Pratica 07_Calibração de Célula de Carga

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO N° 7 (10/03/2022) 
PRÁTICA DE CALIBRAÇÃO DE UMA CÉLULA DE CARGA 
 
 
 
 
Régis Henrique da Silva Souza 
00288794 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório desenvolvido durante disciplina de 
Medições mecânicas, ministrada pelo professor 
Herbert Martins Gomes. 
 
 
 
 
 
PORTO ALEGRE 
Março de 2022 
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RESUMO 
 
O presente relatório teve como embasamento o procedimento prático da aula 7, exibida 
no dia 10 de março de 2022 e apresentada pelo professor Herbert Martins Gomes, ministrante 
da disciplina de Medições Mecânicas. O objetivo da aula prática foi levantar uma curva de 
calibração experimental através da aplicação de cargas conhecidas em uma célula de carga 
(Reaction BCDL-10). 
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SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 4 
2 OBJETIVOS........................................................................................................................ 5 
3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ..................................................................................... 6 
4 PROCEDIMENTOS ........................................................................................................... 7 
5 RESULTADOS ................................................................................................................... 8 
6 CONCLUSÕES ................................................................................................................. 10 
7 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 11 
 
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1 INTRODUÇÃO 
A célula de carga é um dispositivo eletromecânico, o qual possui o objetivo de realizar 
medições das deformações ou flexões no qual um corpo é submetido, transformado essas 
medições em uma tensão. Para obter os sinais é utilizado um strain gauge, o qual converte a 
deformação em tensão em conjunto com uma Ponte de Wheatstone (abordado no relatório 6). 
Essa combinação produz um sinal em micro strains que é alterada proporcionalmente à medida 
que se aplica maior peso ou força no corpo de prova ou na estrutura a ser submetida ao teste 
experimental. 
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2 OBJETIVOS 
O relatório 7 tem como objetivo calibrar uma célula de carga de flexão. Fazer ligações 
da célula de carga com sistema de aquisição. Aprender o princípio de funcionamento de célula 
de carga de flexão com furo em forma de binóculo. Identificar a característica de sensibilidade 
da célula de carga e estimar resultados medidos a partir de leituras de voltagem. Leitura do data 
sheet de uma célula de carga. 
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3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
 
Os seguintes materiais são utilizados nesta prática: 
 
− 1 Placa de aquisição externa USB2408-2AO da empresa Measurement Computing 
(24 bits e faixa de medição utilizada de ±0,15625V); 
− 1 Célula de carga para flexão em Ponte Completa de strain gauges comercial 
modelo Flexar Reáccion BCDL-10; 
− Massas pequenas com valores previamente medidos; 
− 1 Suporte para pendurar as massas na ponta da célula de carga; 
− 2 Suportes (sargentos N°.2) com chapas metálicas para prender e engastar a célula 
de carga numa mesa; 
− 1 Computador com Software TracerDAQ instalado (gratuito, incluído no pacote 
da placa de aquisição de dados externa USB2408-2AO); 
− 1 Multímetro digital 3 ½ dígitos ICEL MD-5770A. 
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4 PROCEDIMENTOS 
 
Como instruído no documento disponibilizado pelo professor, os seguintes 
procedimentos foram realizados: Prender a célula de carga na mesa e pôr o suporte para as 
massas na extremidade. Identificar dentre os 4 fios disponível na célula de carga, quais são para 
alimentação e quais são para medição. Medir com o Multímetro, dois a dois, os fios quanto à 
sua resistência. A célula de carga é feita com 4 strain gauges nominalmente idênticos. Haverá 
duas possibilidades de resistências medidas conforme a indicação abaixo de uma Ponte de 
Wheatstone completa (figura 1): 
 
Figura 1 – Identificação de fios de alimentação e de medição na célula de carga 
 
Fonte: Fornecida pelo professor. 
 
Deve-se configurar a placa de aquisição para trabalhar de forma diferencial, 
aumentando-se assim a precisão e o cancelamento de modos comuns aos dois fios de medição 
da célula de carga. Ajuste a taxa de aquisição a um valor baixo (p.e. 50Hz) já se farão medições 
quase que estáticas, aumentando ainda mais a estabilidade dos sinais medidos. Liga-se o 
software TracerDAQ, ajusta-se para o modelo de placa de aquisição conectada, taxa de 
aquisição (50Hz) e faixa de medição (±0,15625V) desejada. Procede-se à gravação dos dados 
e colocação das massas na extremidade da célula. Exportam-se os dados medidos em formato 
CSV (Comma sepparated values) para ser lido numa planilha numérica para gerar gráficos e 
obter a sensibilidade calibrada. 
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5 RESULTADOS 
 
Com os dados coletados, avaliar qual a sensibilidade real da célula de carga. Comparar 
este valor com o indicado pelo data sheet da célula fornecido pelo fabricante, levando em conta 
a incerteza padrão indicada. Avaliar qual a resolução em E do sistema de aquisição 
empregado, assim como a resolução final da célula de carga F (menor variação de força 
possível de ser lida com o sistema montado). 
 
Os seguintes dados foram disponibilizados (tabela 1): 
 
Tabela 1 – Dados para a Calibração 
 
A tabela 2 abaixo apresenta os valores obtidos através da medição experimental da 
força aplicada pela massa e da tensão criada na célula de carga. 
Tabela 2 – Carga aplicada e suas respectivas saídas (V) 
 
 
Com os valores tabelados, é possível traçar o gráfico comparativo (gráfico 1) entre a 
saída teórica e a saída obtida através do experimento. No eixo y têm-se a carga em função da 
medição de tensão apresentada no eixo x. 
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Gráfico 1 – Tensão Elétrica x Força Aplicada 
 
 
No gráfico é apresentado a relação entre tensão de saída e carga aplicada, sendo igual 
a 8,903E-5 [V/kgf], indicando uma sensibilidade de 1,73E-3 [mV/V], como mostra a tabela 3. 
A tabela também apresenta os valores teóricos e experimentais da inclinação, onde é perceptível 
a diferença entre a inclinação e a sensibilidade da célula de carga. 
 
Tabela 3 – Inclinações e Sensibilidades da Célula de Carga 
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6 CONCLUSÕES 
 
Os dados coletados no experimento, podem ser considerados tecnicamente aceitáveis, 
pois a célula de carga, de acordo com o data sheet, deve ter uma sensibilidade de 2,0E-3 [mV/V] 
e o valor encontrado experimentalmente foi de 1,7E-3 [mV/V], indicando um erro dentro das 
normas aceitáveis. 
O erro apresentado pode ser aceito quando se leva em conta as incertezas de medições 
associadas ao experimento. 
 
. 
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7 BIBLIOGRAFIA 
 
Notas de aula de medições mecânicas, Prof. Herbert Martins Gomes.