¿Qué es un transductor de fuerza?
Un transductor de fuerza convierte las fuerzas medidas que representan la fuerza, el peso y la presión en señales de salida transmitidas. Estas señales pueden enviarse a indicadores, controladores o sistemas de adquisición de datos conectados a computadoras. La mayoría de los transductores de fuerza tienen salidas electrónicas, neumáticas o hidráulicas analógicas o digitales, según las necesidades de la aplicación. Un transductor de fuerza puede ser tan pequeño como la cabeza de un pin, midiendo un simple gramo de fuerza (1/28 de una onza) o tan grande como una columna de puente, midiendo cientos de toneladas (1 tonelada equivale a 2000 libras o 909 kilogramos) .
Los primeros transductores de fuerza fueron hidráulicos. Los cilindros, fuelles o diafragmas convirtieron las fuerzas en señales de presión que se leyeron en los indicadores. Una ventaja de la hidráulica es que los indicadores de indicadores en diferentes ubicaciones en la misma línea permitieron que varias personas obtuvieran y usaran la información simultáneamente. Otra es que los sistemas hidráulicos son sistemas inherentemente sellados, lo que los hace generalmente resistentes, confiables e impermeables al agua y otros contaminantes.
Más tarde, se utilizaron los sistemas de transductores de fuerza con salidas neumáticas, lo que permitió una fácil integración en los sistemas de control de procesos neumáticos utilizando la convención de salida universal de 3-15 psi. Muchos usuarios de sistemas hidráulicos simplemente instalaron un transmisor de presión neumática en la tubería hidráulica desde el transductor de fuerza hidráulica ya en su lugar. Los transductores de fuerza neumática también se utilizaron ampliamente para controlar directamente los frenos de tensión de bobinado en máquinas laminadoras en la industria del papel.
Los avances en el arte de los sensores de galgas extensométricas desde la década de 1950 cambiaron la forma en que se medirían las fuerzas. El elemento sensor se basó en la relación entre la resistencia eléctrica y el alargamiento, la torsión u otra distorsión física de un cable de filamento conductor, papel de aluminio o película delgada desde su posición de reposo normal. Cuando estos conductores se unieron a vigas, pasadores, ejes o placas, permitieron la implementación de sistemas de transductores de fuerza altamente precisos, repetibles y resistentes llamados celdas de carga. Se aplicarían a todas las áreas de la empresa humana, desde la industria y el comercio hasta el transporte, la atención médica, la investigación científica y la electrónica personal. Se usan en contenedores de pesaje, básculas y para mediciones médicas como la presión arterial.
Los sistemas de transductores de fuerza basados en sensores de galgas extensométricas o celdas de carga son generalmente económicos de producir. Incluyen la excitación de voltaje para el sensor y el circuito de puente de equilibrio, una sección de amplificador, escala y electrónica de acondicionamiento para la salida. Las salidas analógicas pueden variar desde voltajes de corriente continua (CC) que predominan en aplicaciones científicas, médicas y de defensa, hasta salidas de corriente CC estándar de 4-20 miliamperios para sistemas de control industrial. Los transductores de fuerza conectados directamente a computadoras y multiplexores pueden incorporar interfaces seriales RS-232, conexiones de bus serie universal (USB) y autopistas de datos industriales como Modbus®. Las básculas de alimentos en las cocinas de personas que hacen dieta o los medidores digitales de presión de los neumáticos en los llaveros incorporan transductores de fuerza en miniatura con pantallas de cristal líquido (LCD) simples.