Dinamômetro

Para realizar medições de força com rapidez, facilidade e precisão, os fabricantes confiam nos dinamômetros da PCE. Um dinamômetro é uma ferramenta valiosa usada para medir o desempenho, a segurança e a qualidade do produto, assim como o cumprimento das normas do setor. Um dinamômetro também é usado para avaliar as propriedades físicas e mecânicas das matérias-primas e dos componentes durante a investigação, desenvolvimento, design, fabricação, produção e montagem do produto. Portanto, um dinamômetro tem muitos usos, incluindo mas não limitado a prova de plásticos, embalagens, papel, dispositivos médicos, eletrônica, tecidos, têxteis, molas, arames, eletrodos, soldas, metais e materiais compostos.

Como se determina qual dinamômetro é o mais adequado para sua aplicação? O texto a seguir lhe ajudará a tomar uma decisão.

Principais perguntas que devem ser feitas ao escolher um sistema de provas de força

- Qual tipo de sistema de provas de força requer sua aplicação? (Por exemplo, um dinamômetro portátil ou um com banco de provas de força estacionário ou universal)
- Qual tipo de força deve medir (por exemplo, compressão, tensão, torque, força de adesão, resistência à flexão / flexão, etc.)?
- Qual é a força mínima e máxima que se espera medir (por exemplo, faixa de medição de força de 0... 500 N)?
- Qual grau de precisão é necessário para completar com sucesso sua tarefa de prova de força?
- Qual tamanho de memória e qual interface de transferência de dados precisa, se é que precisa?
- Qual nível de serviço e suporte pós-venda deseja?
- Qual é a sua média de preços?

Apresentamos abaixo uma análise mais detalhada dos critérios a serem considerados ao selecionar um dinamômetro.

Portátil ou fixo?

A resposta a esta questão depende em grande parte da aplicação pretendida. Se quiser usar o dinamômetro para coletar esporadicamente as leituras para garantia da qualidade, deve usar um dispositivo portátil de ensaio de força. Se desejar uma prova de força mais precisa e repetível, será melhor usar um banco de provas de força fixo com seu dinamômetro. Além de proporcionar estabilidade, um banco de provas de força fixo, também chamado máquina de provas universal (UTM), pode ser equipado com uma interface RS-232 ou entrada USB, o que permite que seja controlado por computador.

Diferentes tipos de força
Ao selecionar um dinamômetro, deverá considerar como inicia a força. A tensão é a força de tração, enquanto a compressão é a força de empurre. Ambas podem ser medidas com um dinamômetro. Ao provar a resistência da casca, a força é iniciada pela adesão. A resistência à flexão / flexão é um ensaio realizado principalmente em revestimentos para avaliar a plasticidade, ductilidade e alongamento. Outra medida de força comum é a torção. A torção é a força iniciada por uma rotação. Para os instrumentos de medição de torção, visite os torquímetros / verificadores de torção.

Faixa de medição de força
Por razões de segurança, deverá eleger um dinamômetro que leve em conta a força máxima a ser medida. Então, se a precisão de medição requerida permitir, deverá considerar a possibilidade de usar um amortecedor. Além disso, os perigos que podem surgir durante a medição da força devem ser determinados e eliminados antecipadamente. Por exemplo, se durante a medição da força de tração houver o risco de que o material de ensaio seja torcido, o dispositivo de medição da força deve ser fixado com uma abraçadeira para evitar lesões.

Para aplicações que exigem uma força mínima, um dispositivo de medição de força simples e barato é a báscula de mola. Uma balança de mola mede peso ou força, tipicamente em gramas (g), quilogramas (kg), libras (lbs) ou Newtons (N), quando um objeto está pendurado no gancho da balança. Também chamado balança de mola, este dispositivo de medição de força mecânica é ideal para experimentos de força física e o ensino de ação-reação em aulas de ciência, tecnologia, engenharia e matemáticas (STEM) e outros ambientes educacionais. Durante a medição, a mola instalada na báscula é estendida ou é puxada. Quando liberada, a mola retorna ao seu estado original.

Outro dispositivo de medição de força com princípio de medição mecânico é um dinamômetro hidráulico. Um dinamômetro hidráulico usa um líquido para medir as forças atuantes. Estão projetados para faixas de medição de força muito mais altas em comparação com as básculas de mola. No entanto, sua desvantagem é a menor precisão de medição, a menor resolução de medição e a falta de rastreabilidade da medição. Por estas razões, predominam os dispositivos digitais de medição de força.

Um dinamômetro digital consiste em dois componentes importantes: o sensor e o medidor ou unidade de avaliação. Em dinamômetros digitais com faixas de medição mais baixas, o sensor é instalado internamente. Para faixas de medição maiores, o sensor é conectado externamente ao medidor. Muitos produtos digitais de medidores de força são multifuncionais e medirão tanto as forças de tração como de compressão, entre outros parâmetros como a velocidade de rotação e a vibração triaxial. Não há nenhum sensor que possa ser adequado para todas as tarefas de medição. Portanto, estes dispositivos digitais versáteis de medição de força são fornecidos com adaptadores ou programados para realizar conversões matemáticas de medição.

Um parâmetro importante para um dinamômetro digital é a frequência de amostragem máxima possível. A frequência de amostragem é a frequência com que o transmissor verifica o sensor de força. Geralmente é indicada como um número de Hz. 1000 Hz significa que o transmissor consulta o sensor de força 1000 vezes por segundo, e que o transmissor é capaz de modificar os dados de medição 1000 vezes por segundo. Os dinamômetros de baixo custo tem apenas uma frequência de amostragem de 2 Hz, o que é suficiente para uma medição de força lenta, mas é inadequado para uma prova de desprendimento. Devido à reação lenta, perdem muitos dados de medição da influência da força durante a prova de desprendimento e por isso não são significativos.

O usuário não é capaz de processar uma grande quantidade de dados (1 kHz = 1000 Hz = 1000 valores por segundo) durante a medição. Portanto, deve-se também considerar aqui se o sistema de avaliação / transmissor é capaz de proporcionar ao usuário de alguma forma com 1000 valores. Assim, os dados de medição podem ser avaliados posteriormente de forma individual. Alguns transmissores de medição de força de baixo custo podem consultar ao sensor, por exemplo, 1000 vezes, mas não são capazes de proporcionar ao usuário os dados de forma suficiente e completa, já que a eletrônica de processamento não pode processar os dados de medição nessa velocidade. Em seguida, são calculados os valores médios, que são transferidos posteriormente.

Outra ferramenta de medição de força popular, embora cara, é um extensômetro de resistência altamente flexível (DMS). Um DMS é uma película fina a qual se adere um padrão de arame ou uma grade de medição. Este cabo é alimentado por uma tensão externa e altera a resistência ou condutividade devido a expansões e compressões. Esta alteração é até agora proporcional e reprodutível que um indicador de avaliação externa pode realizar os cálculos da força. Estas películas DMS são fixadas (coladas) aos pontos de medição onde é possível registrar a deformação com a ajuda da grade de medição. Contudo, deve-se ter em mente que existem outros fatores de influência como temperatura, umidade, campos magnéticos, etc., que podem afetar a condutividade e, portanto, distorcer as leituras. Como nos sensores de força acabados, as películas DMS são colocadas facilmente em lugares da construção onde a força exerce a maior deformação. No entanto, deve ser levado em conta, é claro, que as tiras DMS devem ter uma conexão fixa com o solo para que a deformação seja maior. Portanto, as tiras DMS não podem ser reutilizadas após terem sido coladas uma vez.

Precisão da medição de força
Quanto maior for a carga máxima do sensor, menor será a precisão de medição do sensor. Portanto, devem chegar a um compromisso nesse sentido. Cada dinamômetro terá suas próprias especificações de precisão que dependem da faixa que está sendo medida. Em geral, um instrumento de medição de maior precisão tem um preço mais elevado, por isso é importante considerar tanto a praticidade como a precisão.

Memória e processamento de dados
Seja para uma medição de longo ou de curto prazo, em ambos os casos, a análise dos dados é elementar. Os dados podem ser processados graças às funções especiais do sistema de avaliação/transmissor e proporcionados ao usuário. Se o usuário desejar determinar, por exemplo, somente a força máxima, o transmissor pode apresentar o valor mais alto na forma de PICO ou MÁX a partir dos dados coletados (frequência de amostragem de nota) e filtrar as outras leituras. Se o usuário ainda quiser determinar a outra leitura, como por exemplo, o valor médio, é possível que seja necessária outra função e filtros. Na melhor das hipóteses, todos os valores de medição coletados após a prova de força podem ser armazenados. Estes arquivos em bruto permitem determinar mais tarde os resultados desejados dos experimentos de medição já realizados. Portanto, há um sistema de avaliação / transmissor da medição de força que armazena os dados de medição na memória interna e pode proporcionar os dados para o usuário. Outra maneira de salvar os dados medidos é transferi-los para um dispositivo de armazenamento, como um PC ou um registrador de dados, usando uma interface RS-232, USB, 4-20 mA ou 0-10 V.

Serviço e suporte
Este é outro ponto importante a considerar. Verifique quanto tempo o fornecedor está no mercado. Quanto maior for o tempo de permanência da empresa, mais provável será pedir peças de reposição alguns anos após a aquisição de seu medidor de força. A PCE Instruments está no mercado desde 1999. (Para mais detalhes, visite a seção Sobre Nós / História Corporativa de nosso site.) Veja também que tipo de suporte técnico estará disponível para você. Entre em contato com a PCE Instruments com o nosso pessoal de suporte técnico antes de comprar e veja por si mesmo o nível de serviço que prestamos.

Orçamento
Quando se leva em conta um orçamento, mais fatores estão envolvidos além do custo do dinamômetro. Os custos de calibração são despesas comuns que podem ocorrer ao usar este tipo de dispositivos. Por exemplo, se você precisa cumprir com os requisitos de uma norma de qualidade ISO, deverá cumprir com um intervalo de calibração regular. Os custos de calibração ISO podem ocorrer no momento da compra e novamente anualmente ou mesmo semestralmente, dependendo de suas necessidades de precisão e do uso do dinamômetro. Também é possível que a recalibração seja necessária mais adiante, devido ao desvio que os sensores podem experimentar ao longo do tempo. Os suprimentos, como baterias (recarregáveis) também devem ser levados em consideração nos cálculos.

Temas relacionados
Para obter informação sobre equipamentos de pesagem robustos, visite as seções de básculas de grua e básculas para cargas pesadas da página web da PCE Instruments.