CLULA DE CARGAFelipe Pinheiro Lima

IntroduoAs clulas de cargas podem ser usadas como transdutores de fora,podendo ser aplicadas em diversas situaes.

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

Princpio de funcionamentoO princpio de funcionamento baseado na variao hmica sofrida em um sensor denominado extensmetro eltrico de resistncia ou strain gages, quando este submetido a deformaes.Os strain gages so ligados entre si atravs de uma Ponte de Wheatstone equilibrada, o que amplifica os sinais obtidos nas medies, permitindo uma variao hmica mais exata. A partir da possvel avaliar as tenses e foras que a mesma est submetida.

STRAIN GAGES um resistor composto por um fina camada de material condutor, depositado sobre um composto isolante que colado sobre a estrutura em teste.Pequenas variaes de dimenses da estruturas so transmitidas mecanicamente ao strain gage, que transforma essas variaes em variaes equivalentes de sua resistncia eltrica.

STRAIN GAGESPrincipais caractersticas:

Grande preciso (1%)Boa linearidadeFcil intalaoAmpla faixa de temperaturaPequeno, leve e baratoExcelente resposta esttica e dinmica

Ponte de WheatstoneOBJETIVO

Amplificar os sinais obtidos na medies, permitindo uma avaliao mais exata da variao ohmica dos extensmetros.

Ponte de WheatstoneConsiste na ligao de 4 resistores, nesse caso strain gages.Aplicando a lei de ohm temos:

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

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

Ponte de Wheatstone

Ponte de WheatstoneTemos R4R2 = R1R3, e dV=0, logo a ponte de Wheatstone est equilibrada.Com a aplicao de cargas sobre a clula, os strain gages acompanham sua deformao e os valores iniciais R1,R2,R3 e R4 se alteram.Admitindo que os resistores R1 e R3 representem os straingages localizados prximos aos centro de carga, que R1 e R4 sejam os outros dois strain gages, e que h uma fora sobre a clula de baixo pra cima, tem-se um aumento de resistncia eltrica devido ao alongamento dos resistores R1 e R3 e uma reduo de resistncia devido o encurtamento dos outros resistores.

Ponte de Wheatstone

Linearidade

Grfico

CONCLUSOAs clulas de cargas podem ser usadas em vrias reas e o custo de fabricao ou apenas de prottipos muito baixo, fazendo com que os estudos e investimentos na rea sejam importantissmos. Exemplos: Balanas de supermercado, plataformas de pesagem... Fabricantes:http://www.blh.com/http://www.cooperinstruments.com/http://www.i-s-i.com/