CÉLULA DE CARGA

Introdução

As células de cargas podem ser usadas como transdutores de força, podendo ser aplicadas em diversas situações.

As células de carga são sensores projetados para medir cargas estáticas e dinâmicas de tração e compressão, princípio extensométrico e cargas de 0 a 300t.

A célula de carga elementar é formada por extensômetros elétricos de resistência ou strain gages, que quando esticados sofrem uma variação na resistência proporcional a força aplicada.

Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento é baseado na variação ôhmica sofrida em um sensor denominado extensômetro elétrico de resistência ou strain gages, quando este é submetido a deformações. Os strain gages são ligados entre si através de uma Ponte de Wheatstone equilibrada, o que amplifica os sinais obtidos nas medições, permitindo uma variação ôhmica mais exata. A partir daí é possível avaliar as tensões e forças que a mesma está submetida.

STRAIN GAGES

É um resistor composto por um fina camada de material condutor, depositado sobre um composto isolante que é colado sobre a estrutura em teste.

Pequenas variações de dimensões da estruturas são transmitidas mecanicamente ao strain gage, que transforma essas variações em variações equivalentes de sua resistência elétrica.

STRAIN GAGES

Principais características:

Grande precisão (1%)

Boa linearidade

Fácil instalação

Ampla faixa de temperatura

Pequeno, leve e barato

Excelente resposta estática e dinâmica

Ponte de Wheatstone

OBJETIVO

Amplificar os sinais obtidos na medições, permitindo uma avaliação mais exata da variação ohmica dos extensômetros.

Ponte de Wheatstone

Ponte de Wheatstone

Consiste na ligação de 4 resistores, nesse caso strain gages. Aplicando a lei de ohm temos: dV = V [R4(R3+R4) – R1/(R1+R2)] Onde R1,R2,R3,R4 – Resistências dos strain gages; V – Voltagem de alimentação entre os pontos 1 e 2; dV – Leitura de voltagem entre os pontos 3 e 4.

Ponte de Wheatstone

Temos R4R2 = R1R3, e dV=0, logo a ponte de Wheatstone está equilibrada.

Com a aplicação de cargas sobre a célula, os strain gages acompanham sua deformação e os valores iniciais R1,R2,R3 e R4 se alteram.

Admitindo que os resistores R1 e R3 representem os straingages localizados próximos aos centro de carga, que R1 e R4 sejam os outros dois strain gages, e que há uma força sobre a célula de baixo pra cima, tem-se um aumento de resistência elétrica devido ao alongamento dos resistores R1 e R3 e uma redução de resistência devido o encurtamento dos outros resistores.

Ponte de Wheatstone

Ponte de Wheatstone

Ponte de Wheatstone

Modelo de Célula para tração

Modelo de Célula para Compressão