Ponte di Wheatstone

Nell’ambito industriale, la misurazione accurata delle forze e dei pesi è fondamentale per garantire l’efficienza e la sicurezza dei processi produttivi.

Una delle soluzioni più affidabili e ampiamente utilizzate in questo campo è il ponte di Wheatstone, un circuito elettrico bilanciato che consente di misurare con precisione la deformazione e la forza applicata su una cella di carico. In questo articolo, esploreremo i vantaggi del ponte di Wheatstone nell’utilizzo delle celle di carico industriali e come esse possono migliorare i tuoi processi produttivi.

A.) esempio di una cella di carico al taglio; B.) funzionamento 

A.)

Rilevamento del peso e della forza

Si compone di un generatore di tensione che alimenta due rami resistivi posti in parallelo: il primo è composto da un resistore campione in serie a una cassetta di resistori (resistenza variabile tramite opportune manopole) di elevata precisione; il secondo ramo è invece composto da un resistore campione in serie alla resistenza incognita. Si pone quindi un galvanometro a zero centrale, eventualmente protetto da uno shunt in parallelo, tra i due resistori del primo ramo e i due del secondo ramo.

Alimentando quindi il circuito, si noterà che il galvanometro segnala il passaggio di una corrente elettrica. Si varia quindi il valore della cassetta di resistenze fino a quando il galvanometro non indica più il passaggio di una corrente. In questa situazione il valore di resistenza elettrica del resistore incognito è calcolabile con una semplice formula matematica.

Il galvanometro è uno strumento estremamente delicato e costoso che ha il pregio di essere estremamente sensibile, potendo rilevare correnti dell’ordine del μA. Lo si può sostituire con un voltmetro, sempre a zero centrale, purché quest’ultimo possa rilevare tensioni dell’ordine dei decimi di mV.

La strumentazione deve essere a zero centrale in quanto uno strumento a scala semplice non può misurare valori negativi (corrente o tensione inverse rispetto alla polarità dello strumento) e, nel caso di uno squilibrio del ponte opposto rispetto ai poli dello strumento, si correrebbe il rischio di danneggiarlo irrimediabilmente.

La cassetta di resistori ed il resistore campione può essere sostituita da un potenziometro graduato.

FUNZIONAMENTO:

Se la relazione dei due resistori del lato conosciuto (R₂/(R₂+R₁)) è uguale alla relazione delle altre due resistenze del lato non noto (R_x/(R_x+R₃)), la differenza di potenziale elettrico tra i due punti intermedi sarà nulla e pertanto non circolerà nessuna corrente elettrica fra questi due punti.

Per effettuare la misura si fa variare il resistore R₂ fino ad ottenere il punto di equilibrio, cioè fino a che il galvanometro misurerà passaggio di corrente nullo.

Il controllo della corrente nulla si può realizzare con gran precisione mediante il galvanometro G. In alternativa al galvanometro è possibile usare un amplificatore differenziale per strumentazione tipo INA217AIP.

La direzione della corrente, in condizione di non equilibrio, indica se R₂ è troppo alta o troppo bassa.

Il valore della forza elettromotrice (E) del generatore è ininfluente per la determinazione del valore della misura.

Quando il ponte è costruito in modo che R₁ è uguale a R₃, R_x risulta uguale a R₂ solamente in condizione di equilibrio.

Comprendere il ponte di Wheatstone Il ponte di Wheatstone è un circuito costituito da quattro resistenze, organizzate in una configurazione a ponte. Queste resistenze sono collegate a una cella di carico, che convertono la forza o il peso applicato in un segnale elettrico. Il circuito è progettato in modo che, quando il ponte è perfettamente bilanciato, il segnale di uscita sia zero. Tuttavia, qualsiasi deviazione dalla situazione di equilibrio crea un segnale di uscita graduale alla forza o al peso applicato sulla cella di carico.

Vantaggi delle celle di carico industriali

Le celle di carico industriali sono dispositivi robusti e affidabili, progettati per sopportare condizioni ambientali rigide e misurare con precisione forze di diversa natura. Queste celle di carico sono utilizzate in settori come la produzione, la logistica, l’agricoltura e molte altre industrie. Alcuni dei principali vantaggi offerti dalle celle di carico includono:

1. Precisione: Le celle di carico industriali offrono una misurazione accurata delle forze applicate con una precisione elevata, garantendo risultati affidabili per le tue esigenze di misurazione.
2. Resistenza e durata: Progettate per sopportare sollecitazioni meccaniche e ambientali, le celle di carico industriali sono costruite con materiali resistenti e sono in grado di mantenere le prestazioni anche in condizioni estreme.
3. Ampia gamma di capacità: Le celle di carico industriali sono disponibili in una vasta gamma di capacità di carico, consentendo di scegliere il dispositivo più adatto alle tue esigenze specifiche.
4. Versatilità: Le celle di carico industriali possono essere utilizzate in una varietà di trazione, come la pesatura di materiali, la misurazione della tensione o della pressione, il controllo della forza di trazione, e altro ancora.

A.) esempio di cella di carico a flessione; B.) funzionamento

A.

B.

L’integrazione del ponte di Wheatstone con le celle di carico industriali

Il ponte di Wheatstone è la soluzione ideale per l’utilizzo delle celle di carico industriali, consentendo di ottenere misurazioni precise e affidabili dei carichi. Questo circuito bilanciato compensa le variazioni di temperatura e altre influenze ambientali, assicurando che il segnale di uscita sia ridotto alla forza o al peso applicato.

L’utilizzo del ponte di Wheatstone con le celle di carico industriali offre numerosi vantaggi:

1. Alta sensibilità: Il ponte di Wheatstone consente di rilevare anche le più piccole variazioni nella deformazione della cella di carico, garantendo una misurazione altamente sensibile e accurata.
2. Stabilità: Il circuito del ponte di Wheatstone compensa automaticamente le variazioni ambientali, come la temperatura, garantendo una misurazione stabile nel tempo.
3. Facilità di integrazione: Le celle di carico industriali possono essere facilmente integrate con il ponte di Wheatstone, consentendo una rapida implementazione all’interno dei tuoi processi produttivi.

Scegli la tua soluzione di cella di carico industriale

Se sei alla ricerca di celle di carico industriali di alta qualità e affidabili, numerose aziende specializzate offrono una vasta gamma di soluzioni per soddisfare le tue esigenze specifiche. Assicurati di selezionare un fornitore che abbia una comprovata esperienza nel settore, che offra prodotti di alta qualità e un supporto tecnico adeguato.

L’utilizzo del ponte di Wheatstone con le celle di carico industriali è una scelta sicura ed efficiente per garantire misurazioni precise e affidabili dei carichi nel tuo ambiente produttivo. Grazie alla loro precisione, resistenza e versatilità, le celle di carico industriali offrono un vantaggio significativo per migliorare i tuoi processi produttivi e garantire risultati di alta qualità. Investire in una solida soluzione di misurazione come il ponte di Wheatstone e le celle di carico industriali rappresenta una scelta intelligente per le tue esigenze industriali.