O Desenvolvimento de uma célula de carga

SUMÁRIO

Primeira Etapa        3

Segunda Etapa        4

Terceira Etapa        5

Quarta Etapa        5

 Para alimentação foi utilizada uma fonte regulada em 10V (Vai). Como os resistores deveriam ter valor o mais próximo possível do valor da resistência dos sensores strain gage (S1 e S2), que tem resistência de 165 Ω e 169 Ω respectivamente, foram utilizados dois pares de resistências em série (150 Ω e 18 Ω) para cada resistência da ponte (R1 e R2).        5

        6

Figura 5 – Ponte de Wheatstone        6

O valor de Vs foi então observado com um voltímetro em três ensaios variando a massa padrão em 200g a cada medição e os valores seguem na tabela abaixo.        6

Quinta Etapa        6

Sexta Etapa        7

Conclusão        9

1. Primeira Etapa

Foi nos dado pelo professor uma balança com a mecânica já pronta onde teríamos de tirar as medidas e desenhar em um software CAD e depois simular usando um módulo CAE, foi escolhido o software SolidWorks disponível no instituição, As medidas verificadas são mostradas na figura 1.

[pic 1]

Figura 1- Dimensões da haste.

A partir dai foi feito a simulação em CAE com uma força de aproximadamente 16N com um coeficiente de segurança igual a 1,1. Mostrados a simulação com figuras da tensão e da deformação respectivamente.

[pic 2]

Figura 2- tensão.

[pic 3]

Figura 3- Deformação.

1. Segunda Etapa

        Com a determinação da capacidade de carga da haste, partimos para a preparação do objeto que iria receber os sensores em sua superfície, para que isso fosse feito foi lixado toda sua superfície e em seguida foi limpa usando Éter para assim serem colados os sensores.

2. Terceira Etapa

        A seleção dos sensores foi dada a por escolha dos grupos, e terminamos por utilizar os sensores de 165 Ω, que por sua vez foram colados, junto com os terminais de ancoragem, à barra que conecta a mesa de pesagem com a base.

        No final desta etapa executou-se a soldagem dos fios para estabelecer a conexão entre os terminais, que por sua vez serão conectados ao circuito que fará a leitura e interpretação destes dados através do software.

1. Quarta Etapa

        Nesta etapa foi construída a ponte de Wheatstone em protoboard.

[pic 4]

Figura 4 – Ponte de Wheatstone.

1.         Para alimentação foi utilizada uma fonte regulada em 10V (Vai). Como os resistores deveriam ter valor o mais próximo possível do valor da resistência dos sensores strain gage (S1 e S2), que tem resistência de 165 Ω e 169 Ω respectivamente, foram utilizados dois pares de resistências em série (150 Ω e 18 Ω) para cada resistência da ponte (R1 e R2).
3. [pic 5]
4. Figura 5 – Ponte de Wheatstone
6. O valor de Vs foi então observado com um voltímetro em três ensaios variando a massa padrão em 200g a cada medição e os valores seguem na tabela abaixo.

Tabela 1 – Tensões em Vs.

        Tendo os valores da saída Vs foi elabora a média dos valores e plotado um gráfico de dispersão com a média e a variação da massa, que nos permite observar a linearidade do sistema assim como a equação da reta.

Figura 6 – Gráfico com linha de linearidade.

5. Quinta Etapa

A partir deste momento deu-se início a confecção  da parte eletro-eletrônica da célula de carga. Com a supervisão do professor Jean, foi efetuada a coleta dos dados, primeiramente com o circuito não amplificado (tensão de 10Vcc e 0Vcc). Após 3 repetições, tirou-se a média dos resultados com diferentes massas aplicadas sobre a célula para verificar a alteração na saída da ponte de Winston (Figura 7). Vale ressaltar que o eixo x representa o peso em gramas, e o eixo y a variação da tensão em milivolts.

Figura 7 - Variação da Tensão com Diferentes Massas

Nos terminais de saída da ponte de Wheatstone, conectou-se um amplificador operacional não inversor com um ganho de 100 vezes (Figura 8), fazendo a tensão sair da região de milivolts para volts, para que o microcontrolador conseguisse visualizar a variação de tensão com maior precisão e segurança. Repetiu-se a coleta de dados novamente por três vezes e fez-se a média, para que, assim, ser analisado o coeficiente de variação linear dos dados (Figura x3).

[pic 6]

Figura 8 - Esquema do Amplificador não Inversor

1. Sexta Etapa

        Nesta etapa, efetuamos a leitura dos dados, transformando-os em informação para o usuário através do micro controlador Arduíno.

        Foram efetuados vários testes tanto na saída na ponte como na balança, afim de verificar os valores, para que possamos converter os valores para peso.

Massa (g)	Ponte (mV)	Amplificador (V)
0	1	2,23
200	2,3	2,38
400	3,7	2,50
600	5,1	2,66
800	6,2	2,82
1000	8,3	2,98
1200	9,7	3,11
1400	11,2	3,26
1600	13,1	3,42
1800	14,7	3,55
2000	16,7	3,80

Tabela 2

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