Medidor de Deformação Aluno: João Paulo da Silveira Pinheiro

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

2 INTRODUÇÃO 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.

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

4 EXTENSÔMETRO DE USO GERAL

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

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

7 Extensômetro

8 OS TIPOS DE EXTENSÔMETROS
Classificação de acordo com o material resistivo Fios resistivos Lâmina Semicondutor Semicondutor por difusão 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

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

10 SENSIBILIDADE DO EXTENS.
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.

11 SENSIBILIDADE DO EXTENS.
Sensibilidade do extensômetro à Temperatura: ➔Variação relativa da resistência R dada uma variação de 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 resistividade com a temperatura (Constantan)

12 DIMENSENÕES DO EXTEN. USADO
** 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) 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 " 6,35mm 0,125 "

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

15 CONFIGURAÇÕES DA PONTE
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

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

22 CIRCUITO:AMP. INSTRUMENTAÇÃO

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

24 CIRCUITO:AMP. SOMADOR

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

26 CIRCUITO: BALANCEAMENTO

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

28 CIRCUITO:DIGITALIZAÇÃO

29 DIAGRAMA DE BLOCOS

30 DIAGRAMA IMPLEMENTADO

31 CIRCUITO:COMPLETO

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34 CALIBRAÇÃO

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36 METODOS DE BALANCEAMENTO

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39 LISTA DE MATERIAL Amp. Instrumental e Somador Circuitos Integrados
CI5/CI CI7/CI8/CI10 Lm308 Ci LM725 Cl11/CI12/CI13/CI14 CA3130 Transistores T BD263 (BD677) Capacitores C1/C2/C3/C4/C5/C6/C7/C uF/25V C9/C10/C13/C16/C17/C20/C 23/C24/C25/C30/C31100nF C pF 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 T BD262 (BD678) T4/T BC548 C ,6pF C11/C15/C26/C27/C32/C pF C12/C pF 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

40 LISTA DE MATERIAL Aquisição do Sinal Digitalização
Extensômetro PA AA-350L Resistores de 350 Ohms 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 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%.

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