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Fabricación de una celda de carga resistiva

Fabricación de una celda de carga resistiva

Número Navegar:81     Autor:transducertechniques.     publicar Tiempo: 2017-09-14      Origen:transducertechniques.

Diseño
Dependiendo de la aplicación, se decide el tipo (viga de flexión, columna, viga de corte, etc.). El rango de carga y la salida son factores importantes a tener en cuenta al decidir el material que se utilizará. Mientras que el aluminio se usa para rangos de carga más bajos, se prefiere el acero para cargas más altas. Para aplicaciones de báscula de pesaje se utilizan celdas de carga de viga de flexión. Las celdas de cargas de tracción se utilizan en máquinas de embalaje automáticas para medir las fuerzas de tracción. Las celdas de carga de columna de alta capacidad o barra de corte se utilizan para pesar puentes / básculas para camiones.

Un software de diseño de células de carga reduce el trabajo en gran medida. La mayoría del software proporciona dimensiones para la parte más crítica de la celda de carga. Para celdas de carga de viga de corte, el espesor de la banda es el más crítico. Para las celdas de carga de columna, el ancho y ancho de columna es importante. Y para celdas de carga de haz binocular, el grosor de la parte más delgada del perfil & La distancia entre los agujeros es importante.

Adquisición de materiales
La adquisición de materiales implica la compra de metal (acero o aluminio), galgas extensiométricas (clase de transductor), adhesivo de unión, terminales, PCB, cables, fuelles, sujetadores y placas de identificación.

Los indicadores de deformación se seleccionan según la aplicación; Lineal o cizalla. Los medidores de tensión están disponibles en varios tamaños, como 3 mm, 6 mm, etc. Los medidores de tensión se pueden obtener de cualquiera de los fabricantes reputados como HBM, Micro-mediciones (MM), Shinkoh, BLH, etc. Adhesivo de unión y accesorios correspondientes, como terminales También se procuran cables para cableado interno, casquillos para cables, etc. El proveedor adecuado se encarga del cable de núcleo múltiple recubierto de teflón (4 o 6 núcleos) con el código de color correcto (rojo, negro, blanco, verde, amarillo y azul). Se debe probar la continuidad del cable y también la calidad de las hebras dentro de los núcleos, las hebras deben estar recubiertas de plata y ser flexibles.

La aleación con sección transversal derecha (circular o cuadrada o rectangular) se selecciona para que el desperdicio de material sea mínimo. La mayoría de los fabricantes prefieren usar secciones circulares de EN24 para celdas de carga de acero. El siguiente paso es probar la composición química del metal y las grietas internas (pruebas de ultrasonido) de un proveedor de servicios de pruebas de renombre. Las aleaciones que no confirman los estándares de la industria son rechazadas. Además, el material con grietas internas no se puede utilizar para la fabricación de celdas de carga.

Mecanizado y tratamiento térmico
El mecanizado de la materia prima a la forma requerida se realiza con mucho cuidado. Las máquinas más utilizadas son la máquina perfiladora, la fresadora, el torno, la perforadora de columnas y la rectificadora de superficies. Las máquinas deben estar en buenas condiciones de trabajo y ser capaces de producir dimensiones precisas. El refrigerante derecho se utiliza en todas las etapas para evitar un calentamiento excesivo durante el proceso. Las dimensiones se verifican en cada etapa utilizando instrumentos de medición de precisión como el medidor de altura, la vernier digital, el medidor de profundidad, el micrómetro, etc. con una precisión de 1 micrómetro. El material en proceso (acero) se engrasa para evitar la oxidación. El pulido superficial es la última etapa del mecanizado, se realiza después del proceso de endurecimiento.

Solo los elementos de acero se someten al proceso de endurecimiento en una planta de tratamiento térmico. Los elementos se calientan lentamente a alta temperatura y se enfrían rápidamente en un baño de aceite, seguido de un enfriamiento adicional en un baño de agua. El arnés se prueba en un probador de dureza Rockwell. El valor de la dureza debe estar entre HRC 40 y 45. Si el valor es menor que 45, los elementos deben endurecerse nuevamente o si el valor es mayor que 45, los elementos se ablandarán. Algunos lotes de acero no se endurecen al valor requerido, los elementos deben rechazarse en tales casos.

El pulido superficial logra dos objetivos; Dimensiones precisas y acabado superficial liso. El material eliminado en el proceso suele ser de unos pocos micrones. Los elementos se someten a una última ronda de desbarbado y listos para la siguiente etapa.

Galvanoplastia
El zincado fue el más utilizado durante los primeros años. Sin embargo, en las últimas 2 décadas, el níquel electrolítico es el recubrimiento protector preferido, ya que ofrece una buena protección y también hace que los elementos sean estéticamente buenos. Los elementos se someten a un proceso llamado pulido para mejorar el acabado de la superficie. Luego se limpia y se enjuaga con productos químicos para eliminar la grasa y otros materiales. Los elementos se mantienen sumergidos en un baño químico durante un período de tiempo específico durante el cual el níquel se adhiere a los elementos. El último paso es el pulido que se hace para mejorar la estética.

Calibrador de tensión de unión y cableado interno
Esta es una etapa crucial en la fabricación de celdas de carga. En el elemento, la superficie donde se va a fijar la galga de tensión se prepara puliéndola con esmeril de agua en movimiento circular. Utilizando un medidor de altura y una placa de superficie, los retículos se dibujan para marcar la posición precisa del medidor de tensión en los lados opuestos del elemento. La superficie del medidor de esfuerzo se limpia a fondo con agentes químicos como el tricloroetileno (TCE) y la acetona. Se utilizan productos químicos alternativos en lugar de TCE ya que está prohibido en muchos países.

Una vez que el elemento está libre de grasa y otras impurezas, se aplica adhesivo en la cruz (que coincide con el área aproximada ocupada por el medidor de tensión). El adhesivo también se aplica al lado inferior de los medidores de tensión y terminales de soldadura y se deja reposar durante unos minutos. Es importante aplicar la cantidad justa.

Bajo un microscopio, el medidor de tensión se coloca alineando las marcas con los retículos y luego se graba para mantenerlo en su posición. La cinta adhesiva utilizada es de una calidad especial capaz de soportar temperaturas en el rango de 250 grados centígrados durante aproximadamente 2 horas. Con medidores de tensión en algunos lugares, las almohadillas de presión y las abrazaderas están fijas. Esto se hace para detener el movimiento y también para mantener un grosor uniforme del adhesivo entre el medidor de tensión y el amp; elemento. Con las abrazaderas en posición, los elementos se colocan en un horno eléctrico (con un soplador de aire) y se calientan a aproximadamente 180 grados durante aproximadamente una hora. El proceso generalmente se conoce como curado. La temperatura y la duración del tratamiento térmico dependen del adhesivo utilizado. Los elementos requieren aproximadamente 12 horas para enfriarse a temperatura ambiente y deben ocurrir naturalmente. Después del curado, se retiran las pinzas y las cintas adhesivas. Los elementos se someten a otra ronda de tratamiento térmico llamado post-curado. Esto hecho para destensar los medidores y el adhesivo.

El siguiente paso es soldar terminales de medidor de tensión para soldar lengüetas y arreglar cables para crear un circuito de modo que los medidores de tensión estén en la configuración del puente de Wheatstone. Para este trabajo se usan estaciones de soldadura de alta gama (temperatura controlada) con puntas de soldadura especiales. El cableado interno termina en una PCB pequeña a la que se une el cable de múltiples hilos. En esta etapa, tenemos una celda de carga de trabajo. Se realiza una prueba básica; 10V DC (o 12V DC) se aplica usando un multímetro con un conteo mínimo de 0.1V y se observa una salida sin carga o cero. La carga se aplica en la dirección correcta para comprobar si la salida es positiva. Lo ideal es que la carga sin carga se ajuste a -0.25 mV.

Compensación de temperatura
Se requiere que las celdas de carga se comporten de manera consistente a través de un rango de temperatura específico de 0 a 60 grados centígrados. Para lograrlo, las células de carga se estudian a 0 ° C y 60 ° C durante 6 a 12 horas. En función de las diferencias en la salida, se introduce una longitud de cable de una aleación especial en el circuito para contrarrestar el efecto de la temperatura. Se realiza una segunda ronda de pruebas de temperatura para garantizar que el comportamiento de la celda de carga sea constante en todo el rango, es decir, entre 0 ° C y 60 ° C. Con los desarrollos recientes en la tecnología de galgas extensiométricas, los medidores de deformación autocompensados ​​han eliminado una etapa de la fabricación de celdas de carga. Sin embargo, las empresas que toman en serio la calidad verifican el comportamiento de las celdas de carga a diferentes temperaturas.

Pruebas de carga y calibración
En esta etapa, las células de carga se someten a una gran cantidad de pruebas: rendimiento a escala completa, repetibilidad, linealidad, deformación, histéresis y muchos más. La salida de la celda de carga está sintonizada a 20mV (o 10mV, 30mV según la especificación) a la carga nominal. Las celdas de carga también se someten a pruebas de sobrecarga para garantizar que soportan el 150% de la carga nominal.

Prueba de repetibilidad: la celda de carga se somete a prueba a escala completa (y también a la carga parcial) el número de veces y la salida observada en cada instancia de carga. La salida debe estar dentro del nivel de precisión reclamado.

Prueba de linealidad: la celda de carga experimenta incrementos y amp; Carga decremental y salida anotada en cada instancia. El gráfico de carga contra salida debe ser una línea recta.

Prueba de fluencia: la celda de carga se carga a escala completa durante un período prolongado, digamos una hora, y se observa la salida de salida. Idealmente, la salida no debería aumentar ni disminuir.

Sellado hermetico
Esta es la etapa final donde la celda de carga está hecha a prueba de polvo, humedad y agua. Algunas celdas de carga de extremo inferior no están herméticamente selladas por razones de costo. Las celdas de carga más grandes (capacidades más altas) están recubiertas con pintura expoxida para brindar protección adicional. La celda de carga se prueba nuevamente para garantizar que la cubierta exterior o el fuelle no hayan afectado el comportamiento de la carga.

Cada celda de carga se suministra con una hoja de datos que tiene el número de serie de la celda de carga, la fecha de fabricación, el código de color del cable, las dimensiones externas y los parámetros eléctricos como voltaje de excitación, entrada y amp; Impedancia de salida, salida sin carga, capacidad nominal, salida de escala completa, sensibilidad, etc.


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