CLULA DE CARGA

CLULA DE CARGAUniversidade de So Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de QueirozDisciplina: Mtodos Instrumentais de Anlise Fsica do Ambiente

Doutorando: Accio PerboniOrientador: Jose Antonio FrizzoneProf: Srgio O. Moraes

IntroduoA clula de carga elementar formada por extensmetros eltricos de resistncia ou strain gages, que quando deformados sofrem uma variao na resistncia proporcional a fora aplicada.

Fundamentao Terica

Diagrama Tenso x Deformao e validade da Lei de Hooke. Fundamentao TericaOs primeiros trabalhos com extensometria foram realizados por volta de 1856. Thomsom (Lord Kelvin) realizou experimentos com ferro e cobre e concluiu que a resistncia eltrica de ambos mudava quando estes sofriam deformaes.Princpio de funcionamentoVariao de resistncia do extensmetro com a fora de trao ou compresso.

Constante de proporcionalidade conhecida como Fator de Calibrao (Gage Factor)

varia de 2 a 4 para as ligas mais usuais na fabricao de extensmetros.Princpio de funcionamentoEx: GF=2, Deformao da pea metlica em que o strain gage est colado L/L = 0,001 m/m, Resistncia do extensmetro R=120 .

A variao de resistncia R= 0,24

A taxa de resistncia R/R= 0,24/120 = 0,002 ou 0,2%.

Problema: 1) A variao de resistncia muito baixa, necessrio amplificar o sinal. 2) No possvel medir resistncia.

Ponte de WheatstoneOBJETIVOConverter a variao de resistncia em uma tenso na sada, da ordem de mV ou V. Podendo ser medida por voltmetro ou processada em micro controladores.

Ponte de WheatstoneConsiste na ligao de 4 resistores. Aplicando a lei de ohm tem-se:

dV = V [R4(R3+R4) R1/(R1+R2)]

OndeR1,R2,R3,R4 Resistncias dos resistores;V Voltagem de alimentao entre os pontos 1 e 2;dV Leitura de voltagem entre os pontos 3 e 4.

Quando R1/R2=R3/R4, dV=0Quando aplicar esforos a resistncia alterada, alterando o valor de dV.Associao dos strain gages a Ponte de WheatstoneTrs maneiras possveis, de forma que os extensmetros ocupem o lugar de uma das resistncias da ponte.

Ve = voltagem de entrada ,input conhecido.Va= diferena de potencial, output.Celula de carga comercialStrain(s) gage(s) colado(s) em um material que se deseja medir deformao, ligado a uma ponte de wheastone e a um amplificador do sinal de tenso. O sinal amplificado e relacionado com a deformao do material devido a fora aplicada. (mV ou V versus F).Projeto de celula de cargahttp://www.youtube.com/watch?v=e1kTYVRXLCw