En las aplicaciones prácticas, el error de linealidad se puede reducir sustancialmente mediante una elección adecuada del intervalo de calibración del transductor. Si un transductor de fuerza con una fuerza nominal de 100 kN se utiliza a 50 kN, por ejemplo, puede calibrarse en ese intervalo. Esto reduce el error a la mitad, ya que entonces el cálculo del error de linealidad puede basarse en el intervalo de calibración.

Desplazamiento nominal

El transductor de fuerza se deforma cuando se le aplica la fuerza que se desea medir. El desplazamiento nominal indica la deformación que se produce al aplicar la fuerza nominal. Se trata de una característica importante porque, junto con la fuerza nominal, determina la rigidez del transductor. La rigidez de un transductor de fuerza es determinante para su frecuencia de resonancia. Desde el punto de vista físico, un transductor de fuerza se puede considerar un muelle muy rígido.

Fuerza nominal

La fuerza nominal es aquella que carga un transductor al 100%. Todas las especificaciones del transductor se cumplen en el intervalo comprendido entre cero y la fuerza nominal. Recuerde que las cargas de tara, inducidas por ejemplo por los accesorios de montaje, también deben tenerse en cuenta y consumen una parte de la fuerza nominal. En las aplicaciones con cargas dinámicas es indispensable tener en cuenta la anchura de oscilación del transductor.

Rango de temperatura nominal

Es el intervalo de temperatura dentro del cual son válidos los valores del transductor de fuerza que se indican en las especificaciones.

Rango operativo de la tensión de alimentación

Se trata de la tensión de alimentación (excitación) que recibe el transductor de fuerza. Por lo general se especifica un intervalo. Es esencial no superar la tensión de alimentación máxima; de lo contrario, se rebasaría la tensión admisible en las galgas extensométricas. Como consecuencia de ello, la alimentación eléctrica sería demasiado alta y la galga extensométrica se calentaría en exceso. Eso modificaría el punto cero (efecto de la temperatura sobre el punto cero) y produciría cambios en la sensibilidad (efecto de la temperatura sobre la sensibilidad).

Rango de temperatura de servicio

Es el intervalo de temperatura dentro del cual el transductor de fuerza permite realizar mediciones, aunque puedan existir limitaciones en la precisión de las medidas. Dentro del rango de temperatura nominal son válidos los valores del transductor de fuerza que se indican en las especificaciones.

Resistencia de salida

Es la resistencia presente en los cables conectados a la entrada del amplificador. Cuando el amplificador se conecta en paralelo, la tolerancia de la resistencia de salida no debe ser superior a 10 ohmios. De lo contrario, las corrientes pueden afectar al resultado de medición.

Tensión de alimentación de referencia

Tensión de alimentación a la cual se efectúan todas las mediciones dirigidas a determinar las características de un transductor.

Temperatura de referencia

Todos los valores medidos que no dependen de la temperatura, como por ejemplo el error de reversibilidad, se determinan a una temperatura de referencia especificada.

Fluencia relativa

Cuando se someten a una carga estática, todos los transductores basados en galgas extensométricas presentan una pequeña variación de la señal, que tiene aproximadamente la forma de una función exponencial. Este fenómeno también se denomina “fluencia durante la carga”. Cuando cesa la fuerza sobre el transductor, la señal cambia en sentido inverso más o menos del mismo modo. Este proceso también se denomina "fluencia durante la descarga".

Además del valor máximo de variación de la señal (en porcentaje), se indica el periodo de tiempo durante el que se ha determinado ese valor.
Es indispensable recordar que el efecto de la fluencia no debe calcularse con respecto a la fuerza nominal, sino con respecto a la fuerza aplicada. HBM especifica el valor de fluencia al cabo de 30 minutos. Puesto que este parámetro se ajusta típicamente a una función exponencial, el valor se puede considerar una buena aproximación de la fluencia máxima. Este no valor no debe extrapolarse de forma lineal en ningún caso.

Error relativo de sensibilidad para tensión/compresión

Los transductores de fuerza para cargas de tracción y compresión con frecuencia presentan una pequeña variación en su curva característica, debido a razones mecánicas, dependiendo de que se utilicen para medir fuerzas de tracción o de compresións.

Este parámetro describe la diferencia máxima.

Fuerza de rotura (relativa)

Se especifica un valor absoluto o un valor porcentual. Como sugiere su nombre, esta característica describe la probabilidad de que el transductor se rompa.

Sugerencia: Consulte las instrucciones de seguridad del manual de instalación del transductor.

Fuerza límite (relativa)

Al igual que ocurre con la fuerza de operación, habitualmente se especifica un valor relativo en %, basado en la fuerza nominal, o una fuerza de operación absoluta expresada en N.
Si se supera la fuerza límite del transductor, lo más probable es que deje de ser apto para la medición.
Cuando se supera la fuerza límite, el transductor de fuerza suele sufrir una deformación plástica y una variación importante del punto cero. En estos casos, el transductor de fuerza ya no puede utilizarse y debe cambiarse, ya que sus especificaciones habrán sufrido una modificación sustancial. Concretamente, es probable que se reduzcan los valores límite mecánicos, como la fuerza de rotura y la oscilación dinámica.

Fuerza máxima de operación (relativa)

La fuerza máxima de operación se especifica como un valor absoluto en N o como un % de la fuerza nominal Fnom. Si no supera la fuerza máxima de operación, el transductor no sufre daños, siempre y cuando no se lleve repetidamente hasta ese límite. La relación entre la señal de salida y la fuerza aplicada es reproducible; en otras palabras, la medida de fuerza es válida, a pesar de que el error de medición aumenta.
Los transductores de fuerza deben dimensionarse de manera que no se alcance la fuerza de operación máxima.

Tensión oscilante admisible (relativa)

La tensión oscilante admisible relativa especifica el límite de tensión por debajo del cual el transductor resiste la fatiga. Normalmente este valor se expresa como una magnitud relativa basada en la fuerza nominal.
Por lo general, la tensión oscilante admisible se indica como un valor de pico a pico, es decir, como la diferencia entre la fuerza máxima y la fuerza mínima. Los transductores de fuerza pueden someterse a tensiones dinámicas y alternas con esta amplitud.
Ejemplo: Un transductor de tracción y compresión admite una fuerza nominal de 200 kN con un ancho de oscilación admisible del 100%. En ese caso, el transductor admite cargas entre 0 y 200 kN y también entre -100 kN y 100 kN.

Error relativo de reversibilidad

En la práctica, un sensor de fuerza se somete a cargas y descargas que se traducen en dos curvas características de linealidad, una ascendente y otra descendente. Para un valor de carga dado, existe una diferencia entre las dos curvas. Esa diferencia es el error de reversibilidad y se puede reducir sustancialmente mediante una elección adecuada del intervalo de calibración del transductor. Supongamos que un transductor de fuerza con una fuerza nominal de 100 kN se utiliza a 50 kN. Como puede verse en el gráfico de más abajo, el error de reversibilidad se sitúa entre la curva característica ascendente y la curva descendente del transductor. HBM especifica la desviación máxima. Además, la hoja de especificaciones señala el intervalo de fuerza en el que se ha determinado el error de reversibilidad relativa. El valor se especifica en fracciones de la fuerza nominal (por ejemplo, 0,4 Fnom = al 40% de la fuerza nominal).
Esta misma relación se aplica a los transductores de fuerza de referencia: el error relativo de reversibilidad se especifica con respecto al valor real del punto calibrado. Esto reduce el error a la mitad, ya que el cálculo del error de linealidad puede basarse en el intervalo de calibración.

Sensibilidad

La sensibilidad indica la señal de salida en mV/V que se genera cuando el transductor se carga al 100%; es decir, cuando se carga con su fuerza nominal. Cualquier señal existente en el cero se deduce. Ejemplo: Un transductor presenta una señal en el cero de -0,1 mV/V. La sensibilidad es 2 mV/V. En este caso, la señal de salida a la fuerza nominal es de 1,9 mV/V. 2 mV/V es un valor de señal de salida muy común en los transductores de fuerza. Como ya se ha dicho, los transductores de fuerza basados en galgas extensométricas requieren una tensión suministrada por los amplificadores (tensión de alimentación). Una sensibilidad de 2 mV/V significa que, en presencia de la fuerza nominal, un transductor de fuerza genera una señal de salida de 2 mV cuando se alimenta con 1 V. Con una tensión de alimentación de 5 V, la tensión de salida correspondiente sería de 10 mV. La tensión de salida de los transductores de fuerza se puede calcular del modo siguiente:

Donde U es la tensión de salida, U0 la tensión de alimentación, C la sensibilidad, F la fuerza aplicada y Fnom la fuerza nominal del transductor. Esta fórmula presupone que la señal del cero es idealmente cero.

El comportamiento del transductor es similar cuando varía la fuerza; es decir, el transductor del ejemplo debe cargarse con la mitad de su fuerza nominal para obtener 1 mV/V en la salida. Con una tensión de alimentación de 5 V, esto corresponde a 5 mV.

En las hojas de especificaciones técnicas se indica una sensibilidad nominal. Esta sensibilidad es válida para todos los transductores de fuerza de un mismo tipo y, por lo tanto, se señala con una tolerancia denominada "tolerancia de sensibilidad". Por este motivo, todos los transductores de fuerza de HBM se entregan con un certificado de fabricación que especifica la sensibilidad exacta del transductor correspondiente.

Sugerencia: Ajuste siempre el amplificador siguiendo las especificaciones del certificado de fabricación o con arreglo a una calibración existente para garantizar una precisión de medición óptima. En este caso, la tolerancia de sensibilidad no influye en el cálculo del error.

El transductor también se puede solicitar con TEDS. En ese caso, el transductor lleva instalado (en el propio transductor o en el cable) un pequeño chip con las especificaciones exactas del certificado de fabricación. Los amplificadores compatibles con esta característica pueden leer esos datos y utilizarlos para efectuar una configuración automática.

Rigidez

La rigidez de los transductores se calcula a partir de la fuerza nominal Fnom y el desplazamiento nominal Snom.

La rigidez viene dada principalmente por el principio de diseño y la fuerza nominal del transductor. Físicamente, corresponde a la constante de un muelle. La rigidez es esencial para el cálculo de la frecuencia de resonancia del transductor.

Rango de temperatura de almacenamiento

Intervalo de temperatura dentro del cual se puede almacenar un transductor de fuerza sin que se deteriore (aunque no pueda medir en todo ese intervalo).

Coeficiente térmico de sensibilidad

Las variaciones de temperatura afectan ligeramente a la sensibilidad de los sensores basados en galgas extensométricas. Esto se debe al hecho de que la constante elástica del material del elemento de resorte se reduce cuando aumenta la temperatura; con la misma fuerza, la deformación es mayor y, en consecuencia, la señal de salida también es más grande. El factor k de las galgas extensométricas (la sensibilidad) también depende de la temperatura.
En muchos transductores de fuerza, la dependencia de la sensibilidad con la temperatura se compensa y acaba siendo muy pequeña. Como simultáneamente se produce fluencia y se calcula el error, es esencial que el valor especificado esté siempre referido al valor medido.

Coeficiente térmico del punto cero

Independientemente de la sensibilidad, el punto cero presenta una ligera variación en función de la temperatura. El puente de Wheatstone compensa en gran medida el efecto de las galgas extensométricas individuales. El error restante se explica por las tolerancias que no pueden evitarse. Este pequeño error se puede reducir todavía más utilizando un cableado adecuado. Así, los transductores de fuerza modernos presentan un error residual inferior al 0,05%/10 K.

El coeficiente de temperatura del punto cero siempre debe estar referido a la fuerza nominal, con independencia de la fuerza que se mida. Por este motivo, recomendamos utilizar un transductor de fuerza con un TK0 especialmente pequeño cuando se trabaje con variaciones de temperatura importantes y/o en la banda de carga parcial.

Señal cero

La señal cero es la señal de salida del transductor de fuerza antes de la instalación. Cuando se instala el transductor de fuerza, la señal cambia como consecuencia de la carga inicial y las masas de los accesorios de montaje.

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