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Una cella di carico è un sensore (o un trasduttore) che converte un carico o una forza che agisce su di esso in un segnale elettrico.
Questo segnale elettronico può essere un cambiamento di tensione, una variazione di corrente o una variazione di frequenza a seconda del tipo di cella di carico e circuiti utilizzati.
Le celle di carico resistive funzionano sul principio della piezo-resistività.
Quando si applica un carico / forza / stress al sensore, cambia la resistenza.
Questa variazione di resistenza comporta una modifica della tensione di uscita quando viene applicata una tensione di ingresso.

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Una cella di carico è fatta usando un elemento elastico detto "strain gauge".
Nella figura è rappresentato un estensimetro a foglio vincolato.

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Esempio di cella con quattro estensimetri

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Esempio di cella con quattro estensimetri

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In questa particolare cella di carico, ci sono un totale di quattro strain gauge che sono "incollati" alle superfici superiori e inferiori della struttura.

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Funzionamento della cella con quattro estensimetri

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Funzionamento della cella con quattro estensimetri

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Quando il carico viene applicato al corpo di una cella di carico resistiva come mostrato nella slide precedente, l'elemento elastico si piega a causa dello stress applicato.

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Funzionamento della cella con quattro estensimetri

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Funzionamento della cella con quattro estensimetri

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Di conseguenza, due estensimetri sono in compressione, mentre gli altri due sono in tensione.

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Tipi di celle di carico: Celle di carico a singolo punto 

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Tipi di celle di carico: Celle di carico a singolo punto 

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Generalmente usate per costruire scale e in applicazioni dove lo spazio non è limitato. Offrono un'eccellente compensazione del carico fuori centro.

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Tipi di celle di carico: Celle di carico assiali

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Tipi di celle di carico: Celle di carico assiali

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Ideale per misurare forze di compressione applicate assialmente. Sono compatte e facili da usare.

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Ideale per applicazioni di misurazione della forza (trazione) o universale (push e pull)

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Quale cella di carico e per quale applicazione? 

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Quale cella di carico e per quale applicazione? 

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I requisiti di accuratezza delle celle di carico variano a seconda dei diversi compiti. Ad esempio, una precisione all'ultimo grammo viene raramente richiesta per la pesatura di materiali da costruzione quali il cemento o la ghiaia. Qui sono sufficienti valori più grossolani che non nel caso di bilance da negozio o sistemi di dosaggio di alta precisione ove sono obbligatori i grammi od i microgrammi.

Le classi di accuratezza OIML R60, riconosciute internazionalmente, forniscono valide informazioni per la scelta della cella di carico giusta per una specifica applicazione.

A seconda dell'applicazione sono richieste celle di carico con differenti classi di accuratezza. Il grafico mostra una panoramica delle applicazioni tipiche, dalla classe di accuratezza più bassa a quella più alta.

Le celle di carico classificate con l'accuratezza relativamente bassa da D1 a C2 sono sufficienti per semplici bilance per materiale da costruzione, impiegate per pesare sabbia, cemento od acqua.

È essenziale l'aggiunta nella giusta proporzione degli additivi ai materiali da costruzione. A tale scopo vengono usate speciali bilance per materiale da costruzione che utilizzano celle di carico con classe di accuratezza C3, disponibili per miscelare additivi quali la cenere o la sabbia.

Le celle di carico con classe di accuratezza C3 sono largamente impiegate anche nella costruzione di macchine. Qui, le bilance contribuiscono alla garanzia della qualità, ad esempio per il controllo dei cuscinetti a sfere.

Tuttavia, è necessaria un'ancor maggiore precisione nelle bilance da banco o bilance usate per le macchine da riempimento e dosaggio. Qui viene richiesta l'accuratezza dei grammi o microgrammi. Le celle di carico usate per queste applicazioni soddisfano la classe di accuratezza da C3 a C6.

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Calcolare il fattore di amplificazione necessario per scalare il segnale della cella di carico nel range 0-10 volt.