PRCTICA 3: MENDICIONES CON GALGAS EXTENSIOMTRICAS

ContenidoINTRODUCCIN3Factor de galga.4Puente de Wheatstone.4SIMULACIN6Configuraciones del puente de Wheatstone con galgas6DESARROLLO DE LA PRCTICA9MATERIALES:9CONCLUSIN10BIBLIOGRAFA10

INTRODUCCIN

Una galga extensiomtrica o strain gage (en ingls), es un dispositivo transductor universal que se utiliza para la medicin electrnica de diversas magnitudes mecnicas, como pueden ser; la presin, carga, torque, deformacin, posicin, etc. Se entiende por strain o esfuerzo, a la cantidad de deformacin de un cuerpo debida a la fuerza aplicada sobre l. Si se lo pone en trminos matemticos, strain () se define como la fraccin de cambio en longitud, como de demuestra en la figura 1.1.

Figura 1.1 Galga extensiomtrica.

Es importante recalcar que el valor de la resistividad puede ser positivo (tensin) o negativo (compresin); este valor es adimensional. Dependiendo de lo que sea aplicado en la galga. Para poder usar una galga existe una frmula que es la que permite calcular la sensibilidad de la galga Un parmetro fundamental de los strain gage es la sensibilidad al esfuerzo, expresado cuantitativamente como el factor de galga (GF). El factor de galga es definido como la relacin de variacin fraccional de resistencia elctrica y la variacin fraccional de longitud: GF = R/R = R/RL/L El factor de galga tpico para un strain gage metlico es de aproximadamente 2.

Factor de galga.Existe un parmetro fundamental entre las caractersticas de las galgas extensiomtrica, que es la sensibilidad de elongacin o llamado simplemente factor de galga (G). El factor de galga es definido como la relacin de variacin fraccional de resistencia elctrica y la variacin fraccional de longitud, como se describe en la siguiente ecuacin:

El factor de galga (G) de un conductor metlico depende en gran parte de las caractersticas de la aleacin en particular: trabajo en fro, nivel de impurezas en la aleacin y el rango de deformaciones sobre el cual se mide. El factor de galga tpico para un galga extensiomtrica metlica es de aproximadamente 2. A continuacin se muestra una tabla con las siguientes sensibilidades de aleaciones comunes utilizadas en galgas extensiomtrica

Puente de Wheatstone.El puente de Wheatstone es bsicamente un arreglo de cuatro resistencias y se utiliza para medir pequeos cambios de resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Las Galgas extensiomtrica pueden ocupar uno, dos o cuatro brazos del puente, completando con resistencias fijas los brazos que sobran. De acuerdo a esto se las ha clasificado en tres tipos de montaje bsicos.

Figura 1.2 Puente de Wheatstone.Cuando el puente se encuentra en equilibrio:

Aplicando la formula anterior en el caso de las galgas extensiomtrica, aunque los valores de resistencia son muy parecidos entre s, no son rigurosamente iguales, con lo cual se tiene Vs de valor pequeo.

Si las resistencias varan (siendo inicialmente aproximadamente iguales entre s), variar tambin la tensin de salida Vs. Se tiene, por tanto un diferencial del voltaje:

Vs ser la variacin de la tensin de salida del puente al variar en R1,R2, R3 y R4 las galgas R1, R2, R3 y R4, respectivamente Una aplicacin muy interesante del puente Wheatstone en la industria es como sensor de temperatura, presin, etc. (dispositivos que varan el valor de su resistencia de acuerdo a la variacin de las variables antes mencionadas).Es en el ampermetro donde se ve el nivel o grado de desbalance o diferencia que hay entre el valor normal a medir y la medida real. Tambin se utiliza en los sistemas de distribucin de energa elctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las lneas de distribucin.

SIMULACIN

Configuraciones del puente de Wheatstone con galgas

Existen diversas maneras de poder usar las galgas con el puente de Wheatstone y el uso de cada una de ellas nos dar una mejor resolucin y sensibilidad de la medicin, al igual es importante verificar el enfoque al que sea requerida la galga para poder elegir la adecuada, a continuacin se muestran las diferentes configuraciones.Un cuarto de puente (una galga)En esta configuracin se emplea una sola galga. Presenta un comportamiento no lineal, nicamente para deformaciones pequeas, por lo que slo se usa cuando los rangos de deformaciones son pequeos. Aui se pretende medir la variacin que se tiene en la resistividad de la galga, es importante sealar que la galga no solo se ver afectada por las deformaciones de la misma por la presin, sino tambin por la temperatura.

Figura 1.3 de puente

Medio puente (Dos galgas)Existen dos casos principales que se pueden presentar para esta configuracin.El primer caso es cuando ambas galgas presentan deformaciones opuestas, el cual presenta una buena respuesta. (Medio puente push pull). El segundo caso, cuando ambas galgas presentan deformaciones iguales (medio puente).

Figura 1.4 Medio puente

Figura 1.5 Medio puente push pull

Puente completoEn este puente se emplea cuatro galgas activas, donde las galgas pueden ser iguales o nicamente por parejas. En este montaje se presenta un comportamiento lineal. Adems, este montaje presenta el doble de sensibilidad que el de 1/2 puente y cuatro veces ms que el de 1/4 puente.De igual forma que en el caso anterior, las galgas estn compensadas en temperatura.

Figura 1.6 Puente completo

DESARROLLO DE LA PRCTICAMATERIALES: Bascula Multmetro

Para el desarrollo de la prctica se us una bscula la cual nos sirvi para poder desarmarla y comprobar el funcionamiento de la misma, es decir se buscaron los puntos del puente de Wheatstone con ayuda del multmetro, as mismo se encontr la configuracin que tienen las galgas.Esto con el fin de entender el funcionamiento de las mismas. Se pudo verificar la presencia de los divisores de voltajes que forman al puente de Wheatstone.

Figura 1.7 Bascula

CONCLUSIN

Los sensores resistivos sin lugar a duda nos ayudaran a poder obtener mediciones fcilmente, tal es el caso de las galgas extensiomtrica, sin lugar a duda son herramienta base para poder calcular las presiones ejercidas en ellas. Al igual al ir construyendo la prctica se logr entender y comprender el funcionamiento de las galgas extensiomtrica, como es su funcionamiento como sensor resistor, la igual se pudo notar las caractersticas propias del sensor de acuerdo a la configuracin que se utilice. Al igual se pudo observar que la galgas extensiomtrica tendrn una mejor sensibilidad de acuerdo a la configuracin que se utilice

BIBLIOGRAFA

http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/apuntes/Strain_Gages_1.pdf