Celda de carga
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Gustavo Murias
Aug 4, 2014, 12:33:43 AM8/4/14
to embeb...@googlegroups.com
Hola gente, tengo que seleccionar una celda de carga y me encuentro con
que no entiendo bien la especificación de la salida.
Por ejemplo, una celda tipo "S" para 1000kg dice tener una sensibilidad
de 2mV/V, pero en otra hoja de especificaciones dice 0.2V/V FS.
en un sitio de internet leí que la "sensibilidad" indica la tensión de
salida por cada Volt de excitación y por cada unidad de fuerza, en este
caso kg. Hasta acá todo bien, los valores coinciden.
La confusión viene cuando en otros sitios dice que la sensibilidad es de
2mV/V a fondo de escala, y además esta especificación es igual para para
celdas de diferentes rangos.
¿esto es así cono el dice el último párrafo? ¿voy a obtener 2mV por cada
Volt de excitación a fondo de escala sin importar la capacidad de la celda?
gracias de antemano.
saludos,
Gustavo.
que no entiendo bien la especificación de la salida.
Por ejemplo, una celda tipo "S" para 1000kg dice tener una sensibilidad
de 2mV/V, pero en otra hoja de especificaciones dice 0.2V/V FS.
en un sitio de internet leí que la "sensibilidad" indica la tensión de
salida por cada Volt de excitación y por cada unidad de fuerza, en este
caso kg. Hasta acá todo bien, los valores coinciden.
La confusión viene cuando en otros sitios dice que la sensibilidad es de
2mV/V a fondo de escala, y además esta especificación es igual para para
celdas de diferentes rangos.
¿esto es así cono el dice el último párrafo? ¿voy a obtener 2mV por cada
Volt de excitación a fondo de escala sin importar la capacidad de la celda?
gracias de antemano.
saludos,
Gustavo.
Fernando Lichtschein
Aug 4, 2014, 12:56:54 AM8/4/14
to embeb...@googlegroups.com
Gustavo,
Aparentemente es así, las celdas de carga funcionan por variación de resistencia de elementos que se deforman y que internamente están conectados como un puente de Wheatstone. La especificación de 2mV/V para una celda de 1000 kg indicaría que con una excitación de 10V y una carga de 1000 kg la salida sería de 20 mV.
Por las dudas fijate acá:
Saludos,
Fernando
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robcaral
Aug 4, 2014, 6:11:12 AM8/4/14
to embeb...@googlegroups.com
Efectivamente, yo trabaje 18 años en una fabrica de balanzas electrónicas y el tema es así. La mayoría de las celdas vienen de 2mv/v aunque también hay casos de 3mv/v, siempre esto es a fondo de escala y normalmente la tensión máxima de alimentación eran 15 v. osea que antes de ingresar dicha señal a un conversor A/D vas a tener que filtrar y amplificar la señal para poder aprovechar el rango de tu A/D.
Espero sirva esta aclaración.
Saludos.
Roberto
Espero sirva esta aclaración.
Saludos.
Roberto
Gustavo Murias
Aug 4, 2014, 8:29:35 AM8/4/14
to embeb...@googlegroups.com
Gracias Fernando y Roberto,
muy valiosos sus aportes.
saludos,
Gustavo.
muy valiosos sus aportes.
saludos,
Gustavo.
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Hernan
Aug 4, 2014, 8:50:40 AM8/4/14
to embeb...@googlegroups.com
Gustavo, para amplificar la señal de la celda, es muy común el INA135, otro que utilice es el RX711, especifico para celdas con salida digital, pero no se consigue en ARG.
saludos, Hernan.
Gustavo Murias
Aug 4, 2014, 9:03:53 AM8/4/14
to embeb...@googlegroups.com
Gracias Hernán.
estoy usando INA826. le había puesto un filtro RC de unos 20Hz a cada rama de la salida de la celda para mantenerla balanceada, que luego los quité porque la fase que introcían me molestaba (estoy midiendo fuerza y desplazamiento simultáneamente para registrar el desempeño de un amortiguador de auto), pero veo que a pesar de que el cable es bastante corto, la señal es muy débil y el ruido realmente molesta.
ya hice varias pruebas, la consulta original fue porque me equivoqué en la selección de la escala de la celda, ya que la fuerza de un amortiguador a baja velocidad parece estar muy por debajo de los 1000kg que me habían especificado, además de que la hoja de datos me dio a entender erroneamente que iba a tener 2V a la salida a plena escala.
gracias por tu comentario. Si notás algún error fiero en lo que hice por favor desasname.
saludos!!!
Gustavo.
estoy usando INA826. le había puesto un filtro RC de unos 20Hz a cada rama de la salida de la celda para mantenerla balanceada, que luego los quité porque la fase que introcían me molestaba (estoy midiendo fuerza y desplazamiento simultáneamente para registrar el desempeño de un amortiguador de auto), pero veo que a pesar de que el cable es bastante corto, la señal es muy débil y el ruido realmente molesta.
ya hice varias pruebas, la consulta original fue porque me equivoqué en la selección de la escala de la celda, ya que la fuerza de un amortiguador a baja velocidad parece estar muy por debajo de los 1000kg que me habían especificado, además de que la hoja de datos me dio a entender erroneamente que iba a tener 2V a la salida a plena escala.
gracias por tu comentario. Si notás algún error fiero en lo que hice por favor desasname.
saludos!!!
Gustavo.
El 04/08/2014 09:50 a.m., Hernan
escribió:
Gustavo, para amplificar la señal de la celda, es muy común el INA135, otro que utilice es el RX711, especifico para celdas con salida digital, pero no se consigue en ARG.saludos, Hernan.
Daniel Romero
Aug 5, 2014, 7:02:21 AM8/5/14
to embeb...@googlegroups.com
Gustavo,
La manera más precisa de trabajar con una celda de carga es utilizar un conversor A/D sigma delta radiométrico de por lo menos 18 bits con amplificador y filtro incorporados en el integrado. Texas instruments y analog device tienen una serie de integrados especialmente diseñados para celdas de carga con estas características, por ejemplo el ads 1230.
Flexar dispone de indicadores de peso con salida RS-232 que pueden ser conectados a cualquier celda de carga de señal 2mV/V o 3mV/V que podrían ayudarte si querés simplificar el problema. Revisa la página web de Flexar, el producto que mejor se ajustaría es el indicador LR-22.
Saludos.
La manera más precisa de trabajar con una celda de carga es utilizar un conversor A/D sigma delta radiométrico de por lo menos 18 bits con amplificador y filtro incorporados en el integrado. Texas instruments y analog device tienen una serie de integrados especialmente diseñados para celdas de carga con estas características, por ejemplo el ads 1230.
Flexar dispone de indicadores de peso con salida RS-232 que pueden ser conectados a cualquier celda de carga de señal 2mV/V o 3mV/V que podrían ayudarte si querés simplificar el problema. Revisa la página web de Flexar, el producto que mejor se ajustaría es el indicador LR-22.
Saludos.
Daniel Romero
Aug 5, 2014, 7:02:21 AM8/5/14
to embeb...@googlegroups.com
Hola Gustavo, las celdas de carga tienen una sensibilidad dada por el
tipo de tecnología que utilizan. En celdas de carga con puentes
resistivos formado por strain gages (fabricados en Karma o Constantan,
lo más frecuente) lo típico es una sensibilidad de 2mV/V FS, también
podés encontrar celdas de 3mV/V FS pero son menos comunes. Esta es la
tecnología típica, así que 2mV/V FS constituye el grueso de lo que vas a
encontrar en celdas de carga.
Como bien decis, la "sensibilidad" indica la tensión de salida por cada
volt de alimentación, lo que está mal, es que no es por cada unidad de
fuerza, no es común encontrarla especificada así, lo común es encontrar
2mV/V FS.
"FS" o "FSO" significa "Full Scale" o "Full Scale Output", o sea, una
celda de 2mV/V FS entrega una señal de 2mV por cada volt de alimentación
para una carga igual al fondo de escala, para los valores de peso
intermedio entregará valores de señal proporcionales a esas cargas. En
la jerga de celdas de carga se establece la capacidad nominal como fondo
de escala de la celda.
Ejemplos: Tenés una celda tipo "S" de 2mV/V FS y una capacidad nominal
de 1000kg:
* Si la alimentas con 5V y pones un peso de 1000kg vas a obtener una
señal de 2mV/V*5V = 10mV para los 1000kg.
* Si ahora le pones 500kg siendo la capacidad nominal 1000kg vas a
obtener 5mV.
* Si alimentas con 10V y pones 1000kg siendo la capacidad nominal 1000kg
vas a obtener 2mV/V*10V = 20mV.
* Si alimentas con 10V y pones 500kg siendo la capacidad nominal 1000kg
vas a obtener 10mV la mitad del caso anterior ya que estas a la mitad de
la carga nominal.
Si encontras una celda de 0.2V/V FS no tiene un puente basado en strain
gages (quizás sea piezo resistivo o de alguna otra tecnología o existe
un error en el datasheet) ya que no es una salida típica.
Las celdas de carga se diseñan para tener la misma sensibilidad en
celdas de distintos rangos. Como se logra esto: La celda de carga
traduce deformación en señal electrica. Si quiero construir una celda de
1000kg a 2mV/V la hago estructuralmente más rígida que una de 500kg a
2mV/V, de esa forma logro en ambos rangos la misma deformación, por más
que una tiene 1000kg y la otra 500kg y de esta forma darán ambas 2mV/V FS.
Espero haberte ayudado y te invito a ver la web de Flexar, empresa en la
que trabajo, y que fabrica gran variedad de celdas de carga en la
Argentina.
Saludos.
El 04/08/2014 a las #4, Gustavo Murias escribió:
tipo de tecnología que utilizan. En celdas de carga con puentes
resistivos formado por strain gages (fabricados en Karma o Constantan,
lo más frecuente) lo típico es una sensibilidad de 2mV/V FS, también
podés encontrar celdas de 3mV/V FS pero son menos comunes. Esta es la
tecnología típica, así que 2mV/V FS constituye el grueso de lo que vas a
encontrar en celdas de carga.
Como bien decis, la "sensibilidad" indica la tensión de salida por cada
volt de alimentación, lo que está mal, es que no es por cada unidad de
fuerza, no es común encontrarla especificada así, lo común es encontrar
2mV/V FS.
"FS" o "FSO" significa "Full Scale" o "Full Scale Output", o sea, una
celda de 2mV/V FS entrega una señal de 2mV por cada volt de alimentación
para una carga igual al fondo de escala, para los valores de peso
intermedio entregará valores de señal proporcionales a esas cargas. En
la jerga de celdas de carga se establece la capacidad nominal como fondo
de escala de la celda.
Ejemplos: Tenés una celda tipo "S" de 2mV/V FS y una capacidad nominal
de 1000kg:
* Si la alimentas con 5V y pones un peso de 1000kg vas a obtener una
señal de 2mV/V*5V = 10mV para los 1000kg.
* Si ahora le pones 500kg siendo la capacidad nominal 1000kg vas a
obtener 5mV.
* Si alimentas con 10V y pones 1000kg siendo la capacidad nominal 1000kg
vas a obtener 2mV/V*10V = 20mV.
* Si alimentas con 10V y pones 500kg siendo la capacidad nominal 1000kg
vas a obtener 10mV la mitad del caso anterior ya que estas a la mitad de
la carga nominal.
Si encontras una celda de 0.2V/V FS no tiene un puente basado en strain
gages (quizás sea piezo resistivo o de alguna otra tecnología o existe
un error en el datasheet) ya que no es una salida típica.
Las celdas de carga se diseñan para tener la misma sensibilidad en
celdas de distintos rangos. Como se logra esto: La celda de carga
traduce deformación en señal electrica. Si quiero construir una celda de
1000kg a 2mV/V la hago estructuralmente más rígida que una de 500kg a
2mV/V, de esa forma logro en ambos rangos la misma deformación, por más
que una tiene 1000kg y la otra 500kg y de esta forma darán ambas 2mV/V FS.
Espero haberte ayudado y te invito a ver la web de Flexar, empresa en la
que trabajo, y que fabrica gran variedad de celdas de carga en la
Argentina.
Saludos.
El 04/08/2014 a las #4, Gustavo Murias escribió:
Gustavo Murias
Aug 5, 2014, 2:58:12 PM8/5/14
to embeb...@googlegroups.com
Gracias Daniel por tu docencia, queda perfectamente claro.
Evidentemente se trataba de un error en la hoja de datos, ya que
midiendo la tensión a la salida coincidió con la especificación de 2mV/V FS.
gracias también por el dato de la empresa, si necesitamos reemplazarla
por una de menor rango me pondré en contacto.
saludos cordiales,
Gustavo Murias.
Evidentemente se trataba de un error en la hoja de datos, ya que
midiendo la tensión a la salida coincidió con la especificación de 2mV/V FS.
gracias también por el dato de la empresa, si necesitamos reemplazarla
por una de menor rango me pondré en contacto.
saludos cordiales,
Gustavo Murias.
Gustavo Murias
Aug 5, 2014, 3:06:50 PM8/5/14
to embeb...@googlegroups.com
Realmente minimicé el problema cuando vi (en la hoja que estaba mal)
que iba a trabajar con una tensión de 2V y monté el hardware con un
PIC utilizando su ADC de 10bits y un amplificador diferencial con
salida desplazada a Vref/2 con un INA826.
La resolución es suficiente para la aplicación, y afortunadamente puedo conseguir una buena ganancia con el INA, pero no tuve suficiente cuidado con el ruido, y ahora que las tensiones son mucho mas pequeñas se está poniendo complicado.
Gracias nuevamente, saludos.
Gustavo.
La resolución es suficiente para la aplicación, y afortunadamente puedo conseguir una buena ganancia con el INA, pero no tuve suficiente cuidado con el ruido, y ahora que las tensiones son mucho mas pequeñas se está poniendo complicado.
Gracias nuevamente, saludos.
Gustavo.
Gabriel W
Aug 5, 2014, 9:09:34 PM8/5/14
to embeb...@googlegroups.com
cual es la exactitud de una celda de carga?
El 5 de agosto de 2014, 15:58, Gustavo Murias <gmuri...@gmail.com> escribió:
Gracias Daniel por tu docencia, queda perfectamente claro.
Evidentemente se trataba de un error en la hoja de datos, ya que midiendo la tensión a la salida coincidió con la especificación de 2mV/V FS.
gracias también por el dato de la empresa, si necesitamos reemplazarla por una de menor rango me pondré en contacto.
saludos cordiales,
Gustavo Murias.
El 04/08/2014 01:16 p.m., Daniel Romero escribió:
Hola Gustavo, las celdas de carga tienen una sensibilidad dada por el tipo de tecnología que utilizan. En celdas de carga con puentes resistivos formado por strain gages (fabricados en Karma o Constantan, lo más frecuente) lo típico es una sensibilidad de 2mV/V FS, también podés encontrar celdas de 3mV/V FS pero son menos comunes. Esta es la tecnología típica, así que 2mV/V FS constituye el grueso de lo que vas a encontrar en celdas de carga.
Como bien decis, la "sensibilidad" indica la tensión de salida por cada volt de alimentación, lo que está mal, es que no es por cada unidad de fuerza, no es común encontrarla especificada así, lo común es encontrar 2mV/V FS.
"FS" o "FSO" significa "Full Scale" o "Full Scale Output", o sea, una celda de 2mV/V FS entrega una señal de 2mV por cada volt de alimentación para una carga igual al fondo de escala, para los valores de peso intermedio entregará valores de señal proporcionales a esas cargas. En la jerga de celdas de carga se establece la capacidad nominal como fondo de escala de la celda.
Ejemplos: Tenés una celda tipo "S" de 2mV/V FS y una capacidad nominal de 1000kg:
* Si la alimentas con 5V y pones un peso de 1000kg vas a obtener una señal de 2mV/V*5V = 10mV para los 1000kg.
* Si ahora le pones 500kg siendo la capacidad nominal 1000kg vas a obtener 5mV.
* Si alimentas con 10V y pones 1000kg siendo la capacidad nominal 1000kg vas a obtener 2mV/V*10V = 20mV.
* Si alimentas con 10V y pones 500kg siendo la capacidad nominal 1000kg vas a obtener 10mV la mitad del caso anterior ya que estas a la mitad de la carga nominal.
Si encontras una celda de 0.2V/V FS no tiene un puente basado en strain gages (quizás sea piezo resistivo o de alguna otra tecnología o existe un error en el datasheet) ya que no es una salida típica.
Las celdas de carga se diseñan para tener la misma sensibilidad en celdas de distintos rangos. Como se logra esto: La celda de carga traduce deformación en señal electrica. Si quiero construir una celda de 1000kg a 2mV/V la hago estructuralmente más rígida que una de 500kg a 2mV/V, de esa forma logro en ambos rangos la misma deformación, por más que una tiene 1000kg y la otra 500kg y de esta forma darán ambas 2mV/V FS.
Espero haberte ayudado y te invito a ver la web de Flexar, empresa en la que trabajo, y que fabrica gran variedad de celdas de carga en la Argentina.
Saludos.
El 04/08/2014 a las #4, Gustavo Murias escribió:
Hola gente, tengo que seleccionar una celda de carga y me encuentro con que no entiendo bien la especificación de la salida.
Por ejemplo, una celda tipo "S" para 1000kg dice tener una sensibilidad de 2mV/V, pero en otra hoja de especificaciones dice 0.2V/V FS.
en un sitio de internet leí que la "sensibilidad" indica la tensión de salida por cada Volt de excitación y por cada unidad de fuerza, en este caso kg. Hasta acá todo bien, los valores coinciden.
La confusión viene cuando en otros sitios dice que la sensibilidad es de 2mV/V a fondo de escala, y además esta especificación es igual para para celdas de diferentes rangos.
¿esto es así cono el dice el último párrafo? ¿voy a obtener 2mV por cada Volt de excitación a fondo de escala sin importar la capacidad de la celda?
gracias de antemano.
saludos,
Gustavo.
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Gustavo Murias
Aug 5, 2014, 10:30:05 PM8/5/14
to embeb...@googlegroups.com
Gabriel,
en la hoja de datos que conseguí ahora, después de las explicaciones de Fernando, Roberto, Hernán y Daniel, y que parece estar bien, expresa la sensibilidad como 2.0 +/- 0.004 mV/V. (la cantidad de cifras significativas es inconsistente, supongo que les habrá parecido que quedaba feo poner 2.000 +/- 0.004)
Según esa expresión la exactitud es de 0.004/2*100 = 0.2%.
saludos.
en la hoja de datos que conseguí ahora, después de las explicaciones de Fernando, Roberto, Hernán y Daniel, y que parece estar bien, expresa la sensibilidad como 2.0 +/- 0.004 mV/V. (la cantidad de cifras significativas es inconsistente, supongo que les habrá parecido que quedaba feo poner 2.000 +/- 0.004)
Según esa expresión la exactitud es de 0.004/2*100 = 0.2%.
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Gabriel W
Aug 6, 2014, 3:32:47 PM8/6/14
to embeb...@googlegroups.com
Alguien sabe si el 0.2% es sobre el fondo de escala o relativos a la medicion?
Daniel Romero
Aug 8, 2014, 7:22:34 AM8/8/14
to embeb...@googlegroups.com
Gustavo, disculpá la demora, pero estuve sumergido en un proyecto y
no tuve tiempo de revisar los mails.
Las celdas de carga normalmente tienen un error combinado máximo de 0.033%, o sea, podes dividir el fondo de escala de tu balanza en 3000 divisiones. Cuando hablo de error máximo combinado, me refiero a la desviación media cuadrática de los errores de no linealidad, histéresis, efectos de deriva bajo carga y corrimientos de cero bajo carga. La no reproductibilidad es mucho mejor pudiendo dividir la escala hasta 30000 divisiones cómodamente, obviamente no podes pretender que sea lineal con tanta resolución, pero si será repetible. De hecho, normalmente esa es la metodología de diseño de un indicador, usas una celda de 3000 divisiones que te dará una repetibilidad de 30000 divisiones, para trabajar con esta celda, necesitas tener en el indicador 10 veces más resolución para eso necesitas 300000 divisiones de trabajo estables en el indicador y para lograr eso usas un conversor de 3000000 de divisiones para quedarte con 300000 sin ruido. Para lograr todo esto, necesitas un A/D sigma delta de 20bits por lo menos.
Otra cosa, los errores en la celda de carga son escalables, salvo los de temperatura y reproductibilidad, esto quiere decir que si obtenes 3000 divisiones de una balanza de 1000kg con una celda de 1000 kg calibrado con 1000kg, también podés obtener 3000 divisiones de una balanza de 500kg con la misma celda de 1000kg calibrado con 500kg. La diferencia es que a medida que la vayas sub utilizando en algún punto aparecerá ruido y se notarán los efectos de las derivas con temperatura. De todas formas, podes llegar a sub utilizarlas hasta un tercio de la carga nominal sin problemas, esto igual depende un poco del tipo de celda que elijas y las condiciones de uso.
Saludos.
Las celdas de carga normalmente tienen un error combinado máximo de 0.033%, o sea, podes dividir el fondo de escala de tu balanza en 3000 divisiones. Cuando hablo de error máximo combinado, me refiero a la desviación media cuadrática de los errores de no linealidad, histéresis, efectos de deriva bajo carga y corrimientos de cero bajo carga. La no reproductibilidad es mucho mejor pudiendo dividir la escala hasta 30000 divisiones cómodamente, obviamente no podes pretender que sea lineal con tanta resolución, pero si será repetible. De hecho, normalmente esa es la metodología de diseño de un indicador, usas una celda de 3000 divisiones que te dará una repetibilidad de 30000 divisiones, para trabajar con esta celda, necesitas tener en el indicador 10 veces más resolución para eso necesitas 300000 divisiones de trabajo estables en el indicador y para lograr eso usas un conversor de 3000000 de divisiones para quedarte con 300000 sin ruido. Para lograr todo esto, necesitas un A/D sigma delta de 20bits por lo menos.
Otra cosa, los errores en la celda de carga son escalables, salvo los de temperatura y reproductibilidad, esto quiere decir que si obtenes 3000 divisiones de una balanza de 1000kg con una celda de 1000 kg calibrado con 1000kg, también podés obtener 3000 divisiones de una balanza de 500kg con la misma celda de 1000kg calibrado con 500kg. La diferencia es que a medida que la vayas sub utilizando en algún punto aparecerá ruido y se notarán los efectos de las derivas con temperatura. De todas formas, podes llegar a sub utilizarlas hasta un tercio de la carga nominal sin problemas, esto igual depende un poco del tipo de celda que elijas y las condiciones de uso.
Saludos.
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Gustavo Murias
Aug 8, 2014, 9:40:38 AM8/8/14
to embeb...@googlegroups.com
Excelente Daniel, realmente una información muy valiosa y precisa.
Por lo pronto las dificultades que tenía ya quedaron mas o menos resueltas. Sí está el tema de del ruido que provoca una variación de unas 10 cuentas del ADC de 10bits. Ahora veo que una variación así es esperable. Para la próxima utilizaré un conversor mejor que el que trae el PIC.
Agradezco mucho el tiempo que dedicaste a responder,
saludos.
Gustavo.
Por lo pronto las dificultades que tenía ya quedaron mas o menos resueltas. Sí está el tema de del ruido que provoca una variación de unas 10 cuentas del ADC de 10bits. Ahora veo que una variación así es esperable. Para la próxima utilizaré un conversor mejor que el que trae el PIC.
Agradezco mucho el tiempo que dedicaste a responder,
saludos.
Gustavo.
Diego Moiola
May 31, 2016, 9:20:43 AM5/31/16
to Embebidos32
Perdon, buenos dias consulto ya que veo que hay gente con experiencia en balanzas.
Estoy con las pruebas de medicion de estabilidad y deriva de una balanza
La alimentacion de la celda el 5V y estoy amplificando G=200 con un AD623
Es un single supply
Me pueden explicar sobre la Vref?
-Efectos de la misma en mi señal de celda
-Si me conviene tomarla de los 5V y hacer un divisor resistivo de 10K y llevarla a 2.5V?
-Es mejor un componente dedicado con VREF?
Muchas Gracias, DM
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