Resolvendo Problemas em Aplicações
de Célula de Carga com a Solução de
Conectividade Sem Fio da Agilent
Nota de Aplicação
Introdução
Antes da introdução da célula de
carga eletrônica, as balanças de
alavanca mecânica eram amplamente
utilizadas em inúmeras aplicações
industriais e comerciais. A precisão
das balanças mecânicas dependia
de sua calibração e manutenção.
Atualmente, os sistemas de pesagem
baseados em célula de carga dominam e são o padrão de toda indústria
de pesagem.
Apesar das células de carga serem
confiáveis, elas estão sujeitas a danos
devido à sobrecarga, raios, entrada
de umidade ou química, manuseio
incorreto (tais como danificação do
cabo, ou derrubando a célula). A
detecção de células defeituosas em
uma balança com mais de uma célula
é um procedimento tedioso. Múltiplas
células de carga e quão grande é a
balança também dificultam o processo. Essa nota de aplicação explica
como a solução de conectividade
remota sem fio da Agilent ajuda os
técnicos de manutenção, facilitando a
tarefa de solução de problemas.
Antecipe
celere
lcance
Componentes Básicos do Sistema de Pesagem
Baseado em Célula de Carga
Plataforma de pesagem
Essa é a plataforma de pesagem, que
contém o que estiver sendo pesado,
permitindo que a força da gravidade
seja transmitida às células de carga.
Célula de carga
Uma célula de carga é um aparelho
eletrônico (transdutor) utilizado para
converter força em sinal elétrico. As
células são ligadas por fios ao indicador de peso, via caixa de junção.
Caixa de junção
A caixa de junção é onde os cabos
das células de carga são terminados
e somados. O indicador de peso também está terminado aqui. A placa de
soma é um circuito passivo que junta
os sinais das células ao indicador,
como um sinal. Essas placas normalmente possuem um potenciômetro
de compensação para cada célula,
fazendo com que cada sinal possa ser
ajustado, não importando onde o peso
seja colocado na balança. Há dois
tipos de métodos de soma. Ajustando
a tensão de excitação de cada célula
(compensação de excitação), ou
desviando o sinal de cada célula
(compensação do sinal). Em balanças
maiores, tais como a de veículos, as
células podem ser compensadas em
grupos de dois, em seções.
Indicador de peso
O indicador de peso digitaliza a
tensão dos sinais de baixo nível das
células de carga e converte a tensão
para o peso exibido. Normalmente, o
indicador de peso é montado longe da
balança, onde o valor da tela possa
ser facilmente lido. O indicador também fornece uma tensão regulada,
conhecida como “excitação”, para
alimentar as células de carga. Essa
tensão é normalmente de 10 ou 5
VDC. O sinal das células não excede
30 mV, mesmo com a capacidade
máxima aplicada na célula.
Força Peso
Placa de
Carregamento
Separador
Célula de carga
(Cavidade de Alumínio)
Placa de base
Figura 1. Estrutura da balança utilizando célula de carga
Como as Células de
Carga Funcionam
Cada célula de carga consiste em
quatro fios. Dois fios são utilizados
para alimentar a célula (excitação),
e dois retornam a leitura de tensão,
proporcional ao peso das células
(sinal). Há inúmeras células de carga
no mercado, sendo as baseadas
em extensômetro as mais comuns.
Um extensômetro é uma fina tira de
metal, projetado para medir carga
mecânica pela mudança de resistência quando esticado ou comprimido,
dentro de seus limites elásticos.
Há quatro extensômetros ligados
na superfície interna da célula de
carga, formando uma configuração
de Ponte de Wheatstone (Figura
2). Quando estresse é aplicado à
célula de carga, dois extensômetros
são esticados e os outros dois são
comprimidos. Os extensômetros
esticados irão aumentar sua
resistência, enquanto os comprimidos
irão diminuí-la. Se nenhum estresse
for aplicado, não haverá diferença
de tensão entre as saídas +SIG e
-SIG. Se força for aplicada à célula,
a ponte de extensômetros irá ficar
desbalanceada e aparecerá tensão
entre as saídas +SIG e -SIG. A
magnitude dessa tensão é baseada
no design da célula, e é expressa em
mV/V (milivolts de sinal por volt de
excitação) com carga máxima. Para
excitação de 10 V em uma célula de
carga 2 mV/V, a saída máxima, sendo
aplicado a maior capacidade de força,
seria apenas de 20 mV.
Vo ≈ 2 mV/V típico
(Rout ≈ 350 típico)
Tensão de Excitação de entrada
Vex = 5 ou 10 Vdc
(Rin ≈ 350 ~ 450 Ω)
Ponte de Wheatstone
extensômetro
extensômetro
R3
–SIG
VEXC
extensômetro
R2
Figura 2: Configuração de Ponte de Wheatstone
2
V
R4
+SIG
extensômetro
R1
Desafios Encontrados na
Manutenção de Balanças
de Célula de Carga do Tipo
Extensômetro
Uma balança não exibindo o peso
corretamente, desviando, não
fornecendo medição repetível, ou uma
que não esteja estável são indicações
que a balança precisa de reparos.
A manutenção regular da balança
pode melhorar a confiabilidade geral
das células de carga e fornecer
oportunidade para descoberta de
problemas, como vazamentos debaixo
da balança, permitindo que esses
sejam corrigidos antes que a célula
apresente defeito.
a de caminhões ou ferroviária, um
dos desafios que o técnico enfrenta
é a determinação da leitura do
multímetro, sem esforçar os olhos.
Esse é um problema que tende a ser
mais simples em balanças de menor
escala. Em muitas balanças é possível
identificar a célula e medir o sinal
estando em cima da própria, acelerando o processo de identificação de
células defeituosas.
Se você possuir os recursos, os
técnicos podem utilizar outra pessoa
para realizar a leitura do multímetro.
Se não, eles têm que mover o multí-
metro cada vez que se deslocarem.
Ocasionalmente, as tarefas de depuração das balanças não são limitadas
a oficinas e requerem que os técnicos
realizem medições em ambientes
externos, mesmo sob chuva ou neve.
A situação é pior se os técnicos
tiverem que fazer mais do que uma
leitura ao mesmo tempo. Se o indicador de peso estiver montado em um
armário de controle, sua visualização
a partir da balança é completamente
impossível. Tais condições tornam o
processo de solução dos problemas
tedioso.
Para depurar problemas em uma
balança de célula de carga, técnicos
precisam realizar teste dos cantos,
para determinar se o valor medido
é o mesmo, não importando onde
seja colocado o peso (ver Figura 3).
Em seguida, precisam realizar teste
de calibração bruta, para determinar
se a balança está consistentemente
realizando medições corretas, com
cada aplicação de peso. Utilizando um
multímetro de mão, mede-se a saída
de cada célula de carga, identificando,
assim, as células defeituosas.
Durante a realização de teste dos
cantos, os técnicos precisam aplicar
peso nos quatro cantos da plataforma. O sinal enviado ao indicador
de peso deve ser o mesmo para cada
célula. Em balanças maiores, como
Figura 3. Identifique uma célula de carga defeituosa com teste de canto
3
Solução de Conectividade Remota Sem Fio da Agilent
O novo adaptador IR-Bluetooth®
U1177A da Agilent é um acessório
que permite conectividade remota
sem fio, via conexão Bluetooth. Ao
ligar o adaptador à porta IR, localizada
na parte de trás do multímetro digital
de mão da Agilent, usuários podem
estabelecer comunicação Bluetooth
com o instrumento, via celular ou
tablet PC Android (ver Figura 4). Esse
celular ou tablet PC deve possuir os
softwares de aplicação gratuitos,
Mobile Meter ou Mobile Logger da
Agilent.
O Mobile Meter permite que usuários
realizem medições em até três
multímetros, simultaneamente e
em tempo real (ver Figura 5). Com o
aparelho Android em mãos, técnicos
de manutenção não precisam forçar
os olhos pra ver leituras distantes,
ou mover o multímetro cada vez
que quiserem identificar uma célula
defeituosa. Isso também possibilita a
monitoração de leituras de tensão em
um armário industrial com as portas
fechadas.
O software aplicativo Mobile Meter
também permite que usuários
estendam seu alcance para dois ou
três lugares, sem a necessidade de
estar fisicamente presente nos pontos de medição. Essa solução permite
que técnicos façam medições de uma
distância segura, eliminem o
deslocamento entre o alvo de
medição e pontos de controle, e
monitorem múltiplas medições simultaneamente.
Para resolução ou identificação de
problemas intermitentes, tal como
falha da fonte de alimentação na
caixa de junção, o Mobile Logger
(aplicação Android gratuita) permite
que usuários armazenem dados por
um longo período de tempo e fornece
gráficos de tendência dos multímetros
digitais de mão da Agilent.
Ambas aplicações (Mobile Meter e
Mobile Logger) oferecem um conjunto
amplo de funcionalidades, tais como
a capacidade de automaticamente
mandar e-mail ou SMS, e utilizar as
funções de pan e zoom, via as telas
de toque dos aparelhos Android.
Alternativamente, atividades de
armazenamento e monitoramento
podem ser feitas em um PC, baixando
o software de armazenamento com
interface gráfica da Agilent.
Figura 4: Conectando o adaptador IR-Bluetooth
U1177A ao Multímetro de Mão
Figura 5: Aplicação Mobile Meter da Agilent
em um celular Android
Figura 6. Aplicação Mobile Logger da Agilent em um tablet
PC
4
Sumário
Técnicos de manutenção são
constantemente obrigados a
realizar medições em ambientes de
difícil acesso ou realizar múltiplas
medições simultâneas, para identificar problemas. Nessas condições de
trabalho, talvez haja necessidade de
utilizar dois técnicos. Se um time não
estiver disponível, a eficiência do
técnico é prejudicada devido à constante movimentação para obtenção
de leituras ou necessidade de supor-
tar exigências físicas extenuantes,
para solucionar os problemas das
células de carga. Agora, uma maior
produtividade pode ser alcançada
com o uso da solução de conectividade remota sem fio da Agilent, que
consiste no adaptador IR-Bluetooth
U1177, um multímetro digital de mão
da Agilent, e os aplicativos Mobile
Meter ou Mobile Logger da Agilent
em seus aparelhos Android.
5
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www.agilent.com/find/U1177A
Atualizações por email da Agilent
www.agilent.com/find/emailupdates
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sobre os produtos e aplicações que
você selecionar.
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Extensões AdvancedTCA® para
Instrumentação e Teste (AXIe) é o
padrão aberto que extende o
AdvancedTCA para uso geral e teste
de semicondutor. A Agilent
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(LXI) adiciona recursos Ethernet e
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System
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Technologies, contate o escritório local da
Agilent. A lista completa está disponível
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Revisado: 6 de janeiro de 2012
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