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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE
Ingeniería ElectromecánicaMateria:
INSTRUMENTACIÓNTema:"VARIACIÓN DE LA CARGA Y AUMENTO
DE LA SENSIBILIDAD EN UN SISTEMA CON GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS"
Nivel:SÉPTIMO
INTEGRANTES:LOOR LUIS
REMIREZ ISMAEL
SANAGUANO EDISON 28/04/2014
UNIVERSIDAD DE LA FUERZAS ARMANDAS ESPE
Práctica N°1
"VARIACIÓN DE LA CARGA Y AUMENTO DE LA SENSIBILIDAD EN UN SISTEMA CON GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS"
1. OBJETIVOS Verificar la variación de la carga de un extensímetro en función de la variación
de la carga sobre una viga de voladizo.
Determinar el efecto para el uso de una y dos galgas extensiométricas sobre la
sensibilidad en la medición.
2. EQUIPO
Unidad DTS-3/1
Unidad DTS-3/2
Voltímetro Digital (DVM)
Fuente de Alimentación y Tablero Maestro MB-la
3. MARCO TEORICO
En un instrumento de medición de peso basado en galgas extensiométricas es
necesario amplificar la señal proveniente del puente de Wheatstone de resistencias.
Cuando se utiliza una sola galga, el voltaje de salida en el puente es:
∆ E=E∗∆ R/ 4 R
Por tal motivo, una primera solución para elevar el voltaje podría ser incrementando el
valor de la fuente de polarización E; sin embargo, esta medida puede afectar a las
mediciones si el valor de E es tal que, la corriente circulante por la galga
extensiométrica produce un calentamiento que modifique ostensiblemente el valor de
su resistencia. Esto es una desventaja, ya que las galgas extensiométricas se
caracterizan por su sensibilidad a los cambios de temperatura.
Una mejor solución consiste en añadir una segunda galga extensiométrica al mismo
brazo del puente, tan solo que, el esfuerzo longitudinal de esta galga debe ser la
contraria a la primera, es decir, si una galga recibe un esfuerzo de tensión la otra debe
recibir de compresión, o viceversa. De tal manera que se logra duplicar el voltaje de
salida:
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∆ E=E∗∆ R2R
En este mismo señuelo, se puede duplicar el voltaje anterior, colocando cuatro galgas
en el puente; considerando los esfuerzos a partir de las siguientes condiciones
iniciales:
ST 1.ST 4→tensión
ST 2.ST 3→comprensión
Te tal modo que:
∆ E=E∗∆ R R
El Puente de Wheatstone.
En la figura 1 se muestra un puente de Wheatstone alimentado por una fuente de
tensión. Está formado por cuatro ramas resistivas conectadas formado un cuadrilátero,
en una de cuyas diagonales se aplica la fuente de tensión, mientras que en la otra
diagonal se obtiene un valor de tensión que depende del cambio en el valor de la
resistencia del sensor, o los sensores, que se instalen en las ramas.
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4. PROCEDIMIENTO
4.1 VARIACION DE LA RESISTENCIA EN FUNCION DE LA CARGA
1. Fije la viga en la posición horizontal. Suspenda el portapesas en el extremo
libre de la viga.
2. Conecte el circuito de la figura 3.
3. Fije la posición de S1 del amplificador en la posición x10.
4. Encienda la fuente de alimentación.
5. Lleve al máximo la tensión +VR, mida y anote esta tensión
6. Conecte el voltímetro al punto de salida del amplificador.
7. Fije la escala del voltímetro en milivoltios.
8. Fije a cero la tensión de salida del amplificador por medio de los
potenciómetros P1 y P2.
9. Agregue la pesas una a una, al portapesas y anote la tensión en la tabla1.
10. Cambie ahora la ganancia del amplificador, fijando S1 en la posición x100.
11. Calibre a cero la tensión del amplificador (sin carga en el extremo) por medio
de los potenciómetros P1 y P2.
12. Repita el paso 9 y anote los resultados en la tabla2.
13. Fije la ganancia del amplificador a través de S1 en la posición x1000.
14. Calibre a cero la tensión del amplificador (sin carga en el extremo) por medio
de los potenciómetros P1 y P2.
15. Repita el paso 9 y anote los resultados en la tabla3.
16. Conecte la salida del amplificador diferencial al punto de entrada del filtro
pasabajos.
17. Conecte el voltímetro para medir la tensión de salida a la salida del filtro.
18. Calibre a cero la tensión del amplificador (sin carga en el extremo) por medio
de los potenciómetros P1 y P2.
19. Repita el paso 9 y anote los resultados en la tabla4.
20. Apague la fuente de alimentación.
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Figura 3.Variación de la resistencia en función de la carga
Cant.Pesas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Voltaje del Amplificador
(mV)0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Tabla 1 Voltaje de salida del puente amplificador x10
Cant.Pesas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Voltaje del Amplificador
(mV)5 10.2 15.1 20.5 25.8 30.9 36.2 41.2 45.9 51.2
Tabla 2 Voltaje de salida del puente amplificador x100
Cant.Pesas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Voltaje del Amplificador
(mV)55 105 155 207 255 305 356 409 460 511
Tabla 3 Voltaje de salida del puente amplificador x1000
Cant.Pesas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Voltaje del Amplificador
(mV)51 102 153 203 253 301 352 403 454 505
Tabla 4 Voltaje de salida del puente amplificador x1000 después del filtrado de ruido
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4.2 USO DE UNA SOLA GALGA EXTENSIOMETRICA
1. Mantenga conectado el circuito de la figura 3.
2. Fije la ganancia del amplificador a través de S1 en la posición x100.
3. Encienda la fuente de alimentación.
4. Lleve al máximo la fuente de polarización por medio del potenciómetro
VR ADJUST.
5. Conecte el voltímetro al punto de salida del amplificador.
6. Fije la escala del voltímetro e milivoltios.
7. Calibre a cero la tensión de salida del amplificador por medio de los
potenciómetros P1 y P2.
8. Cargue el extremo de la viga con 1, 3, 5, 8, 10 pesas.
9. Anote la tensión leída en la tabla5.
10.Apague la fuente de alimentación.
4.3 USO DE DOS GALGAS EXTENSIOMETRICAS EN EL PUENTE
1. Conecte el circuito de la figura 4.
2. Repita los pasos desde el numeral 4 al 10 de la sección 4.2.
3. Apague la fuente de alimentación.
4. Desconecte todas las conexiones.
Figura 4. Sistema Eléctrico con Dos Galgas Extensiométricas.
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Cant. Pesas 1 3 5 8 10
Vo con 1 Galga 5.2 15.3 25.1 40.2 50.6
Vo con 2 Galga 10.3 30.6 50.5 80.6 101
Tabla 5 Comparación de los sistemas con 1 y 2 galgas extensiométricas
5. ANALISIS DE RESULTADOS
Trace una curva de la tensión de salida del puente en función de la carga aplicada (1 a 10 pesas) para los ejercicios dela sección 4.1.
Figura 5.1 Grafica del voltaje de salida del puente amplificada x10.
Figura 5.2 Grafica del voltaje de salida del puente amplificada x100.
0 2 4 6 8 10 120
1
2
3
4
5
6
Cantidad de pesas
Volta
je d
el A
mpl
ifica
dor (
mV)
0 2 4 6 8 10 120
10
20
30
40
50
60
Cantidad de pesas
Volta
je d
el A
mpl
ifica
dor (
mV)
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0 2 4 6 8 10 120
100
200
300
400
500
600
Cantidad de pesas
Volta
je d
el A
mpl
ifica
dor (
mV)
Figura 5.3 Grafica del voltaje de salida del puente amplificada x1000.
Figura 5.4 Grafica del voltaje de salida del puente amplificada x1000 después del filtrado de ruido.
¿Cuáles son las ventajas del sistema que emplea dos galgas extensiométricas con respecto a aquel que emplea una sola galga?
La sensibilidad del instrumento con respecto a tener una galga aumenta
dada por la relación:
VABΔE
= ΔE2R
0 2 4 6 8 10 120
100
200
300
400
500
600
Cantidad de pesas
Volta
je d
el A
mpl
ifica
dor (
mV)
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¿Cuál es la condición en el montaje para el sistema que emplea dos galgas?Deben someterse una galga a tracción y la otra a compresión.
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El acondicionamiento de la señal obtenida del puente, generalmente
suele hacerse mediante amplificadores operacionales y de
instrumentación.
Las galgas son resistencias variables cuyo parámetro característico
varía con la deformación producida sobre ella.
El filtro de ruido anula las perturbaciones del medio permitiéndonos
obtener valores más precisos.
Asegurarse de que las pesas propuestas en la práctica sean de las
mismas características.
Calibrar de manera correcta (encerar) en cada procedimiento el voltaje
El peso agregado durante la práctica es proporcional a los voltajes
obtenidos.
Siempre se debe encerar los equipos después de cada practica
7. BIBLIOGRAFIA
Galgas extensiométricas: sus tipos y principios. Disponible en:
http://tigger.itc.mx/conacad/cargas/mecatronica/MANJ840122T78/GB5/
areas/GUZM_0943_A_Galgas.pdf
Antonio Creus Solís (1997). Instrumentación Industrial (6ta edición).
Alfaomega Grupo Editor , S. A. de C. V. México D.F.
![cenidet · Figura 4.10 Esquema del arreglo de galgas para medir torque, donde a) ubicación de las galgas, b) puente de Wheatstone completo [41]. Figura 4.11 Conector Bendix PT06A-14-15-(SR),](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/6077c44019b0c80bec5846a9/cenidet-figura-410-esquema-del-arreglo-de-galgas-para-medir-torque-donde-a-ubicacin.jpg)