7/24/2019 Basantes Johana Ensayo Mediciones

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MATERIA:INSTRIMENTACIN VIRTUAL

PROFESOR:ING. JULIO ACOSTA

ALUMNA:VILMA JOHANA BASANTES BASANTES

NIVEL:7MO ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

MEDICIONES CON SENSORES: REALICE MEJORES MEDICIONES DE

DEFORMACIN

En este documento se explicar no solo los aspectos bsicos de las mediciones dedeformacin sino tambin como se puede realizar este tipo de mediciones de manerams fcil y precisa. Para esto se necesita tener claros los conceptos bsicos como elfuncionamiento de una galga extensomtrica, como funciona una medicin basada enpuente, la reduccin de errores de mediciones y lo que es la medicin de tensin a travsde fibra ptica que es la tecnologa ms reciente en cuanto a mediciones de deformacin.

Los componentes de medicin que se tomaran en cuenta son la medicin fsica y el tipode sensor que se va a utilizar, la conectividad, el sistema de adquisicin de datos delsensor y finalmente la computadora.

Una galga extensomtrica es un sensor que permite tomar la medicin de la deformacin,el cual es un fenmeno fsico, y as transformarlo en una seal que pueda ser medidapor una computadora o por otro tipo de dispositivo digital, en otra forma se esttransformando una variable fsica (deformacin) a una seal elctrica, que se puedeconectar a un equipo computacional o un sistema digital. La deformacin es una medidaque nos permite conocer cunto un elemento ha sido deformado cuando se le ha aplicadouna fuerza, la deformacin es causada por cualquier fuerza que se aplique al objeto. El

tipo de galga extensomtrica ms comn consiste en un patrn tipo zig-zag de un materialconductivo que ha sido impreso en una base no conductiva, la galga es adherida alobjeto del cual queremos conocer el valor de deformacin, con una capa muy delgada deuna goma epxica de manera que cuando se mueva o deforme el objeto este movimientoes tambin transferido a la galga extensomtrica. La Galga extensomtrica de fibra ptica(FBG) tiene un comportamiento muy similar a la convencional, simplemente utiliza unprincipio fsico diferente, para realizar una medicin este tipo de galga utiliza la luz comofuente de excitacin en lugar del cable tradicional, al hacer uso de la fibra ptica esposible que se conecten mltiplos sensores al mismo cable.

Las galgas de tensin son sensores de resistividad variable, eso significa que su

resistencia vara segn la deformacin a la que estn siendo sometidas. El factor de galgaes la razn de cambio de resistencia ante un cambio de tensin, todo cable tieneresistencia, en el caso de la galga extensomtrica el cable que se usa es muy delgado, yla resistencia que se puede medir es relativamente alta, por lo tanto si una tensin seaplica a este sensor este cable se vuelve an ms delgado y con este cambio laresistencia es medible, mientras ms tensin se aplique a este cable ms alta ser laresistencia en el mismo, por otro lado si la galga es comprimida estas lneas de cable vana ser ms gruesas de forma que la resistencia va a ser menor. Para medir un cambio de

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resistencia se necesita utilizar un divisor de voltaje, el cual es un circuito lineal que nospermite medir resistencia, de tal forma que un cambio de resistencia dar como resultadoun cambio de voltaje y podemos medir la deformacin de manera indirecta de una galga.El puente de Wheatstone es un circuito que se utiliza para medir dispositivos resistivos,dicho puente se compone de dos ramas de divisores de tensin en paralelo. En este caso

se toma en cuenta que el puente necesita una excitacin de voltaje y debe estar enequilibrio, esto quiere decir que el voltaje medido va a ser igual a cero. Existen tres tiposprincipales de configuracin para galgas extensomtricas, como son: cuarto de puente,medio puente y puente completo. El nombre se refiere a la cantidad de ramas del puentede Wheatstone en donde las resistencias se han sustituido por galgas extensomtricas.La ventaja de la conexin de medio puente es que posee ms sensibilidad en relacin a laconexin de un cuarto de puente y adems es inmune a los efectos de la temperatura. Enel caso de la conexin de puente completo se colocan 4 sensores dos en la parte superiory dos en la parte inferior, esta conexin es ms sensitiva a las fluctuaciones dedeformacin y menos sensitiva a la temperatura. Existe tambin una configuracin que sedenomina roseta, es un diseo especifico que se utiliza en aplicaciones de tensiones

planas se trata de colocar tres sensores con un ngulo de separacin de 45 grados.

En la conectividad del sensor la parte principal a la hora de trabajar con galgasextensiomtricas es su montaje, para esto hay que tomar en cuenta cuatro aspectosimportantes como son: la preparacin de la superficie, unin de galgas, conexin delcable principal y el revestimiento protector. Si no se realiza cada uno de estos pasoscorrectamente se puede tener valores errneos en la medicin de la deformacin.Cuando trabajamos con galgas extensomtricas podemos tener fuentes de error como elruido de alta frecuencia, autocalentamiento del sensor, estabilidad del origen del sensor ycalibracin inadecuada. Una excitacin inestable provoca errores en la lectura, para ellotenemos dos mtodos que son es el enfoque tradicional y el enfoque de medicinproporcional, se utiliza para sobreponer a fuentes de excitacin que no son precisas odonde una de ellas es inestable y sus ventajas son la alta precisin y baja susceptibilidadal cambio de temperatura de excitacin, menos requisitos de diseo de regulacin, lo quepermite un mayor conteo de canales.

Este tipo de sensores se ha implementado en varias aplicaciones como la medicin de losefectos de terremotos en puentes en el cual el desafo es conocer como el vehculointeracta con el puente, en el momento que ocurre un terremoto midindola tensin, lafuerza y los desplazamientos entre ellos. La medicin de los datos de este sensor serealiza a travs de plataformas de acondicionamiento de la National Instruments como

Compact DAQ que utiliza un software con programacin en LabView. Para sistemas demayor complejidad y que necesitan de mayor eficiencia se puede utilizar galgas de fibraptica, aunque el valor de este elemento es elevado en comparacin a las galgasconvencionales este nos ofrece mayor prestaciones como la conexin multipunto, lo quepermite la conexin de varios sensores sobre una misma lnea.