Como funcionan las celdas de carga

¿Cómo funcionan las celdas de carga?
La celda de carga es uno de los elementos más importantes de una báscula
electrónica, ya que se encarga de traducir la fuerza en una señal de voltaje (celda
de carga analógica) o en un valor digital (celda de carga digital). La celda de carga
analógica con galgas extenso métricas es la que se utiliza más comúnmente y es la
que trataré de explicar en este breveartículo.
Las celdas de carga consisten en un metal que sufre una deformación conforme se
le aplica una fuerza. Este metal se calcula para soportar un rango de fuerza (que va
desde cero fuerza hasta la capacidad máxima) ya sea a tensión, compresión o
ambos. La deformación se realiza en la "parte elástica", esto es lo que limita la
capacidad de una celda de carga. Al momento de sobrepasar la parteelástica del
metal, sufre una deformación permanente, así como un resorte que se estira de
más y ya no regresa a su punto inicial (cuando detecta cero fuerza).
Al metal, se le adhieren galgas extensométricas. Las galgas extensométricas
consisten en un metal que al flexionarse varía su resistencia. Las galgas se
conectan en un arreglo de puente de wheatstone, de tal forma que al alimentarse
con unvoltaje entregan una señal de voltaje proporcional a la fuerza aplicada. La
señal de voltaje entregada es en el orden de milivolts. Éste voltaje se representa
comunmente proporcional al voltaje de alimentación y a máxima carga (capacidad
de la celda), por ejemplo 2mV/V nominal. Quiere decir que si se alimentan con
10Vdc la señal que se va a tener a la capacidad máxima es de 20mV. En el casoideal, la señal es lineal, esto es, para el ejemplo anterior si se aplica el 50% de la
capacidad se tendrán 10mV y si se aplica cero fuerza se obtendrían 0mV.
La señal de la celda se lleva a un convertidor análogo-digital para convertirla a un
valor numérico digital, este valor se multiplica por un factor para convertirlo a
unidades de pesaje kg, lb, etc. En sí, las básculas miden la fuerza que generaun
objeto y como la Fuerza es igual a la Masa por la aceleración (F=m.a) y la
aceleración es una constante (la gravedad de la tierra) se puede decir que la Masa
es directamente proporcional a la Fuerza. El factor es el que se ajusta en una
calibración de ganancia.
En el caso de las plataformas que contienen más de una celda de carga, la
capacidad se suma, sin embargo la señal en milivolts a máximacarga (con la suma
de la capacidad) permanece igual (al utilizar caja de sumas). Por ejemplo, para una
plataforma con 4 celdas de carga de 1,000kg, con salida de 2mV/V c/u, al
alimentarlas con 10Vdc se obtendrán 20mV al tener 4,000kg. Es por eso que en un
indicador digital de peso, la resolución normalmente se especifica en divisiones de
la capacidad máxima, esto es, la resolución depende de lacapacidad de la(s)
celda(s) de carga utilizada(s) y no se puede dar en unidades de pesaje.

PREGUNTAS FRECUENTES
¿Cómo puedo determinar si mi báscula tiene una celda de carga dañada?
1. Desconectar la señal de salida (S+ y S-) del indicador o de la caja de sumas,
dejando solamente la señal de alimentación conectada (E+ y E-) y encender la
fuente de poder (indicador) y medir el voltaje dealimentación Va (típicamente va
desde 5Vdc hasta 15Vdc).
2. Conectar el multímetro midiendo en milivolts entre los cables S+ y S- y medir el
voltaje sin peso (Vo) y con uno o más pesos conocidos (V1, V2, etc) y tomar nota
de ellos.
3. Revisar si es posible la placa de la celda de carga para ver la señal de salida
nominal (2mV, 3mV/V, etc), si no se tiene ese dato, se puede deducir por regla de
tres simplecon dos o más cargas.
4. Si se tiene más de una celda, repetir los pasos 1 a 3 para cada una (en la caja de
sumas).
5. Cuando se tienen varias celdas es fácil saber (a menos que todas estén dañadas)
ya que se hace una comparación de resultados y si una de ella da lecturas MUY
diferentes a las demás, se puede determinar cuál es la celda de carga dañada.
6. Si el voltaje sin carga Vo es mayor que...