguita solo dal tecnico specializzato, dopo attento esame della specifica tipologia applicativa.
Per informazioni e assistenza telefonica (sempre senza alcun impegno) contattateci!

I campi di misura (portata, o "fondo scala" (f.s.)) delle celle di carico variano, a seconda del tipo e della serie, da pochi grammi (g) a oltre 2.000 tonnellate (t), con tutti i valori intermedi.

Il materiale varia a seconda del tipo e della portata (in genere acciaio inox o leghe di alluminio).

Le dimensioni, a parità di tipo, conformazione e campo di misura, possono variare, anche di molto, tra serie e serie.
Alcuni modelli, in particolare, offrono una compattezza estrema, anche per le portate più elevate e sono dunque particolarmente indicati per applicazioni su macchine e impianti, anche se preesistenti o con scarsissimo spazio disponibile.

Il grado di protezione (IP) varia da modello a modello: in genere sono previste alternative per tutti i possibili impieghi, anche in presenza di fattori ambientali avversi.
Per alcune serie (es. EBM 6100-3 a compressione, EBM 2100 ed EBM 6200 a trazione o trazione/compressione) sono disponibili esecuzioni con protezione stagna fino a IP68 mare, per impiego di profondità ("off-shore").

In molti casi, poi, sono possibili esecuzioni speciali, su disegno o su ns. progetto per problemi specifici, anche per piccole quantità.
Cioè, in pratica, la TEKKAL è in grado di proporre una cella di carico per quasi tutte le possibili applicazioni.

La sensibilizzazione delle celle di carico è normalmente realizzata mediante estensimetri ("strain-gauges") resistivi metallici, a ponte completo, con caratteristiche assolutamente costanti negli anni, per misure sia statiche che dinamiche.
La frequenza propria varia a seconda dei modelli fino a un massimo di c.a. 10 kHz e di conseguenza varia il campo di risposta piatta in frequenza, che in prima approssimazione si può considerare pari a circa 1/3 della frequenza propria.
In linea di massima i valori più elevati di frequenza propria si hanno nei modelli più rigidi e, quindi, nelle celle a compressione o trazione assiale in senso stretto: le celle a mensola (flessione o taglio) si deformano maggiormente sotto carico (minore rigidezza) e quindi la loro frequenza propria è decisamente inferiore (in genere dell'ordine dei 100 Hz massimo, a seconda dei modelli).

Il segnale in uscita (sensibilità) è generalmente prossimo a 2 mV per ogni V di alimentazione, al fondo scala (mV/V f.s.): il valore esatto viene comunicato per ogni singola cella (per molte serie viene fornito anche un certificato di taratura individuale).
La precisione (sempre relativa al valore di fondo scala della cella considerata) è in genere compresa tra 0,5% e 0,02% f.s., a seconda dei modelli.

Come tutti i sensori, anche le celle di carico devono essere collegate a una opportuna strumentazione elettronica, per l'alimentazione del ponte (in genere 10 o 5 V c.c. stabilizzata), l'amplificazione e il trattamento del segnale in uscita (per lettura, trasduzione, digitalizzazione, controllo continuo, registrazione grafica, acquisizione, ecc.), a seconda dell'applicazione prevista.
La TEKKAL è in grado di fornire la maggior parte della strumentazione richiesta: in molti casi sono anche possibili esecuzioni speciali per applicazioni specifiche.

Alcune serie di celle di carico sono disponibili anche con pre-amplificatore incorporato (segnale in uscita in V o mA).
L'esecuzione pre-amplificata è peraltro consigliabile solo nei casi di effettiva necessità, es. dove si prevedano cavi di collegamento molto lunghi (oltre varie decine di metri) e/o in ambienti con "rumori" elettromagnetici di particolare intensità.
In tutti gli altri casi è sempre preferibile l'esecuzione non pre-amplificata (cioè utilizzando un amplificatore esterno), in quanto la presenza di un'elettronica di amplificazione all'interno della cella ne diminuisce inevitabilmente la temperatura di impiego, la resistenza a sollecitazioni meccaniche e l'affidabilità in genere.