balanza

INSTRUMENTACIN Y SENSORES Ing. Jos Bucheli

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

PRCTICAS DE ELECTRNICA ASIGNATURA: INSTRUMENTACIN Y SENSORES. Unidad III

PROYECTO. TEMA: Balanza Electrnica.

Hrs. de la asignatura 4 Hrs

Responsable de la Prctica Ing. Jos Bucheli

Integrantes: 1) William Chicaiza 2) Alex Topa. 3) Alex Ander Pogo. 4) Fernando Zapata.

Fecha de realizacin de la prctica: 19 de febrero de 2015. Fecha de entrega de la prctica : 27 de febrero de 2015.


UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIN LATACUNGA

CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

LABORATORIO DE INSTRUMENTACIN Y SENSORES.

PROYECTO.

1. TEMA: Balanza Electrnica.

2. OBJETIVOS:

Objetivo general Implementar un circuito medidor de peso digital mediante el uso de galgas extensiometricas y sistemas de control (Arduino) para la correcta comprensin de sistemas de medida del peso en forma digital.

Objetivos especficos.

Medir el peso de cualquier objeto slido.

Observar el porcentaje de error entre la medida real y la establecida por el sistema empleado.

Visualizar las variables medidas en un LCD.

3. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR

Proto Board

Fuente de energa

Cables y puntas de osciloscopio

Amp. Op. resistencias.

Amplificador de instrumentacin (AD620).

Fuente de potencia. Balanza de 4 galgas

Resistencias y potencimetros


4. TRABAJO PREVIO:

4.1 Circuito para la obtencin de la entrada al arduino.

5. CONOCIMIENTOS PREVIOS NECESARIOS.

Galga Extensiomtrica Es un sensor, para medir la deformacin, presin, carga, torque, posicin, entre otras cosas, que est basado en el efecto piezorresistivo, el cual es la propiedad que tienen ciertos materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se le someten a ciertos esfuerzos y se deforman en direccin de los ejes mecnicos. Un esfuerzo que deforma a la galga producir una variacin en su resistencia elctrica, esta variacin puede ser por el cambio de longitud, el cambio originado en la seccin o el cambio generado en la resistividad. Inventado por los ingenieros Edward E. Simmons y Arthur C. Ruge en 1938. La galga extensiomtrica hace una lectura directa de deformaciones longitudinales en cierto punto del material que se est analizando. La unidad que lo representa es psilon, esta unidad es adimensional y expresa el cambio de la longitud sobre la longitud inicial. En su forma ms comn, consiste en un estampado de una lmina metlica fijada a una base flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto cuya deformacin se quiere estudiar mediante un adhesivo, como el cianoacrilato. Segn se deforma el objeto, tambin lo hace la lmina, provocando as una variacin en su resistencia elctrica. Habitualmente una galga extensiomtrica consiste de un alambre muy fino, o ms comnmente un papel metlico arreglado en forma de rejilla, que se puede unir por medio de soldadura a un dispositivo que pueda leer la resistencia generada por la galga. Esta forma de rejilla permite aprovechar la mxima cantidad de material de la galga sujeto a la tensin a lo largo de su eje principal. Las galgas extensiomtricas tambin pueden combinarse con muelles o piezas deformables para detectar de forma indirecta los esfuerzos. Fenmeno fsico

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Puente de Wheatstone Amplificador de Instrumentacin

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Salida al arduino.


Las galgas extensiomtricas aprovechan la propiedad fsica de la resistencia elctrica y su dependencia no slo de la resistividad del conductor, la cual es una propiedad del propio material, sino tambin de la geometra del conductor. Cuando un conductor elctrico es deformado dentro de su lmite de elasticidad, de tal forma que no se produzca rotura o deformacin permanente en el mismo, ste se volver ms estrecho y alargado. Este hecho incrementa su resistencia elctrica. Anlogamente, cuando el conductor es comprimido se acorta y ensancha, reduciendo as su resistencia al paso de corriente elctrica. De esta manera, midiendo la resistencia elctrica de la galga, puede deducirse la magnitud del esfuerzo aplicado sobre el objeto. Tipos de galgas Las galgas metlicas se constituyen por una base muy delgada y fina, a la cual se le adhiere un hilo muy fino metlico, puede ser bobinado o plegable, al final las 2 terminales en las que acaba el hilo se une a los transductores. Estas galgas tienen como ventaja un bajo coeficiente de temperatura, ya que se compensa la disminucin de la movilidad de los electrones al aumentar la temperatura con el aumento de su concentracin. En las galgas metlicas la corriente mxima es de unos 25 mA si el soporte es buen conductor de calor, y 5mA en el caso contrario; de todas formas en las galgas metlicas hay una gran limitacin en la corriente. Las principales caractersticas de las galgas metlicas en condiciones habituales establecen que su tamao tiene una variacin entre 0.4mm y 150mm, tienen una resistencia variable entre 120 y 5000 y su tolerancia a la resistencia esta en el rango de 0.1% y 0.2%. La resistencia elctrica de la galga metlica est dado por la relacin entre la resistividad y la longitud respecto al rea transversal. Pueden ser:

Hilo metlico: Estn adheridas a una base con medidas constantes, estas presentan errores cuando existen estados tensionales y son las ms sencillas. Estn compuestas por una pelcula de proteccin, un soporte, un hilo de medida y las terminales de conexin.

Pelcula metlica: Esta clase de galgas tiene una caracterstica de fabricacin similar a los circuitos impresos que tienen bases flexibles. Se desarrollan por el medio de creacin de placas utilizando fotografas, llamado el mtodo de fotograbado. Se conforman por una pelcula de proteccin, un soporte, un pad de conexin y de zonas anchas para reducir el efecto de tensiones transversales.

Metal depositado: Son aplicadas directamente sobre la superficie

mediante dos mtodos la evaporizacin o el bombardeo qumico.

Las principales aleaciones que usan las galgas metlicas son: Cobre e hierro Platina y silicialista

Constantn: es una aleacin de cobre y nquel que cuenta con autocompensacin de temperatura que permite obtener un intervalo considerablemente amplio de coeficientes de expansin de diversos materiales. Esta aleacin es utilizada para grandes elongaciones y de


las diversas que existen y se utilizan en la actualidad, esta a pesar de ser la ms antigua, se continua usando debido a que el constantn contiene la unin de varios aspectos de los parmetros que se deben tener en cuenta a la hora de elegir el material de una galga lo cual hace que esta aleacin se pueda utilizar en la mayora de las aplicaciones y experimentos donde intervienen las galgas como instrumento para la recopilacin de informacin.

6. PROCEDIMIENTO.

1. Implementar el circuito de la figura 1 del trabajo preparatorio, analizar cada una de las etapas del mismo.

7. Conclusiones. Se puede medir la variacin de la galga a travs de un puente weasthone,

la cual vara acorde al peso sometido, esto hace que el voltaje en el mismo cambie.

El voltaje de salida se acondiciona dando una ganancia al amplificador de instrumentacin de manera de obtener, voltajes un poco ms altos.

Con este voltaje se ingres al arduino, en el cual se cre el software para realizar la conversin voltaje peso.

8. RECOMENDACIONES

Conocer el funcionamiento de cada configuracin de los amplificadores operacionales.

Utilizar potencimetros lineales para obtener unos resultados ptimos. Conocer el funcionamiento de arduino y adicionalmente el programa a

utilizar para su programacin.

Aplicar las resistencias y voltaje de la manera ms precisa.

Primero probar la funcionalidad del circuito aplicando una fuente externa en reemplazo del voltaje del sensor

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Puente de Wheatstone Amplificador de Instrumentacin

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Salida al arduino.


9. FUENTES DE CONSULTA.

[1] ing.unlp.edu.ar, [En lnea]. Available: http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/apuntes/Strain_Gages_1.pdf . [ltimo acceso: 20 febrero 2015].

[2] es.omega.com, [En lnea]. Available: http://es.omega.com/prodinfo/galgas-extensiometricas.html . [ltimo acceso: 20 febrero 2015].

[3] www.ing.unlp.edu.ar, [En lnea]. Available: http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/apuntes/Strain_Gages_1.pdf . [ltimo acceso: 20 febrero 2015].

[4] es.omega.com, [En lnea]. Available: http://es.omega.com/prodinfo/galgas-extensiometricas.html . [ltimo acceso: 20 febrero 2015].

10. CODIGO ARDUINO

#include LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); float dato_digital=0; void setup() { lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("**** PESO ****"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("P= "); Serial.begin(9600); } void loop() { float dato_analogico=0; float peso=0; dato_digital = analogRead(A0); dato_analogico= (dato_digital*5)/1023; peso=((dato_analogico*11428.6)-5394.3)/1000; if (peso < 0.1) { peso=0; } lcd.setCursor(4,1); lcd.print(peso); Serial.println(dato_analogico); delay(2000); }


11. ANEXO.

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