Come funzionano le celle di carico?
Una cella di carico funziona convertendo la forza meccanica in valori digitali che l'utente può leggere e registrare. Il funzionamento interno di una cella di carico varia a seconda del tipo di cella scelta: esistono, ad esempio, celle di carico idrauliche, celle di carico pneumatiche e celle di carico con estensimetri. Grazie alla loro ampia gamma di caratteristiche e funzionalità, i sensori di carico con estensimetri sono i più comunemente utilizzati tra i tre tipi, in particolare per le applicazioni di pesatura, tra cui bilance industriali, bilance mediche e persino bilance per la vendita al dettaglio. Le celle di carico con estensimetri contengono al loro interno degli estensimetri che inviano irregolarità di tensione quando sono sotto carico. Il grado di variazione di tensione viene convertito in una lettura digitale come peso.Quando utilizzare una cella di carico
Una cella di carico misura la forza meccanica, principalmente il peso degli oggetti. Oggi, quasi tutte le bilance elettroniche utilizzano celle di carico per la loro accuratezza nella misurazione del peso. Le celle di carico trovano applicazione in una varietà di campi che richiedono accuratezza e precisione. Esistono diverse classi di celle di carico (Classe A, Classe B, Classe C e Classe D) e, per ciascuna classe, vi è una variazione sia nell'accuratezza che nella capacità.Tipi di celle di carico
Le celle di carico hanno rappresentato il primo grande cambiamento nella progettazione della tecnologia di pesatura. Negli impianti di lavorazione odierni, i sensori di forza elettronici sono preferiti nella maggior parte delle applicazioni. I tipi di celle di carico possono essere distinti in base al tipo di segnale di uscita generato (pneumatico, idraulico, elettrico) o in base al modo in cui rilevano il peso (flessione, taglio, compressione, tensione, ecc.).Hydraulic Load Cells
Cella di carico miniaturizzata I sensori delle celle di carico idrauliche sono dispositivi di bilanciamento della forza che misurano il peso come variazione della pressione del liquido di riempimento interno. Nei sensori di forza idraulici a membrana rotante, un carico o una forza che agisce su una testa di carico viene trasferita a un pistone che a sua volta comprime un liquido di riempimento confinato all'interno di una camera a membrana elastomerica. All'aumentare della forza, aumenta la pressione del fluido idraulico. Questa pressione può essere indicata localmente o trasmessa per l'indicazione o il controllo remoto. L'uscita è lineare e relativamente insensibile alla quantità di liquido di riempimento o alla sua temperatura.
Se le celle di carico sono state installate correttamente e sottoposte a calibrazione, l'accuratezza può essere compresa tra lo 0,25% del Fondo scala o superiore, accettabile per la maggior parte delle applicazioni di pesatura di processo. Poiché questo sensore non ha componenti elettrici, è ideale per l'uso in aree pericolose.
Le applicazioni tipiche delle celle di carico idrauliche includono la pesatura di serbatoi, contenitori e tramogge. Per ottenere la massima precisione, il peso del serbatoio deve essere ottenuto posizionando un sensore di forza in ciascun punto di supporto e sommando le loro uscite.
Celle di carico pneumatiche
Anche le celle di carico pneumatiche funzionano secondo il principio del bilanciamento delle forze. Questi dispositivi utilizzano più camere di smorzamento per fornire una precisione maggiore rispetto alle celle di carico idrauliche. In alcuni modelli, la prima camera di smorzamento viene utilizzata come camera di tara.Le celle di carico pneumatiche sono spesso utilizzate per misurare pesi relativamente piccoli in settori in cui la pulizia e la sicurezza sono di primaria importanza.
Cella di carico miniaturizzata I vantaggi di questo tipo di cella di carico includono la loro intrinseca resistenza alle esplosioni e l'insensibilità alle variazioni di temperatura. Inoltre, non contengono liquidi che potrebbero causare contaminazione del processo in caso di rottura del diaframma. Gli svantaggi includono una velocità di risposta relativamente lenta e la necessità di aria pulita, secca e regolata o azoto.
Celle di carico con estensimetro
Le celle di carico con estensimetro sono un tipo di cella di carico in cui un gruppo estensimetro è posizionato all'interno dell'alloggiamento della cella di carico per convertire il carico che agisce su di esse in segnali elettrici. Per misurare la deformazione, questi tipi di celle di carico devono essere collegati a un circuito elettrico in grado di misurare le minime variazioni di resistenza corrispondenti alla deformazione. Le celle di carico con estensimetro utilizzano solitamente quattro elementi estensimetrici collegati elettricamente per formare un circuito a ponte di Wheatstone (Figura 1).Il peso sulla cella di carico viene misurato dalla fluttuazione di tensione causata nell'estensimetro quando subisce una deformazione.
Gli estensimetri stessi sono incollati su una trave o un elemento strutturale che si deforma quando viene applicato il peso. Le moderne celle di carico hanno 4 estensimetri installati al loro interno per aumentare l'accuratezza della misurazione. Due degli estensimetri sono solitamente in tensione e due in compressione e sono collegati con regolazioni di compensazione.
Quando non c'è carico sulla cella di carico, la resistenza di ciascun estensimetro sarà la stessa. Tuttavia, quando è sotto carico, la resistenza dell'estensimetro varia, causando una variazione della tensione di uscita. La variazione della tensione di uscita viene misurata e convertita in valori leggibili utilizzando un misuratore digitale.
Celle di carico piezoresistive
Cella di carico miniaturizzata Simili nel funzionamento agli estensimetri, i sensori di forza piezoresistivi generano un segnale di uscita di alto livello, rendendoli ideali per sistemi di pesatura semplici perché possono essere collegati direttamente a un misuratore di lettura. Tuttavia, la disponibilità di amplificatori lineari a basso costo ha ridotto questo vantaggio. Un ulteriore svantaggio dei dispositivi piezoresistivi è la loro uscita non lineare. Celle di carico induttive e a riluttanza
Entrambi questi dispositivi rispondono allo spostamento proporzionale al peso di un nucleo ferromagnetico. Uno modifica l'induttanza di una bobina solenoide a causa del movimento del suo nucleo di ferro; l'altro modifica la riluttanza di un intercapedine d'aria molto piccola.Celle di carico magnetostrittive
Il funzionamento di questo sensore di forza si basa sulla variazione della permeabilità dei materiali ferromagnetici sotto sforzo applicato. È costituito da una pila di lamierini che formano una colonna portante attorno a una serie di avvolgimenti primari e secondari di un trasformatore. Quando viene applicata una forza, le sollecitazioni causano distorsioni nel modello di flusso, generando un segnale di uscita proporzionale al carico applicato.Si tratta di un sensore robusto che continua ad essere utilizzato per la misurazione della forza e del peso nei laminatoi e nei laminatoi a nastro.
Scegli la cella di carico giusta per la propria applicazione
Celle di carico a compressione
Le celle di carico a compressione sono spesso dotate di un pulsante integrato. Sono ideali per il montaggio in spazi ristretti. Offrono un'eccellente stabilità a lungo termine.
Celle di carico a compressione/tensione
Le celle di carico a compressione/tensione possono essere utilizzate per applicazioni in cui il carico può passare dalla tensione alla compressione e viceversa. Sono ideali per ambienti con spazio limitato. Le estremità filettate facilitano l'installazione.
Celle di carico a S
Le celle di carico a S prendono il nome dalla loro forma a "S". I sensori di forza a trave a S possono fornire un'uscita sia in tensione che in compressione. Le applicazioni includono il livello dei serbatoi, le tramogge e le bilance per autocarri. Offrono un eccellente rifiuto del carico laterale.
Celle di carico a flettente
Le celle di carico a flettente possono essere utilizzate in applicazioni con forze multiple, nella pesatura di serbatoi e nel controllo dei processi industriali. Sono caratterizzate da una struttura a basso profilo che ne consente l'integrazione in spazi ristretti.
Sensori di forza a piattaforma e a punto singolo
I sensori di forza a piattaforma e a punto singolo sono utilizzati nei sistemi di pesatura commerciali e industriali. Forniscono letture accurate indipendentemente dalla posizione del carico sulla piattaforma.
Celle di carico a contenitore
Le celle di carico a contenitore sono utilizzate per applicazioni di pesatura singola e multipla. Molte sono interamente in acciaio inossidabile e sono sigillate ermeticamente per il lavaggio e le aree umide.
Celle di carico a basso profilo
Le celle di carico a basso profilo sono fondamentalmente celle di carico a compressione e tensione/compressione. I fori di montaggio e le filettature femmina ne facilitano l'installazione. Utilizzate frequentemente nella ricerca sulla pesatura e nel monitoraggio della forza in linea.
Applicazioni delle celle di carico per la pesatura
Le celle di carico hanno rappresentato il primo grande cambiamento nella progettazione della tecnologia di pesatura. Negli impianti di lavorazione odierni, i sensori di forza elettronici sono preferiti nella maggior parte delle applicazioni, anche se le bilance a leva meccaniche sono ancora utilizzate se l'operazione è manuale e il personale addetto al funzionamento e alla manutenzione ne preferisce la semplicità.In questa pagina troverete un progetto di sistema di pesatura con celle di carico.
DwyerOmega | Blog | Che cos'è un manometro?
Scritto da: Dan Schultz
Aggiornato il: 30 ottobre 2025
Capire il significato di "intrinsecamente sicuro"
Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026