Galgas extensiométricas
Objetivos
1.
Describir los conceptos
básicos relacionados con la medición de fuerza.
2.
Definir galga extensiométrica.
4.
Analizar los circuitos
utilizados con galgas.
5.
Analizar la compensación
por temperatura.
6.
Estudiar los problemas
asociados a los efectos de los conductores.
7.
Describir los métodos para la
eliminación del offset.
8.
Analizar los diferentes tipos de celdas de
cargas.
9.
Resolver problemas relacionados con galgas.
Una
galga extensiométrica consiste de un alambre muy fino, o más comúnmente un
papel metálico arreglado en forma de rejilla como se muestra en la figura. Esta
forma de rejilla permite aprovechar la
máxima cantidad de material de la galga
sujeto a la tensión a lo largo de su eje principal.
El parámetro que define la sensibilidad de una galga se conoce como factor
de galga GF, y es definido como el cociente entre el cambio fraccional de la
resistencia eléctrica y la tensión e. En la figura se aprecia el
cálculo del factor de galga. El factor de galga al igual que la tensión e es adimensional.
Configuraciones de circuitos puente
El
circuito más comúnmente empleado con galgas es el circuito puente. En la figura
de abajo a la izquierda se muestra la conexión de un circuito puente con una
galga. La galga es colocada en una de las ramas del puente. La resistencia en
la rama inferior se selecciona de manera que sea igual a la resistencia de la
galga cuando no está siendo sometida a tensión. (RG = R3).
Las dos resistencias restantes del puente se escogen iguales (R2 = R1)
Compensación de temperatura
Celda de carga
Reducción
del efecto de los conductores
Un cuarto de puente
Medio puente
Feedback en el punto de alimentación
Para corregir la caída de voltaje en los conductores de alimentación
de la(s) galga(s) del puente algunos circuitos de
acondicionamiento de galgas emplean una característica llamada medición
remota de la excitación. Dos métodos se emplean:
Medición del voltaje de excitación por un segundo canal
Eliminación del offset
Existen básicamente tres métodos de elimi
nar el offset inicial:
a.
Compensación
por software. En este primer método se compensa el voltaje inicial por
software, Se mide el voltaje inicial antes de aplicar un esfuerzo. Este voltaje
inicial es usado para compensar como se muestra en las ecuaciones arriba
indicadas.
b.
Ajuste
a cero en el circuito puente. En este método se emplea una resistencia variable
o potenciómetro para ajustar el voltaje de salida a cero.
c.
Se
añade un voltaje ajustable DC a la salida del amplificador de instrumentación.
Autoevaluación
1.
Defina
los términos: presión o esfuerzo, deformación, esfuerzo principal, esfuerzo
transversal, relación de Poisson, módulo de elasticidad de Young.
2.
Describa
lo que es una galga extensiométrica.
3.
¿
Qué se entiende por factor de galga?
4.
¿
Cuál será la variación en el voltaje de salida de un circuito puente que usa
una galga de 120 W con factor de galga de 2,
una galga dummy para compensar la temperatura de 120 W y dos resistencias con valor de 120 W, cuando se aplica una deformación de 1000 me? La alimentación del
circuito puentes es de 10 V.
5.
¿
Cuál será el offset de voltaje que introducirán el empleo de conductores de 2 W en el circuito puente ? ¿ Cuál será el error
que introducirá en la medición de la deformación?
6.
¿
Cómo se puede minimizar el efecto de los conductores en un circuito puente?