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Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia – CT Departamento de Engenharia de Elétrica Instrumentação Eletrônica Prof.: Luciano Fontes.

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1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia – CT Departamento de Engenharia de Elétrica Instrumentação Eletrônica Prof.: Luciano Fontes Aluno: João Paulo da Silveira Pinheiro Natal-RNjunho/2009

2 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.INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

3 Permitir o domínio de técnicas de instrumentação com extensômetros elétricos e aquisição de seus dados,. Permitir o domínio de técnicas de instrumentação com extensômetros elétricos e aquisição de seus dados,. OBJETIVOOBJETIVO

4 EXTENSÔMETRO DE USO GERAL

5 PROCEDIMENTO DE COLAGEM Desengraxamento: Desengraxamento: Limpeza Abrasiva: Limpeza Abrasiva: Esquematização das linhas direcionais dos extensômetros: Esquematização das linhas direcionais dos extensômetros: Neutralização da superfície: Neutralização da superfície: Desengraxamento: Desengraxamento: Limpeza Abrasiva: Limpeza Abrasiva: Esquematização das linhas direcionais dos extensômetros: Esquematização das linhas direcionais dos extensômetros: Neutralização da superfície: Neutralização da superfície:

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

7 Extensômetro

8 OS TIPOS DE EXTENSÔMETROS Classificação de acordo com o material de base Base de papelBase de baquelita Base de poliésterBase de poliamida Classificação de acordo com sua configuração UniaxiaisBiaxiais Multiplos eixos Padronização Especial Classificação de acordo com o material resistivo Fios resistivosLâmina Semicondutor Semicondutor por difusão

9 SISTEMA DE CODIFICAÇÃO Sistema de Codificação A codificação é feita por um conjunto de letras e números que identifica o extensômetro, conforme suas características. A codificação é feita por um conjunto de letras e números que identifica o extensômetro, conforme suas características.

10 Fator de Sensibilidade (Gage Factor) o valor teórico do Fator de Sensibilidade é K = 2,1o 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.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 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. No caso de extensômetros de aplicação voltada à construção de transdutores, o Fator de Sensibilidade só é informado mediante solicitação. SENSIBILIDADE DO EXTENS.

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

12 ** 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 Grelha Resistência (Ohms) GrelhaTotal 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 " 6,35mm 0,125 " 3,18mm 0,125 " DIMENSENÕES DO EXTEN. USADO

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14 CIRCUITO:AQUISIÇÃO DO SINAL Aquisição do Sinal Amp. Instrumentação Amplificador Somador Retentor de pico Digitalização CI – ILC7107 Balanceament o

15 Na extensometria várias configurações da ponte de Wheatstone podem ser adotadas tendo em vista alguns fatores: Simplicidade da montagem Custo Compensação de temperatura Aumento de sensibilidade Distância entre extensômetro e instrumentação CONFIGURAÇÕES DA PONTE

16 CONNEXÃO COM 2 FIOS

17 CONNEXÃO COM 3 FIOS

18 ½ ATIVA

19 CALCULO DA TENSÃO DE SAÍDA DO MEDIDOR 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:

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21 CIRCUITO:AMP. INSTRUMENTAÇÃO Aquisição do Sinal Amp. Instrumentação Amplificador Somador Retentor de pico Digitalização CI – ILC7107 Balanceament o

22 CIRCUITO:AMP. INSTRUMENTAÇÃO

23 Aquisição do Sinal Amp. Instrumentação Amplificador Somador Retentor de pico Digitalização CI – ILC7107 Balanceament o CIRCUITO:AMP. SOMADOR

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25 CIRCUITO: BALANCEAMENTO Aquisição do Sinal Amp. Instrumentação Amplificador Somador Retentor de pico Digitalização CI – ILC7107 Balanceamento

26 CIRCUITO: BALANCEAMENTO

27 CIRCUITO:DIGITALIZAÇÃOCIRCUITO:DIGITALIZAÇÃO Aquisição do Sinal Amp. Instrumentação Amplificador Somador Retentor de pico Digitalização CI – ILC7107 Balanceamento

28 CIRCUITO:DIGITALIZAÇÃOCIRCUITO:DIGITALIZAÇÃO

29 DIAGRAMA DE BLOCOS

30 DIAGRAMA IMPLEMENTADO

31 CIRCUITO:COMPLETOCIRCUITO:COMPLETO

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34 CALIBRAÇÃOCALIBRAÇÃO

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36 METODOS DE BALANCEAMENTO

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39 Amp. Instrumental e Somador Circuitos Integrados CI5/CI6 741 CI7/CI8/CI10Lm308 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 Trimpots R24/R27/R48/R49 100K R9/R29/R33 10K Diodos D3 Germânio D1/D2 Zener 5,1V Obs: Todos os resistores, salvo indicação em contrário, têm tolerância de 1%. Resistores T3 BD262 (BD678) T4/T5 BC548 C22 5,6pF C11/C15/C26/C27/C32/C33 100pF C12/C14 68pF C18 1,5nF C19 47nF C28/C29 2,2uF 250V MAC R1/R5 56R 10% 5W R2/R3/R4/R7/R8/R16/R17/R34/R35/R42/R43 10K R6 4,7K R10/R11 100K R12/R13/R32 14K R18/R19 1,4K R14/R25 2,8K R20/R21/R25 28K R30 220R 10% R26 200K (100K) R28 20K (10K) R31 24,9K R23 270R 10% R22 27R 10% R36/R37/R44/R45 2,2K R38/R39 270R R40/R41 100R R46/R47 220R LISTA DE MATERIAL

40 Aquisição do Sinal Extensômetro PA AA-350L Resistores de 350 Ohms Balanceamento Manual: Resistores R1- R20 1K R21 23,7 K R22 221K R23 2M 10% R24 (Helipot Multivoltas) 20K 5% Obs: Todos os resistores, salvo indicação em contrário, têm tolerância de 1%. Digitalização Circuitos Integrados CI1 ICL7106 Capacitores C1 100pF C2 100nF C3 47nF C4 10nF C5 220nF Resistores R1 100K R2 1M 10% R3 47K 10% display de 7 segmentos LISTA DE MATERIAL

41 BibliografiaBibliografia TOCCI. Sistemas Digitais TOCCI. Sistemas Digitais BOYLESTAD. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos BARRETO JR. E. Conhecendo o extensômetro elétrico de resistência – Manual Técnico. Trabalhos Anteriores. Trabalhos Anteriores. Colaboração: Excel Sensores – ALUNO: JOÃO PAULO S. PINHEIRO


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