Extensometros

3-Proposta de Solução

Para chegar a uma proposta de solução levamos em consideração, as especificações ofertadas pela universidade, São elas:

1º A medição deve ser feita através de grandezas elétricas, tensão e corrente

2º Não pode ser utilizado célula de carga comercialmente montada

3º A balança deve aferir massas de 100g a 500g, com precisão mínima de 10 g

4º O resultado deve ser apresentado em S.I

5º Deverá ser construído um circuito digital que quantifique a massa medida

6º O resultado da medição deve ser apresentado em um display de 7 segmentos

7º O porta eletrodos poderá ser do tipo alicate e deverá ser desenvolvido e construído pelo

Existem alguns princípios mais comuns de conversão de peso (força) em uma leitura digital, porem, após pesquisas verificou-se que poderíamos trabalhar na construção do projeto de varias maneiras, as possibilidades levantadas foram:

(1º) Poderíamos utilizar sensores de compensação de força, onde a carga aplicada desloca um núcleo dentro de um campo eletromagnético, este movimento é percebido por um sensor ótico, e a corrente que gera o campo eletromagnético é aumentada até que o sensor fique novamente na posição original antes da aplicação da força. Esta variação de corrente é então convertida para sinal digital e medida por um sistema de processamento. Este princípio é utilizado pelos fabricantes de balanças de laboratório, porem, não adotamos esse método, pois seria necessária uma tecnologia muito avançada para confecção do circuito e do sistema mecânico envolvido

(2º) Sensores de variação capacitiva ou indutiva, onde um capacitor ou indutor é acoplado a uma mola e varia sua capacitância ou indutância de acordo com a força exercida sobre a mesma. Esta variação de capacitância ou indutância controla a freqüência de um oscilador e a variação desta freqüência é então medida por um sistema de processamento. Este principio não é utilizado comercialmente, alem de ter um custo de montagem muito elevado.

(3º) Processos mais “exóticos” como, por exemplo, cordas vibrantes, ou LVDT, ou então bem mais banais como espuma condutiva, que entendemos que não vinha ao caso de ser utilizada, pois não encontramos muita facilidade na busca de informação e devido ao curto período para desenvolvimento não optamos por essa condição.

(4º) Montagem Células de carga baseadas em extensometros, ou seja, um elemento mecânico que tem a função de uma mola é deformado por uma força aplicada e os extensometros fixados a esta mola transformam um sinal elétrico aplicado, em um sinal elétrico proporcional a deformação (força aplicada). Esta variação de tensão é então convertida para sinal digital e medida por um sistema de processamento. Este é o princípio da maioria das balanças fabricadas hoje em dia.

O grupo “100 GRUPO” optou pela construção a partir da 4º(quarta) opção pesquisada, uma balança que executa seu objetivo de medição das massas através de um circuito transdutor montado a partir da montagem de uma ponte de WHEATSTONE com 4 extensometros que varia sua tensão de saída de acordo com a deformação que o peso do objeto medido irá causar em uma chapa metálica estrategicamente colocada dentro do dispositivo, ou seja, traduz uma grandeza ou informação não elétrica em outra grandeza elétrica, no caso, variação de tensão.

4- Metodologia.

4.1 principais componentes utilizados no projeto

- 2 extensometros de 350ohms para aço modelo KFG-5-350-C1-23 kyowa.

-2 resistores de 350 ohms

-1 bateria estilo moeda de 3,6 volts.

-1 micro-controlador PIC 16f1827 (funciona como “conversor analógico”)

-3 transistores (falta especificação)

-6 displays de 7 segmentos

4.2 extensometros

Extensometro é o principal componente desse projeto, foram à melhor forma encontrada para converter a deformação ocasionada pelo peso do material em analise em quantidade elétrica.

Esse componente sofre deformação a partir da temperatura, peso, vibração, pressão ou força de deslocamento, podem ser classificados como: extensometros elétricos de resistência, ópticos, mecânicos, extensometros de cordas vibrantes etc. Neste relatório projeto utilizaremos o extensometros elétrico de resistência. Podemos ver o extensometro na figura 4.2.1.

As características das medidas com extensometros são resumidas abaixo:

• Alta precisão de medição

• Pequeno tamanho e pouco peso

• Excelentes respostas aos fenômenos dinâmicos

• Fácil utilização

• Excelente linearidade

• Medições possíveis dentro de uma ampla faixa de variação

(figura 4.2.1)

4.2.1 Modelo Utilizado

O extensometro utilizado é constituído por uma lamina metálica resistiva de espessura de alguma micras, aonde em suas extremidades são fixadas fios condutores, essa lamina é fixada em um material elétricamente isolado chamado base. (figura 4.2.1.1).

(figura 4.2.1.1).

Um fator importante a ser levado em consideração é que os extensometros apresentam mudança de temperatura ao serem deformados, assim a resistência também é alterada por essa mudança. Diferentes métodos de medição são disponíveis para eliminar tais defeitos, porem houve um cuidado em utilizar o modelo KFG-5-350-C1-23 da fabricante kyowa na construção da balança, pois o mencionado já possui uma auto-compensação, com isso sofreremos menos “interferências” do fator temperatura.

Em especial o modelo KFG-5-350-C1-23