WSS-10KG Celda de Carga 10 Kilos, Sensor de Peso

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Referencia Interna: WSS-10KG

Celda de Carga Tipo Monoplato WSS-10KG

Sensor de peso de aluminio anodizado de alta linealidad con puente de Wheatstone para balanzas de precisión.

La WSS-10KG es una celda de carga de un solo punto (monoplato) construida en aleación de aluminio de alta resistencia con protección anodizada. Diseñada para operar mediante deformación mecánica medible, integra un puente de Wheatstone con galgas extensiométricas de alta fidelidad que transforman la fuerza ejercida por masas de hasta 10 kg en una señal eléctrica diferencial de milivoltios extremadamente precisa. Gracias a su diseño con compensación de carga descentrada de fábrica, garantiza mediciones exactas y consistentes sin importar la posición del objeto sobre el platillo portamuestras, simplificando el desarrollo de balanzas comerciales y sistemas de dosificación automatizada.

Especificaciones Técnicas

Parámetro ElectromecánicoRango / Valor Oficial
Capacidad Máxima Nominal10 kg (Carga estática / dinámica balanceada)
Sensibilidad de Salida2.0 mV/V ± 0.15 mV/V (Factor de escala estándar)
Error Total Combinado± 0.02% F.S. (Full Scale - Histéresis y no linealidad)
Balance de Cero Inicial± 1.0% F.S. (Desviación inicial de equilibrio)
Resistencia de Entrada405 Ω ± 10 Ω (Impedancia del puente en bornes VCC)
Resistencia de Salida350 Ω ± 3 Ω (Impedancia en bornes de señal)
Parámetro Operativo / FísicoRango / Valor Oficial
Voltaje de Excitación Ideal5 V a 10 V DC (Compatible con HX711 a 5V)
Sobrecarga de Seguridad120% F.S. (Soporta hasta 12 kg sin daño elástico)
Sobrecarga Límite Crítica150% F.S. (Deformación permanente del aluminio)
Compensación Térmica-10°C a +40°C (Cero y ganancia estabilizados)
Material de ConstrucciónAleación de Aluminio Anodizado de grado aeronáutico
Tamaño Máximo de Platillo250 mm x 350 mm (Superficie monoplato sugerida)

Compatibilidad y Ventajas con HX711 en Sistemas Embebidos

Ajuste y Compensación de Esquinas (Corner-load): Gracias a su geometría interna maquinada en paralelogramo, la celda absorbe los momentos flectores torsionales. Esto le permite entregar exactamente la misma lectura de masa tanto si el objeto se sitúa en el centro geométrico del plato como en cualquiera de sus cuatro extremos.

Integración Nativa con el Amplificador HX711: La señal diferencial en milivoltios de la WSS-10KG se acopla directamente a los canales de alta ganancia (PGA de 128x) del chip convertidor ADC de 24 bits HX711. Esto elimina el ruido térmico y permite resoluciones de pesaje estables de hasta 1 gramo o menos.

Estructura Rígida Protegida Contra Impactos: Su cuerpo metálico cuenta con orificios roscados estándar M4 y M5 que facilitan el montaje sobre soportes rígidos y la instalación de pernos limitadores mecánicos inferiores para proteger la celda de caídas bruscas de peso u sobrecargas accidentales.

La celda WSS-10KG dispone de un cable apantallado de 4 hilos conductores para la excitación y lectura del puente resistivo.

Galería Dinámica de Conexiones de Hardware

Esquema 1: WSS-10KG hacia módulo HX711
Esquema 3: Orientación Mecánica y Apoyos de la Celda
Esquema 2: Código de Colores del Cableado
Esquema 4: Interfaz Digital HX711 con Microcontrolador
Guía Esencial de Conexión y Montaje Mecánico: El código estándar de colores para los 4 hilos de la celda WSS-10KG es el siguiente: **Rojo (VCC / Excitación +)**, **Negro (GND / Excitación -)**, **Verde (Señal + / Salida +)** y **Blanco (Señal - / Salida -)**. Conéctelos de forma ordenada a las borneras del módulo HX711 marcadas como **E+, E-, A+ y A-** respectivamente. Para el montaje mecánico, fije la base de la celda (el extremo donde nace el cable de salida) a un chasis inferior firme usando pernos M5. El platillo superior donde se colocará el peso debe atornillarse en el extremo libre flotante usando pernos M4. Asegúrese de respetar la flecha indicadora de dirección de carga grabada en el aluminio, la cual debe apuntar verticalmente hacia abajo.
🎓 Calibración por Factor de Escala y Proceso de Tara por Software

Para procesar e interpretar de forma correcta las señales ruidosas de milivoltios provenientes de la celda de carga, domine las etapas esenciales del algoritmo de pesaje:

  • Aislamiento de la Señal Diferencial: Al aplicar un peso de 10 kg con una excitación de 5V, la variación total de voltaje entregada por la celda entre las líneas Verde y Blanca es de apenas **10 mV** ($$2.0\text{ mV/V} \times 5\text{V}$$). Debido a que esta señal es minúscula y propensa al ruido electromagnético de alta frecuencia, el chip HX711 se encarga de amplificarla y digitalizarla antes de transmitirla al microcontrolador.
  • Ajuste del Factor de Calibración: Cada celda de carga posee una elasticidad microscópica única debido a las tolerancias de fabricación. El software requiere un "Factor de Escala" que traduce los valores numéricos brutos del ADC de 24 bits a unidades de peso reales (gramos, kilogramos o libras). Este valor se calcula experimentalmente dividiendo la lectura cruda del ADC entre una masa patrón conocida colocada en la balanza.
  • Función de Tara Automática: El proceso de tarado consiste en leer el valor digital bruto entregado por el conjunto de la estructura (peso del platillo de aluminio, pernos y soportes) en condiciones de reposo absoluto y almacenar dicho número en una variable de memoria estática. En cada ciclo posterior de ejecución, este valor de desplazamiento ("offset") se resta de la lectura actual para asegurar que la escala comience estrictamente en **0.0g**.
// Código Completo para la Calibración y Lectura de la Celda WSS-10KG con HX711 // Requiere la librería "HX711 Arduino Library" de Bogdan Necula instalada en el IDE #include <Arduino.h> #include "HX711.h" // Definición de pines digitales para la interfaz de comunicación serial sincrónica con el HX711 const int PIN_HX711_DOUT = 2; const int PIN_HX711_SCK = 3; HX711 balanza; // Factor de calibración preliminar obtenido de forma experimental. // Ajuste este número para calibrar su balanza: si el peso mostrado es menor al real, reduzca el factor. float factorCalibracion = 423500.0; void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("--- Sistema de Pesaje Industrial Celda WSS-10KG ---"); Serial.println("Inicializando convertidor ADC de 24 bits HX711..."); // Inicializa el objeto hardware de la balanza balanza.begin(PIN_HX711_DOUT, PIN_HX711_SCK); // Verifica de manera defensiva si el chip amplificador responde correctamente en los pines asignados if (!balanza.is_ready()) { Serial.println("❌ [ ERROR ]: No se detectó el módulo HX711. Revise los hilos DOUT y SCK."); while (1); // Bloqueo preventivo de ejecución } Serial.println("✅ [ ÉXITO ]: Convertidor HX711 inicializado correctamente."); // Realiza el proceso de Tara automático: toma lecturas de reposo para fijar el punto cero de referencia Serial.println("⚙️ Eliminando peso muerto del platillo (Tarando en progreso)... No coloque pesos."); balanza.set_scale(); delay(2000); balanza.tare(); // Pone la escala a cero considerando el peso de la estructura mecánica actual // Aplica el factor de conversión estático a la librería balanza.set_scale(factorCalibracion); Serial.println("🏁 Sistema listo para pesar objetos. Rango útil máximo: 10 Kilogramos."); Serial.println("---------------------------------------------------------------------"); } void loop() { // Comprueba si el HX711 tiene datos listos para transferir por el bus serie if (balanza.is_ready()) { // Lee el promedio ponderado de 10 muestras consecutivas del convertidor analógico digital // Al pasar este valor por el factor de escala, la función devuelve el resultado directamente en Kilogramos float pesoKg = balanza.get_units(10); // Evita valores negativos residuales provocados por vibraciones mecánicas o corrientes de aire de la sala if (pesoKg < 0.001 && pesoKg > -0.005) { pesoKg = 0.000; } // Despliegue de los datos analizados a través del puerto serie Serial.print("[ PESO ]: "); Serial.print(pesoKg, 3); // Imprime el resultado con resolución de 3 decimales (Precisión de gramos) Serial.print(" kg | ("); Serial.print(pesoKg * 1000.0, 1); // Conversión secundaria visual a gramos Serial.println(" g)"); // Lógica condicional de protección: Detección activa de sobrecarga peligrosa if (pesoKg > 10.200) { Serial.println(" 🚨 [ ALERTA ]: ALCANCE CRÍTICO EXCEDIDO. Retire la masa para proteger la celda."); } else if (pesoKg > 9.000) { Serial.println(" ⚠️ [ INFO ]: Carga cercana al límite nominal de 10 kg."); } } else { Serial.println("⏳ Esperando respuesta estable del hardware HX711..."); } Serial.println("---------------------------------------------------------------------"); delay(250); // Pausa de estabilidad térmica e inmunidad mecánica entre ciclos de refresco }
1. ¿Qué es el error por carga descentrada (Corner-load error) y cómo lo mitiga esta celda?
En celdas de carga simples o caseras, si colocas el objeto fuera del centro, la torsión de la estructura falsea la medición del puente de Wheatstone. La WSS-10KG es una celda de tipo **Single Point (monoplato)** mecanizada internamente con cortes geométricos precisos que actúan como un paralelogramo mecánico articulado. Esta forma absorbe los momentos de flexión laterales, permitiendo que la celda mida de forma exclusiva el vector de fuerza vertical puro, entregando lecturas uniformes e idénticas en cualquier área del plato.
2. ¿Por qué el código de ejemplo de Arduino requiere obligatoriamente un convertidor HX711?
Las galgas extensiométricas de la celda de carga modifican su resistencia de manera microscópica ante el peso. Al aplicar 5V de excitación, la señal máxima de salida a plena carga es de apenas **10 milivoltios** (2 mV por cada voltio de alimentación). Los pines ADC estándar de placas como el Arduino Uno poseen una resolución de 10 bits y leen pasos mínimos de 4.88 mV, por lo que serían totalmente incapaces de ver variaciones finas de peso. El HX711 posee un amplificador de ultra bajo ruido interno y un convertidor ADC especializado de **24 bits**, logrando digitalizar con total nitidez estas señales microscópicas.
3. ¿Cómo se determina el factor de escala exacto para calibrar la balanza por primera vez?
El proceso se realiza cargando un firmware inicial con el factor configurado en uno (`set_scale(1.0)`). Con la balanza vacía se ejecuta la función `tare()`. Luego, se coloca sobre la estructura un objeto patrón cuyo peso real esté certificado con exactitud (por ejemplo, una pesa de calibración de 1.000 kg). Se lee el valor bruto mostrado en el monitor serie (por ejemplo, un número grande como 42350). Dividiendo esa lectura cruda entre el peso real del patrón ($$42350 / 1.0\text{ kg} = 42350$$), se obtiene el factor de escala que debe escribirse de forma permanente en el código definitivo.
4. ¿Qué sucede si accidentalmente se excede la capacidad de 10 kg de la celda?
La celda cuenta con un rango de sobrecarga segura del **120% (12 kg)**, dentro del cual el aluminio se deforma elásticamente sin sufrir daños y recupera su forma original al retirar el peso. Si se excede el límite crítico del **150% (15 kg)**, el metal sobrepasa su límite de fluencia física entrando en una zona de deformación plástica permanente. Esto arruina de forma irreversible el equilibrio eléctrico del puente de Wheatstone interno, provocando que la celda entregue un offset de voltaje inicial enorme e imposible de tarar por software.
5. ¿Por qué las lecturas de peso de la balanza fluctúan o se desvían de cero a lo largo del día?
Este fenómeno se conoce como deriva térmica ("thermal drift"). El aluminio se expande y contrae microscópicamente ante cambios de temperatura ambiente, alterando la resistencia en reposo de las galgas eléctricas. Aunque la WSS-10KG incorpora compensación térmica pasiva interna, es fundamental resguardar la estructura mecánica de corrientes de aire directas, alejarla de focos de calor intensos (como motores o transformadores) y permitir que el módulo electrónico HX711 permanezca encendido durante un par de minutos antes de realizar mediciones para lograr su estabilidad térmica operativa.