Principio básico:
Los sensores de fuerza funcionan convirtiendo la fuerza aplicada a ellos en una cantidad medible, generalmente señales eléctricas. Esta conversión se basa en el principio de que la fuerza causa una deformación física o un cambio en el sensor, que luego se detecta y mide.
Tipos comunes de sensores de fuerza:
1. Sensores de calibre de deformación: Estos sensores usan el principio de piezoresistividad , donde se produce un cambio en la resistencia en un material bajo tensión. Cuando se aplica una fuerza, el medidor de tensión se deforma, cambiando su resistencia. Este cambio de resistencia se mide y se convierte a un valor de fuerza.
2. Celillas de carga: Estos son similares a los sensores de calibre de deformación, pero están diseñados para medir fuerzas más grandes. Por lo general, consisten en múltiples medidores de tensión dispuestos en una configuración de puente para una mayor sensibilidad y precisión.
3. Sensores piezoeléctricos: Estos sensores utilizan el efecto piezoeléctrico, donde ciertos materiales generan una carga eléctrica cuando se someten a estrés mecánico (fuerza). La cantidad de carga producida es proporcional a la fuerza aplicada.
4. Sensores de presión: Estos sensores miden la presión ejercida por una fuerza distribuida sobre un área específica. Al convertir la presión en una señal eléctrica, indirectamente miden la fuerza.
Fuerza de medición:
1. Calibración: Los sensores de fuerza deben calibrarse contra una fuerza estándar conocida para establecer una relación entre la producción del sensor y la fuerza real aplicada.
2. Adquisición de datos: Las señales eléctricas del sensor de fuerza generalmente se adquieren por un registrador de datos o un sistema de medición.
3. Procesamiento de señal: Las señales adquiridas se procesan para convertirlas en valores de fuerza significativos.
Unidades de fuerza:
La unidad de fuerza estándar en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el Newton (N) . Otras unidades comunes incluyen:
* libra-force (lbf)
* kilogramo-fuerza (kgf)
* Dyne (Dyn)
Aplicaciones:
Los sensores de fuerza se utilizan en varias aplicaciones, incluidas:
* Automatización industrial: Fuerzas de medición en procesos de fabricación, robótica y manejo de materiales.
* Medicina: Medición de fuerzas musculares, fuerzas articulares y presión sobre los implantes.
* Ingeniería civil: Monitoreo de cargas estructurales en edificios y puentes.
* aeroespacial: Medición de fuerzas de empuje en cohetes y motores.
* Investigación y desarrollo: Estudiar fuerzas en varios experimentos científicos.
Consideraciones importantes:
* Precisión y sensibilidad: La elección del sensor de fuerza depende de la precisión y sensibilidad requeridas de la medición.
* rango: El sensor debe tener un rango de medición adecuado para las fuerzas anticipadas.
* Factores ambientales: La temperatura, la humedad y otros factores ambientales pueden afectar el rendimiento del sensor.
Al comprender los principios de la medición de la fuerza y las opciones de sensor disponibles, podemos cuantificar con precisión las fuerzas en varias aplicaciones.
