Download - Medidor de Deformação

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Centro de Tecnologia – CTDepartamento de Engenharia de Elétrica

Instrumentação EletrônicaProf.: Luciano Fontes

Medidor de Deformação

Aluno: João Paulo da Silveira PinheiroNatal-RNmaio/2009

Os medidores de deformação chamados extensômetros elétricos são dispositivos de medida que transforma pequenas variações nas dimensões equivalentes em sua resistência, e são usados entre os engenheiros de instrumentação. O seu uso em sistemas de monitoração de estruturas em tempo real tem demonstrado um grande potencial técnico de inspeção e manutenção. A monitoração contínua de diversas variáveis importantes em obras civis torna realidade a previsão e a detecção de falhas estruturais em tempo hábil, contribuindo para a segurança e também para a economia da edificação.

INTRODUÇÃO

Permitir o domínio de técnicas de instrumentação com extensômetros elétricos, aquisição de seus dados, manipulação e interpretação desses dados utilizando recursos de análise numérica.

OBJETIVO

• Desengraxamento:• Limpeza Abrasiva:• Esquematização das linhas direcionais dos

extensômetros:• Neutralização da superfície:

O extensômetro é baseado no fato de que os metais mudam sua resistência elétrica quando sofrem uma deformação.

Extensômetro

Classificação de acordo com o material de

base

Base de papel Base de baquelita

Base de poliéster

Base de poliamida

Classificação de acordo com

sua configuração

Uniaxiais Biaxiais

Multiplos eixos

Padronização Especial

Classificação de acordo com

o material resistivo

Fios resistivos Lâmina

Semicondutor Semicondutor por difusão

Sistema de Codificação

A codificação é feita por um conjunto de letras e números que identifica o extensômetro, conforme suas características.

Fator de Sensibilidade (Gage Factor)

• o valor teórico do Fator de Sensibilidade é K = 2,1 • o valor real apresenta pequenas variações, de lote para lote, em torno do

valor teórico.

No caso de extensômetros de uso em extensometria, o Fator de Sensibilidade é informado em cada fornecimento, junto com a identificação do lote. No caso de extensômetros de aplicação voltada à construção de transdutores, o Fator de Sensibilidade só é informado mediante solicitação.

Sensibilidade do extensômetro à Temperatura:➔Variação relativa da resistência R dada uma variaçãode Temperatura (efeito indesejável)➔Material condutor varia sua resistividade com a temperatura➔Técnicas de compensação:• através de circuitos em ponte de Wheatstone• Ligas de materiais que possuem baixa variação de

resistividadecom a temperatura (Constantan)

** Compensações de Temperatura Disponíveis: 06 - Para aço; 09 - Para aço inox; 13 - Para alumínio.

Modelos

Opções Disponíveis

Dimensões

Material da Base e do Filme Metálico

Compens. de Temp.Tam. e Forma da

GrelhaResistência

(Ohms)

Grelha Total

A(comprim.)

B(largura)

C(comprim.)

D(largura)

PA -

TA - ** - 125AA - 350

B; SEN; LEN; EN; S; L

B; S; L

3,18mm

0,125 "

3,18mm

0,125 "

6,35mm

0,125 "

3,18mm

0,125 "

CIRCUITO:AQUISIÇÃO DO SINAL

Aquisição do SinalAmp.

Instrumentação

Amplificador Somador

Retentor de pico

DigitalizaçãoCI – ILC7107

Bala

nce

am

en

to

Na extensometria várias configurações da ponte deWheatstone podem ser adotadas tendo em vista algunsfatores:•Simplicidade da montagem•Custo•Compensação de temperatura•Aumento de sensibilidade•Distância entre extensômetro e instrumentação

CONFIGURAÇÕES DA PONTE

CONNEXÃO COM 2 FIOS

CONNEXÃO COM 3 FIOS

½ ATIVA

Em aplicações de extensômetros utiliza-se uma constante de proporcionalidade conhecida como Fator de Calibração (Gage Factor), que varia de 2 a 4 para as ligas mais usuais na fabricação de extensômetros,. Este parâmetro é baseado na variação da resistência ocorrida no extensômetro para sua resistência total relacionada com a variação no comprimento do condutor para seu comprimento unitário, ou ainda:

CIRCUITO:AMP. INSTRUMENTAÇÃO


Instrumentação


Retentor de pico


Bala

nce

am

en

to

CIRCUITO:AMP. INSTRUMENTAÇÃO


Instrumentação


Retentor de pico


Bala

nce

am

en

to

CIRCUITO:AMP. SOMADOR

CIRCUITO:AMP. SOMADOR

CIRCUITO: BALANCEAMENTO


Instrumentação


Retentor de pico


Bala

nce

am

en

to

CIRCUITO: BALANCEAMENTO


Instrumentação


Retentor de pico


Bala

nce

am

en

to

CIRCUITO: RETENTOR DE PICO

CIRCUITO: RETENTOR DE PICO

CIRCUITO:DIGITALIZAÇÃO


Instrumentação


Retentor de pico


Bala

nce

am

en

to

CIRCUITO:DIGITALIZAÇÃO

DIAGRAMA DE BLOCOS

CIRCUITO:COMPLETO

CALIBRAÇÃO

METODOS DE BALANCEAMENTO

Amp. Instrumental e Somador Circuitos Integrados CI5/CI6 741 CI7/CI8/CI10 Lm308 Ci9 LM725 Cl11/CI12/CI13/CI14 CA3130 Transistores T2 BD263 (BD677) Capacitores C1/C2/C3/C4/C5/C6/C7/C8 22uF/25V C9/C10/C13/C16/C17/C20/C23/C24/C25/C30/C31100nF C21 560pF

TrimpotsR24/R27/R48/R49 100KR9/R29/R33 10KDiodosD3 GermânioD1/D2 Zener 5,1VObs: Todos os resistores, salvo indicação em contrário, têm tolerância de 1%.

Resistores T3 BD262 (BD678) T4/T5 BC548C22 5,6pFC11/C15/C26/C27/C32/C33 100pFC12/C14 68pFC18 1,5nFC19 47nFC28/C29 2,2uF 250V MACR1/R5 56R 10% 5WR2/R3/R4/R7/R8/R16/R17/R34/R35/R42/R43 10KR6 4,7KR10/R11 100KR12/R13/R32 14KR18/R19 1,4KR14/R25 2,8KR20/R21/R25 28KR30 220R 10%R26 200K (100K)R28 20K (10K)R31 24,9KR23 270R 10%R22 27R 10%R36/R37/R44/R45 2,2KR38/R39 270RR40/R41 100RR46/R47 220R

LISTA DE MATERIAL

Aquisição do SinalExtensômetro PA-13-126AA-350LResistores de 350 Ohms

Balanceamento Manual:ResistoresR1- R20 1KR21 23,7 KR22 221KR23 2M 10%R24 (Helipot Multivoltas) 20K 5%Obs: Todos os resistores, salvo indicação em contrário, têm tolerância de 1%.

DigitalizaçãoCircuitos IntegradosCI1 ICL7106CapacitoresC1 100pFC2 100nFC3 47nFC4 10nFC5 220nFResistoresR1 100KR2 1M 10%R3 47K 10%display de 7 segmentos

LISTA DE MATERIAL

Bibliografia

TOCCI. Sistemas DigitaisBOYLESTAD. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de CircuitosBARRETO JR. E. Conhecendo o extensômetro elétrico de resistência – Manual Técnico. Trabalhos Anteriores.Colaboração: Excel Sensores – www.excelsensor.com.br

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