Característica estática de un sensor de fuerza acondicionado con un circuito de cuarto de puente y medio puente

TRABAJO PREPARATORIO

Para la celda de carga de la Fig. No.3, determine teóricamente la relación entre la fuerza aplicada F y el voltaje del puente Eo. Utilice como material de la viga aluminio y la ecuación de la galga indicada anteriormente.

Como sabemos las ecuaciones que pueden utilizarse para el esfuerzo realizado sobre la placa de aluminio:σ=E∗Ԑ

σ= FA

A=b∗hFA

=E∗Ԑ

F=A∗E∗ԐLa galga transforma la tensión aplicada y el cambio relativo de la resistencia de una galga es:

ΔRR

=k∗Ԑ

Donde se ha definido una constante "k", conocido como la constante de la galga y que suele variar entre 2 y 2,2 para galgas de soporte metálico.

En términos de su caracterización, dada la resistencia R sin deformación, la aplicación de una fuerza F deformante producirá un cambio de resistencia, ΔR, cuya medición permite calcular la fuerza mediante:

F=

A∗Ek

∗ΔR

R

El módulo de elasticidad para el aluminio:E=70000MPa

x=6.5cmh=3mmb=15mm

Aplicamos a nuestra función lineal:

F=

3mm∗15mm∗70000N /mm2

2∗ΔR

R

F=m∗g

Donde: g=9.8∗103[mm/s2]

m∗9.8∗103=3150000∗ΔRR

m=321.42∗ΔRR

Teniendo la relación:ΔRR

=0.0031∗m

APLICACIONES

Las galgas extensiométricas proporcionan uno de los métodos más flexibles para la construcción de sensores de fuerza, y en general, de magnitudes físicas fácilmente trasladables a una deformación de un material.

En este grafico se muestra un acelerómetro. La aceleración, a la que está expuesta el conjunto produce una fuerza sobre la masa sísmica que flexiona la lámina de unión entre soporte y masa.

Otra posible aplicación de las galgas extensiométricas es un sensor de presión, que por construcción puede medir presiones diferenciales, absolutas o manométricas, consta de una cavidad en la que va alojada una membrana a la que están adheridas adecuadamente las galgas extensiométricas. Si hay una diferencia de presión entre ambos lados de la membrana elástica, ésta flexionará creando una deformación que será posible medir con las galgas extensiométricas.

Ahora se muestra un sensor de desplazamiento lineal

Uso real

Este sistema de medición es muy usado en construcción para ver los asentamientos que tiene el hormigón el siguiente mes de ser construido.