Celula de carga

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  • Publicado : 24 de novembro de 2012
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SENSORES CÉLULAS DE CARGA

Descrição física do sensor e Construção
Células de carga são transdutores de força, nos quais uma estrutura mecanicamente rígida possui sensores fixados. Pode-se citar alguns materiais típicos para a construção de células de carga, como o alumínio, aço ou aço inox.

As células de carga possuem um sensor chamado "Strain Gage" que é

classificado entre outrosaspectos quanto: ao material resistivo e
material base. Material resistivo: Metálico, Semicondutor. Material base: Papel, Baquelite, Poliéster, Poliamida, Epóxi, Fibra de vidro, entre outros. Os valores dos "Strain Gages “ comerciais são: 120ohms, 350ohms, etc.

Os materiais de baixa variação da resistividade com a deformação e
também estabilidade e um pequeno coeficiente de temperatura sãomuito utilizados para a confecção de extensômetros elétricos.

Strain gage de fio

Strain gage de lâmina

As células de carga são compostas por um corpo metálico que funciona

como receptor da pressão exercida.
O formato possibilita que quando o mesmo se deforme, gere um pulso elétrico através do Strain Gage, que está posicionado sobre o corpo. As células de carga são protegidas, na regiãoonde estão colados os “strain gages” contra poeira e umidade.

Durante a deformação elástica, os átomos do material são deslocados, mas tendem a voltar para a posição de equilíbrio quando a carga mecânica é removida.

A célula é projetada para uma determinada quantidade de carga, dentro

do limite de carga a deformação é elástica, possibilitando a célula voltar
ao equilíbrio, excedendo olimite de carga ela entra em uma deformação plástica, inutilizando assim a célula de carga.

A maioria das células de carga são fabricadas com extensômetros
elétricos de resistência ligados entre si através de uma ponte de Wheatstone equilibrada.

Esta configuração amplifica os sinais obtidos nas medições, permitindo que
se avalie a variação ôhmica dos extensômetros de modo mais exato.Strain Gages colados formando uma ponte de Wheatstone

Etapas do processo de fabricação
Vídeo

A forma e as características do corpo da célula de carga devem ser objeto de um meticuloso estudo de projeto, visando assegurar relações lineares entre a intensidade da força atuante e a consequente deformação dos extensômetros.

Célula de carga projetada

Análise de deformações

FuncionamentoPara entender uma célula de carga é preciso conhecer algumas definições:
 Esticamento: quantidade de deslocamento por tração;  Esmagamento: quantidade de deslocamento por compressão.

A célula de carga nada mais é, que uma construção eletro-mecânica,

capaz de detectar as deformações mecânicas de um corpo, por tração ou
compressão.

Strain Gage
Strain Gage ou extensômetro é umtransdutor capaz de medir deformações mecânicas de corpos. Os strain gages são presos a uma peça metálica (alumínio ou liga de aço), denominada corpo da célula de carga, que é quem transmite a intensidade da força aos strain gages. Este é o princípio básico de funcionamento de um Strain Gage.

FÍSICA ENVOLVIDA

lei de Hooke: F = KX K : constante de mola do material F : força aplicada X : esticamentoou compressão resultante da força

Para medir mudanças tão pequenas na resistência, strain gages são quase sempre usados em uma configuração de ponte com uma fonte de tensão de excitação, por exemplo a ponte de Wheatstone.

Para medir mudanças tão pequenas na resistência, strain gages são quase sempre usados em uma configuração de ponte com uma fonte de tensão de excitação, por exemplo aponte de Wheatstone.

Ponte de Wheatstone
Uma ponte de Wheatstone consiste na ligação de 4
resistores (neste caso strain gages), como esquematizado a seguir.

Através da ponte conseguimos medir o
resistência elétrica, com boa precisão.

valor da
Ponte de Wheatstone

Aplicando-se a lei de Ohm, pode-se escrever a expressão:

Se equilibrada.

, tem-se dV=0 e diz-se que a ponte de...
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