Download de nosso “Sensores Multi-Axiais – Perguntas e Resposta”

Faça download de nosso artigo mais recente com perguntas e respostas mais básicas sobre o uso de sensores multi-axiais em aplicações como em robótica.

O artigo responderá a perguntas do tipo:

  • O que é um sensor multi-axial;
  • O que eles podem medir;
  • Tipos de sinais de saída esperados;
  • E muito mais!

 

Documentação Técnica

Título / Descrição Idioma
English

Sensores Multiaxiais: Perguntas Básicas

O que é um sensor multiaxial?

Um sensor multiaxial é aquele que pode medir forças ocorrendo em mais de um plano como, por exemplo, medições nos eixos X e Y. Alguns sensores multiaxiais podem medir não apenas forças direcionais, mas também momentos e forças rotacionais sobre um eixo.

Quantos eixos os sensores multiaxiais podem geralmente medir?

Sensores multiaxiais podem medir de um a três eixos. Um sensor de três eixos pode medir as forças e os momentos nas direções X, Y, Z.

Quais os tipos de sinal de saídas podem ser esperados?

Dependendo da aplicação e do tamanho da força, os sinais de saída mais comuns são em unidades analógicas de mV/V ou podem ser convertidos em uma saída digital que segue um protocolo padrão como FireWire ou CANbus.

A saída elétrica em mV/V refere-se à excitação do sensor na carga nominal, torque ou pressão. Por exemplo, a tensão de saída de uma célula de carga de 2mV/V a uma capacidade nominal de 100 libras usando 10V de excitação será 20mV a 100 libras ou 0,2 mV para cada libra de carga aplicada.


Montagem e instalação

Quais são as opções em termos de tamanhos e capacidades?

É possível encontrar sensores multiaxiais capazes de detectar cargas com apenas algumas gramas. Também é possível encontrar modelos que podem responder a cargas de milhares de quilos sem serem esmagados.

Como os sensores multiaxiais são montados?

Como os sensores multiaxiais medem tanto momentos quanto forças, são sensíveis até mesmo a um pequeno ângulo em relação à superfície de montagem. Então os processos de montagem devem prever pequenos desalinhamentos. As superfícies de montagem devem ser rígidas o suficiente não se deformarem.

A regra geral é que a espessura das placas de fixação deve ser por volta de um terço da altura do sensor (O ideal é que a superfície de contato deforme menos que 0,005mm sob a carga). A superfície também deve ser livre de pinturas e feita de aço com uma rigidez mínima de 40HRC. O corpo de medição de aço inoxidável (interface mecânica) do sensor possui uma rigidez mínima de 42HRC.

A planicidade da superfície deve ser melhor do que 0,05mm e sua rugosidade ≤ Ra 1,6. O sensor deve ser centralizado nos elementos estruturais e alinhado usando os pinos de posicionamento. O erro do ângulo ou a tolerância de posicionamento deve ser mantido abaixo de 0,1°. Finalmente, os parafusos de montagem do sensor multiaxial devem ser apertados diagonalmente em sequência até o final para manter o sensor estável na superfície de montagem.

Usando os Sensores Multiaxias

Em quais aplicações são medidas forças em mais de uma direção?

Diversas aplicações tentam determinar uma carga vetorial que deve ser descrita pelas coordenadas X, Y e Z. Da mesma forma, sensores multiaxiais ajudam a determinar a direção de uma força ou medir suas componentes.

Quando se usa um sensor multiaxial ao invés de diversos sensores uniaxiais?

Um sensor multiaxial pode ser menor e, portanto, ocupar menos espaço que diversos sensores uniaxiais. Além do mais, sua montagem pode ser mais simples também. Estes fatores tendem a reduzir os custos de materiais.

Quais são as aplicações médicas que necessitam de sensores multiaxiais?

A robótica médica faz uso intenso de sensores multiaxiais. Tais sensores ajudam no avanço do campo da robótica médica usada em procedimentos cirúrgicos, treinamentos médicos e reabilitação. Da mesma forma, sensores multiaxiais são usados para diagnósticos em equipamentos de ultrassom e ressonância magnética, bem como em PET scan e na tomografia computadorizada.

Crosstalk, histerese, não linearidade

O que é crosstalk nos sensores multiaxiais?

Quando uma carga é aplicada em apenas uma direção e há uma saída em outros eixos, há o chamado crosstalk entre os canais. Os níveis de crosstalk são parte das especificações técnicas dos sensores multiaxiais. Eles são dados como uma porcentagem da saída do canal. As interdependências de crosstalk entre os eixos força e momento podem ser compensadas matematicamente.

Como a não linearidade é definida para sensores multiaxiais?

A não linearidade é o desvio máximo da curva de calibração a partir de uma linha reta desenhada entre as saídas livre de carga e carga nominal, expressada como uma porcentagem da saída nominal e medida apenas com uma carga crescente.

O que é a histerese do sensor multiaxial?

Histerese é a diferença máxima entre duas leituras de saída do sensor em uma mesma carga aplicada. Uma leitura é feita durante o incremento de carga a partir do zero e a outra, durante a diminuição da carga a partir do máximo. A histerese é geralmente determinada na metade da faixa nominal, expressa em porcentagem.

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