Weegcellen

Weegcellen of ook wel loadcell genoemd meten de kracht of gewicht.

Weegcellen worden in de volksmond ook wel loadcell genoemd. Deze zijn ontworpen om kracht of gewicht te voelen onder een breed scala van ongunstige omstandigheden. Ze zijn niet alleen de meest essentiële deel van een elektronisch weegsysteem, maar ook de meest kwetsbare. Om zo effectief mogelijk de weegcel te krijgen, moet de gebruiker een grondig inzicht in de technologie, constructie en werking van dit unieke apparaat. Bovendien is het noodzakelijk dat de gebruiker de juiste weegcellen voor toepassing selecteert en de nodige zorg voor de loadcell tijdens de levensduur. Weegcellen worden toegepast in bijvoorbeeld weegschalen.

Hoe werken deze weegcellen?

Weegcelllen zijn een elektronische sensors (een transducer) die gebruikt wordt om een gewicht om te zetten in een elektrisch signaal. De omzetting is indirect en gebeurt in twee fasen. Door een mechanische constructie wordt een metalen element een klein beetje vervormd (wet van Hooke). Dit element moet iets zwakker zijn dan de constructie waarin het is opgenomen. De vervorming (rek) van het element wordt gemeten met een vervormingssensor, die deze rek in een elektrisch signaal omzet.

Brug van Wheatstone

De vervormingssensor in een weegcel kan bestaan uit vier rekstrookjes, geplaatst in een brug van Wheatstone. Daarbij zijn twee van de rekstrookjes aan de rekkende zijde geplaatst en de twee andere aan de andere zijde, die gestuikt (samengedukt) wordt. Door aan elke zijde één rekstrookje in de rek- respectievelijk stuikrichting te plaatsen, en het andere loodrecht daarop, kunnen temperatuurinvloeden worden gecompenseerd. Immers de rekstrookjes die loodrecht op de rekrichting staan, worden niet gerekt door de doorbuiging van het element, maar wel door eventuele thermische uitzetting. Deze laatste is isotroop (richtingsonafhankelijk), zodat een hierdoor ontstane rek vanzelf wordt gecompenseerd. Deze opstelling in de brug van Wheatstone levert een optimale gevoeligheid. Daarnaast zijn er ook weegcellen met één of twee rekstrookjes.

Uitgangssignaal

Het uitgangssignaal van de rekstrookjes is in de orde van enkele millivolt en moet versterkt worden door een meetversterker voordat het gebruikt kan worden. Het uitgangssignaal van de meetversterker, doorgaans een gestandariseerd analoog 4-20 mA signaal, of 0-10V dat verder worden verwerkt. Voor een weging kan het, zo nodig via een lineariseringsalgoritme, in een uitleesbare krachtwaarde worden omgezet. In regelsystemen kan het in de regelkring worden toegepast.