Hoe werkt een krachtmeetcel?
De krachtmeetcel, ook wel bekend als een loadcell of krachtsensor, is een apparaat dat mechanische krachten omzet in een meetbaar elektrisch signaal. In dit artikel leggen we uit hoe een krachtmeetcel werkt.
De werking van een krachtmeetcel is gebaseerd op het principe van de rekstrook (strain gauge). Een rekstrook kan bestaan uit een aantal dunne elektrisch geleidende draadjes naast elkaar geplakt. Deze rekstrook (of meerdere) wordt stevig bevestigd op een metalen lichaam dat vervormt onder invloed van de uitgeoefende kracht.
Wanneer een kracht op het metalen lichaam wordt uitgeoefend, vervormt het lichaam en daarmee ook de rekstrook. De draadjes op de rekstrook worden dunner en langer als deze uitrekt en juist dikker en korter als deze ‘krimpt’. Een dunnere draad heeft meer elektrische weerstand als een dikkere draad. De vervorming veroorzaakt dus een verandering in de elektrische weerstand van de rekstrook. Bij een kwalitatief goede meetcel is die verandering in weerstand proportioneel aan de uitgeoefende kracht op het lichaam.
De weerstand van de rekstrook kan worden gemeten. Daarvoor wordt veelal gebruik gemaakt van een speciale elektrische schakeling, de Brug van Wheatstone. Deze schakeling maakt het mogelijk om een zeer kleine variatie in weerstand te meten. Het spanningsverschil wordt vervolgens versterkt en kan door elektronica omgezet worden in een getal die de kracht weergeeft (Newtons, Kilogram Force, Pound Force, etc).
De vorm van het metalen lichaam waarop de rekstrookjes bevestigd zijn kan variëren. Veel voorkomend is de S-vormige meetcel (afbeeldingen hiernaast). De rekstrookjes zitten in het hart van de meetcel bevestigd. De S-vormige constructie maakt het mogelijk dat de meetcel uit kan rekken en ingedrukt kan worden en dus iets kan meten. Meetcellen met andere constructies (load buttons, pancake loadcells) werken met hetzelfde principe van rekstrookjes.
Een draaimoment kan ook gemeten worden door middel van een speciale cilindrische constructie met rekstrookjes. De gemeten waarde wordt dan enkel omgezet in een moment waarde zoals Nm (Newtonmeter) .
Heb je nog specifieke vragen over krachtmeetcellen of hun toepassingen? Laat het ons weten! 😊
