Analisis Electrico del Sensor

ANALISIS ELECTRICO DEL SENSOR.

Una galga de tensión consiste en una longitud muy fina de alambre que se teje hacia adelante y hacia atrás en una rejilla y se pone en un pedazo de papel o de plástico llamado base como se muestra en la figura 3.9. El alambre común usado es una aleación de cobre-níquel con un diámetro cerca de una milésima de una pulgada (.001 "). El alambre se zigzaguea para formar una rejilla esto para aumentar la longitud útil del alambre que viene bajo influencia de la fuerza aplicada a ella. Los bornes se unen a los extremos de la galga. Las galgas de tensión se pueden hacer muy pequeñas, a veces tan pequeño como 1/64”. Estas galgas se cementan a un objeto fuerte del metal, designado comúnmente a la carga que recibe el elemento, para componer una celda de carga. Las galgas se configuran en un circuito llamado puente de Wheatstone.

PUENTE DE WHEATSTONE

El tipo de resistencia del circuito utilizado en celdas de carga es un puente de Wheatstone figura 3.10.


NOTA: Todos los resistores son iguales.

A es un símbolo para un amperímetro, un dispositivo usado para medir flujo y la dirección de la corriente.

Cuando la energía se aplica a este puente la corriente fluye hacia la rama R1/R3 es igual a la corriente que fluye en el rama R2/R4. Esto es verdad porque todos los resistores son iguales. Puesto que no hay diferencia del voltaje entre los puntos 1 y 2 no hay corriente que atraviesa el amperímetro. Este puente está en una condición equilibrada.

Ahora aumentemos la resistencia de R1 y de R4 a 350.5 Ω, y disminuyamos la resistencia de R2 y de R3 a 349.5 Ω como se muestra en la figura 3.11.


Como usted puede ver, el puente llega a ser desequilibrado. Hay realmente tres trayectorias para el flujo de la corriente en este circuito.

Trayectoria 1. - Terminal negativo de la batería con R2 y R4 despues a la terminal
positivo de la batería.

Trayectoria 2.- Terminal negativo de la batería con R1 y R3 despues a la terminal
positivo de la batería.

Trayectoria 3. - Terminal negativo de la batería con R2, y despues con el borne del amperímetro, luego con R3 y de nuevo a la terminal positivo de la batería.

Note que esta vez la corriente que atraviesa en el amperímetro. es el resultado de una diferencia potencial entre los puntos 1 y 2. Cuando más grande es la diferencia de potencial en ese punto más grande es la corriente que atraviesa el amperímetro.

CELDA DE CARGA
Podemos tomar nuestras teorías de la galga de tensión y del puente de Wheatstone y utilizarlas para construir una celda de carga. Utilizaremos una columna de acero y pegaremos una galga de tensión en cada uno de los cuatro lados de la columna. Pues el peso se pone encima de la columna, la longitud de la columna disminuiría. La columna también debe ser “más gorda,”. Colocaremos Dos galgas de tensión uno contrario puesto del otro a responder proporcionalmente al cambio en longitud.
Las otras Dos galgas se colocan en los lados opuestos de la columna y responden al cambio en la columna. Puesto que un par de galgas de tensión llega a ser más corto sus diámetros, el alambre se convierte en una disminución más grande de la resistencia. El otro par de galgas de tensión se coloca para que sus alambres se alargan, así disminuyendo su diámetro y aumentando su resistencia. Si colgáramos el mismo peso del fondo de la columna en vez de comprimir la columna estaríamos poniendo la tensión en ella. La columna y las galgas de tensión actuarían en la dirección opuesta pero aún estirarían y comprimirían los alambres por la misma cantidad. Véase en la figura 3.12.


Podemos atar con alambre nuestras galgas de tensión en una configuración de puente de Wheatstone. Podemos calibrar el amperímetro para leer la corriente. Se piensa para demostrar el principio de la celda de carga básica. Las celdas de carga se hacen en diversas formas y configuraciones. Las galgas de tensión se colocan en punto estratégico para el funcionamiento máximo figura 3.13.

TEORÍA ELÉCTRICA DE LA CELDA

El puente de Wheatstone de la figura 3.14. Configurado arriba es un diagrama simple de una celda de carga. El T1 y el T2 son resistores que representan las galgas de tensión (se colocan en tensión cuando la carga se aplica a la celda). El C1 y el C2 son resistores que representan las galgas de tensión (se colocan en compresión cuando se aplica la carga).

El In + y In - son bornes que se refieren a Excitación (Exc.+) y Excitación (Exc.-). Es donde se aplica la energía para la celda de carga. Los voltajes mas comunes de la excitación son 10 VDC, y 15 VDC dependiendo del indicador y de las celdas de carga usados. El Out + y Out - son bornes que se refieren a Señal (Sig.+) y Señal (Sig. -). La señal obtenida de la celda de carga se envía a las entradas de del indicador del peso que se procesará y se representara como valor del peso en el indicador digital.

Mientras que el peso se aplica a la celda de carga, la calibración o compensación se realiza por C1 y C2. El alambre de la galga se acorta y aumenta su diámetro. Esto disminuye las resistencias de C1 y C2. Simultáneamente, se estira el alambre de la galga T1 y T2. Esto alarga y disminuye el diámetro de T1 y T2, aumentando sus resistencias. Estos cambios en la resistencia hacen atravesar más corriente por C1 y C2 y atravesar menos corriente por T1 y T2. Ahora una diferencia de potencial se siente entre los bornes de la señal de la celda de carga.

Remontemos la corriente que a atraviesan la celda de carga. La corriente es proveída por el indicador, la corriente fluye del bornes - de la excitación por C1 y a través C2 y de nuevo al borne + de la excitación al indicador.

Puesto que hay una diferencia potencial entre los bornes de excitación, todavía hay flujo de corriente en T2 y C2 también a través de C1 y T1. La mayoría de flujo de corriente en el circuito está a través de estas trayectorias paralelas. Los resistores se agregan en serie con las líneas de entrada. Estos resistores compensan la celda de carga para la temperatura, corrigen cero y linealidades.

Miremos un circuito de puente simulando a la celda de carga en términos matemáticos para ayudarle a entender el circuito del puente en una condición equilibrada y desequilibrada. Nuestro puente de Wheatstone se puede dibujar en una forma convencional del diamante o de Cualquier manera, es el mismo circuito.