Dinamometro

Consigli per l'acquisto di un dinamometro

Come regola generale, una forza è visibile solo quando provoca cambiamenti. Non vediamo la forza, ma il suo effetto. Tuttavia, questo effetto non dipende solo dall'altezza e dalla direzione della forza, ma anche dalle influenze che la contrastano. Per poter determinare e comparare le forze in modo oggettivo sono stati sviluppati vari metodi e dispositivi di misurazione della forza. Su un dinamometro con display analogico, la forza da misurare muove un puntatore lungo una scala. Un dinamometro con display digitale visualizza i valori misurati come grafico o valore numerico su un display elettronico. Molti di questi dispositivi possono anche memorizzare i risultati in formato elettronico o trasmetterli direttamente a un computer o altri dispositivi tramite un'interfaccia.

L'unità di forza utilizzata a livello internazionale è il Newton. Si applica anche alla forza del peso causata dalla gravità. Tuttavia, nella vita quotidiana come in medicina o per la misurazione di un carico, il termine "peso" viene spesso utilizzato con l'unità chilogrammo; anche le altre forze sono specificate in chilogrammi. Per questo motivo esistono molti modelli di dinamometri che visualizzano i valori di misura in grammi o chilogrammi. In inglese il riferimento alla forza è indicato da una f di forcé (forza), dove l'abbreviazione non è kg ma kgf. Una forza di un chilogrammo (kg o kgf) corrisponde a circa 10 (9,81) Newton e un Newton a circa 100 (102) grammi. Il campo di misura, le fasi di visualizzazione e l'accuratezza dipendono dal principio di misura e dal trasduttore di forza utilizzato. Ad esempio, un dinamometro digitale di una determinata serie di modelli può misurare da 0,000 a 5.000 Newton con una risoluzione di 0,001 Newton e un altro dinamometro della stessa serie di modelli può misurare fino a 100.000 Newton con una risoluzione di 10 Newton.

Un dinamometro può deteriorarsi per l’uso di forze troppo elevate, ma anche per un carico errato con punto di applicazione della forza errato, direzione della forza errata o carichi dinamici aggiuntivi che non sono stati presi in considerazione. Pertanto, la grandezza e la direzione delle forze hanno un ruolo importante nella scelta del dispositivo. Inoltre, molti dei dispositivi funzionano in modo affidabile solo se vengono mantenute determinate condizioni operative. Per alcune applicazioni esiste un'ampia scelta di diversi tipi di dispositivi, per altri, tuttavia, entrano in gioco solo poche varianti di dispositivi o è addirittura necessario sviluppare adattamenti speciali o soluzioni speciali per ogni caso.

I dinamometri sono utilizzati per un'ampia gamma di lavori di misurazione. Di seguito spieghiamo quale dinamometro è il dispositivo giusto per lei e cosa considerare quando lo si seleziona.

Il dinamometro viene utilizzato in molti lavori di misurazione. Noi siamo in grado di consigliarle il dinamometro più adeguato alle sue esigenze e le condizioni da tener presente al momento della scelta.

Criteri di selezione del dinamometro

Tra i tanti dinamometri disponibili, è possibile limitare la selezione utilizzando i seguenti criteri:

1. Che tipo di forza deve misurare con il dinamometro?
2. Quali sono i campi di applicazione del dinamometro?
3. Esistono condizioni ambientali particolari da considerare?
4. Come devono essere visualizzati e analizzati i risultati delle misurazioni?
5. Quali sono le forze massime che agiscono sul dinamometro?
6. Quanta precisione è necessaria?
Se nessun dinamometro della nostra gamma risponde alle sue necessità, si può sempre elaborare una soluzione individuale. Ciò si riferisce sia al design del dispositivo che alle funzioni speciali del software.

Che tipo di forza si deve misurare con il dinamometro?

A seconda del tipo di misurazione da fare, si dovrà utilizzare un dinamometro con i sensori appropriati. Pertanto, la prima domanda a cui deve rispondere l'utente riguarda il tipo di applicazione della forza. Le applicazioni più comuni sono:

- Dinamometro per misure di trazione
- Dinamometro per misure di compressione
- Dinamometro per misure di trazione e compressione
- Dinamometro per misure di coppia

Campi di applicazione del dinamometro

Un dinamometro può essere utilizzato in laboratorio, durante la produzione o anche su prodotti o componenti installati. Per le misurazioni in laboratorio, è possibile integrare il dinamometro in una macchina per prove di forza, che semplifica le misurazioni. Quando si seleziona il dinamometro e soprattutto l'unità di applicazione della forza, tenere conto dello spazio disponibile
Un dinamometro è solitamente costituito da un sensore di forza e da un'unità di visualizzazione. A differenza di un dinamometro meccanico, i due componenti del dinamometro digitale con sensore esterno possono essere facilmente separati. Esistono dinamometri in cui il sensore, ovvero l'unità di acquisizione della forza, può essere facilmente modificato per diverse attività di misurazione. Il design dei sensori è molto versatile. Alcuni sensori dei dinamometri misurano la forza in più direzioni, come la tensione e la compressione lungo un asse o la misurazione simultanea di più assi di forza.
Poiché il peso è una forza, le bilance sono anche strumenti per misurare la forza. Alcune bilance consentono di selezionare l'unità Newton, mentre in tutte in tutte le altre è possibile convertire i chilogrammi unitari in Newton.

Molti dinamometri possono essere dotati di adattatori speciali. Questi adattatori consentono, ad esempio, l'aggancio o il bloccaggio sicuro di diversi campioni per prove di trazione o misurazione della pressione su superfici definite.
Quando si usa un dinamometro è molto importante tenere sempre presente la sicurezza. Se necessario, installare una protezione o modificare la disposizione di misurazione in modo che non si verifichi alcun pericolo.

Influenza delle condizioni ambientali nel dinamometro

In base al principio di misurazione, un dinamometro può misurare correttamente determinate condizioni ambientali in rapporto alla temperatura e umidità ambientali ed aree con rischio di esplosione. Esistono grandi differenze tra un dinamometro per l'analisi delle proprietà elettriche e un dinamometro con funzionamento meccanico.

Visualizzazione ed elaborazione dei risultati nel dinamometro

Il dinamometro visualizza il valore corrente in modo analogico mediante un puntatore su una scala o in forma digitale con valore numerico su display elettronico. Anche semplici dinamometri con molle a trazione possono mostrare il valore massimo di una serie di prove separate.
Ma il dinamometro digitale offre molte altre possibilità, compresa la registrazione di vari valori misurati, la valutazione dei risultati utilizzando funzioni statistiche e il trasferimento dei dati a un software per PC per visualizzare e memorizzare i valori in forma di tabella e in grafico. Alcuni dinamometri digitali dispongono di una funzione di allarme visivo o acustico integrata che si attiva quando vengono superati i valori limite alto e basso. Per il controllo di processo è possibile dotare uno dinamometro speciale di contatti di commutazione.
Per la visualizzazione grafica dei risultati è necessario tenere in considerazione la massima frequenza di campionamento possibile del dinamometro, ovvero l'intervallo di tempo in cui vengono acquisiti i valori di misura. Maggiore è la frequenza di acquisizione, più accurata sarà la visualizzazione della curva.

L'immagine mostra due dinamometri con differenti frequenze di campionamento. Il dinamometro con i valori contrassegnati in verde ha una frequenza di campionamento 10 volte superiore al dinamometro con le marcature rosse.

Quando si confrontano i dinamometri, bisogna anche considerare se registrare o elaborare i dati misurati individualmente o se il dispositivo calcola un valore medio da un certo numero di valori misurati.

Qual è la forza massima che può agire sul dinamometro?

Il dinamometro può sopportare una forza di carico di un determinato valore. Se la forza esercitata è superiore, non sarà possibile per il dinamometro ottenere risultati affidabili. E se non è protetto da sovraccarico, si potrebbe danneggiare irreparabilmente la cella di carico. La forza massima è direttamente relazionata con la precisione raggiungibile dal dinamometro. I dinamometri con lo stesso design, ma con range di misura basso, hanno maggiore risoluzione.

Che precisione deve avere il dinamometro?

La precisione richiesta varia a seconda dell'uso previsto. Tenere presente che la precisione e la risoluzione non sono valori identici. In un dinamometro con risoluzione molto alta, la precisione può essere varie volte superiore alla risoluzione.

Principi di misurazione dei dinamometri

Dinamometri a molla

Il dinamometro a molla è un dispositivo semplice ed economico fino a un campo di misura di 500 N (50 kg). Questo tipo di dinamometro è anche chiamato bilancia a molla ed è ancora utilizzato nell'industria, nella ricerca, nell'istruzione e nelle strutture sanitarie. Durante la misurazione, la molla incorporata nel dinamometro viene compressa o tirata. La molla può percorrere solo una distanza definita sotto l'effetto delle forze corrispondenti. Il dinamometro mostra all'utente la distanza percorsa come valore in Newton.

Dinamometro idraulico

Alcuni dinamometri meccanici possono misurare e visualizzare la forza utilizzando flusso idraulico. I sensori idraulici possono misurare forze da pochi Newton a molti kilo-newton, a seconda del modello. Un dinamometro idraulico utilizza un pistone su cui agisce la forza. Per indicare la forza esercitata si utilizza un manometro, un trasmettitore di pressione o un manometro con dispositivo di contatto. Il dinamometro idraulico è robusto e non richiede alimentatore.

Dinamometro estensimetro

Per misurare la forza il dinamometro estensimetro utilizza la variazione della resistenza elettrica con la deformazione dei fili. La compressione riduce la resistenza elettrica mentre l'allungamento la aumenta. Un filo di resistenza a spirale è saldato su una striscia di foglio di alluminio e attaccato al corpo di deformazione in cui viene introdotta la forza. Il collegamento incrociato delle resistenze migliora il segnale di uscita e la precisione della misurazione. Il dinamometro estensimetro può avere diverse forme geometriche.

Estensimetro a filo vibrante

Le cinghie di trasmissione delle macchine o le corde tese degli strumenti musicali vibrano in modo differente a seconda della tensione applicata. La durata della vibrazione può essere misurata attraverso la frequenza ottica. Un estensimetro per misurare la tensione delle cinghie è chiamato anche Trummeter.

Dinamometro con compensazione elettromagnetica

Nel dinamometro con compensazione elettromagnetica, una bobina mobile è situata in un campo magnetico. La corrente che scorre nella bobina è proporzionale alla forza che agisce su di essa. Tale principio è utilizzato, ad esempio, nelle bilance di precisione.

Dinamometro con elementi piezoelettrici

Quando si applica la forza, si genera una carica negli elementi piezoelettrici proporzionale alla forza. Poiché questa carica si scarica, il principio è particolarmente adatto per le forze dinamiche. Le forze altamente dinamiche fino a 100 Hz possono essere misurate con un dinamometro. Una disposizione sfalsata di diversi dischi consente anche misurazioni della forza multi-asse.

Esempi di applicazioni speciali

Dinamometro per il controllo delle forze di porte e cancelli.
Nonostante gli esempi negativi e l'aggiornamento delle norme di prevenzione dei rischi, continuano a verificarsi incidenti con lesioni personali a porte e cancelli malchiusi. Si tratta soprattutto di porte e cancelli motorizzati, comprese porte girevoli e scorrevoli, oltre a tutti i tipi di cancelli a chiusura verticale, come porte basculanti e avvolgibili.

Le forze di chiusura devono essere limitate per tutte le porte e cancelli motorizzati che non sono completamente protetti da un interruttore uomo morto, bordi di sicurezza attaccati al bordo di chiusura o dispositivi di protezione senza contatto, come le barriere fotoelettriche. Il controllo viene effettuato da persone qualificate con un dinamometro adatto. Le norme DIN EN 16005 e DIN EN 12453 definiscono le condizioni di misurazione e i limiti del livello delle forze statiche e dinamiche e la loro durata d'azione. Un dinamometro utilizzato per controllare le forze di chiusura, quindi, deve essere in grado di registrare l'altezza massima e anche l'andamento temporale della forza agente.

I requisiti del dinamometro specificati nella norma DIN EN 18650 parte 1 paragrafo 6.2.2 includono:

- L’applicazione della forza attraverso una superficie di misura rotonda con rigidità di 500 N/mm²
- La frequenza di misurazione di almeno 200 Hz per 5 secondi
- La possibilità di misurare forze di 25… 2000 N
- La precisione della misurazione deve essere almeno ± 5% rispetto al campo di misurazione

Oltre alla sicurezza, svolge un ruolo importante anche la maneggevolezza delle porte nell'uso quotidiano. Le porte moderne che rispondono a requisiti speciali per la protezione acustica, termica e antincendio, devono essere facili da aprire e chiudere a prescindere da queste funzioni. Soprattutto nel caso di edifici pubblici e di quelli destinati ad un gruppo di utenti con limitazioni fisiche, si deve garantire che le forze di azionamento delle porte siano conformi alle norme per edifici senza barriere.

Dinamometro per controllare cavi e funi
I cavi sono barre metalliche lunghe e sottili con sezione trasversale costante, di solito rotonda, mentre le funi sono costituite da più fili di fibre naturali o sintetiche intrecciate tra loro. Cavi e funi svolgono importanti funzioni di carico o trasmissione in molte aree. Ci sono campi di applicazione con cavi o funi rigide, ma anche cavi o funi che si muovono secondo quanto previsto. Che si tratti di cavi ad alta tensione o ferroviari, in edifici, ponti, funivie, ascensori, gru o altre macchine, i test prima e dopo l'installazione hanno lo scopo di garantire che cavi e funi possano svolgere le loro funzioni in totale sicurezza. I nuovi cavi vengono testati prima dell'installazione con una macchina per prove di trazione o con un dinamometro adatto su dispositivi speciali. La ISO 2307:2019 e gli standard EN ISO 2307: 2019 e DIN EN ISO 2307: 2019-12 "Funi in fibra - Determinazione di proprietà fisiche e meccaniche" specificano, tra l'altro, i metodi per misurare la forza di rottura e allungamento della fune in tensione.

Per la misurazione della forza di trazione in cavi o funi tese, può essere utilizzato un dinamometro mobile progettato proprio per la misurazione della forza delle funi, configurabile in modo tale che la fune sia guidata dai tre rulli del dinamometro. Questi misuratori speciali per cavi sono disponibili per diversi campi di forza, diametri del cavo e con diverse lunghezze della distanza di misurazione. Per montare il dispositivo sono comunque necessari libero accesso e spazio sufficiente. Se lo spazio è limitato, è possibile utilizzare un dinamometro con trasduttore di forza ad anello o un bloccante. Sono adatti anche per il controllo continuo delle forze in funi già installate.