Relatório 07 YAGO DIAS

Prévia do material em texto

1 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO N° 7 
CALIBRAÇÃO DE UMA CÉLULA DE CARGA 
 
 
 
 
 
Yago Muniz Dias 
00318988 
 
 
 
 
 
Relatório desenvolvido durante disciplina 
de Medições mecânicas, ministrada pelo 
professor Herbert Martins Gomes 
 
 
 
 
PORTO ALEGRE 
Agosto de 2022 
 
2 
 
RESUMO 
 Este relatório teve como embasamento o procedimento prático da aula 7, exibida 
no dia 25 de agosto de 2022 pela disciplina de Medições Mecânicas ministrada e 
apresentada pelo professor Herbert Martins Gomes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 4 
2 OBJETIVOS ............................................................................................... 4 
3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ............................................................ 4 
4 PROCEDIMENTOS .................................................................................. 5 
5 RESULTADOS .......................................................................................... 5 
6 DISCUSSÃO .............................................................................................. 7 
7 CONCLUSÕES .......................................................................................... 8 
8 BIBLIOGRAFIA........................................................................................9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
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. 
 
 
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. 
 
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); 
5 
 
 
-1 Multímetro digital 3 ½ dígitos ICEL MD-5770A. 
 
 
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): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 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. 
 
5 RESULTADOS 
 
figura 1- Identificação de fios de alimentação e de medição na célula 
de carga. 
6 
 
 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 calibração. 
Fundo Escala Entrada Pmax 98,1 N 
Alimentação E 5,0 V 
Sens. Decalrada S 2,0 mV/V 
Gravidade local g 9,81 m/s² 
 
 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). 
Massas 
Individuais 
(kg) 
Massas 
Acumuladas 
(kg) 
Força 
Aplicada 
F (N) 
Leitura 
Média 
(V) 
Saída 
Elétrica 
Medida sem 
valor inicial 
(V) 
Saída 
Elétrica 
teórica p/ 
Sens. 
Declarada 
(V) 
0,0000 0,0000 0,0000 
1,056E-
03 
0,000E+00 0,000E+00 
1,1345 1,1345 11,1294 
2,047E-
03 
9,911E-04 1,135E-03 
0,3600 1,4945 14,6610 
2,360E-
03 
1,305E-03 1,495E-03 
0,3620 1,8565 18,2123 
2,677E-
03 
1,621E-03 1,857E-03 
0,3600 2,2165 21,7439 
2,992E-
03 
1,936E-03 2,217E-03 
0,3700 2,5865 25,3736 
3,315E-
03 
2,259E-03 2,587E-03 
 
7 
 
 Com os valores tabelados, é possível traçar o gráfico comparativo (Figura 2) 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. 
 
 
Figura 2- 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- Inclinação e sensibilidade da célula de carga. 
 
 
6 DISCUSSÃO 
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. 
 
 
 
y = 1,0194E-04x
R² = 1,0000E+00
y = 8,9030E-05x
R² = 1,0000E+00
0,0E+00
5,0E-04
1,0E-03
1,5E-03
2,0E-03
2,5E-03
3,0E-03
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
S
a
íd
a
 E
lé
tr
ic
a
 
(V
)
Força aplicada (N)
Calibração Célula de Carga Reáccion BCDL-10
Teórica
Medida
Linear (Teórica)
Linear (Medida)
8 
 
7 CONCLUSÕES 
O experimento foi realizado com sucesso e o erro apresentado pode ser aceito 
quando se leva em conta as incertezas de medições associadas ao experimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
8 BIBLIOGRAFIA 
 
 Notas de aula de medições mecânicas, Prof.Herbert Martins Gomes. 
 
	1 INTRODUÇÃO
	2 OBJETIVOS
	3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
	4 PROCEDIMENTOS
	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 fa...
	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 sist...
	Os seguintes dados foram disponibilizados (tabela 1):
	Com os valores tabelados, é possível traçar o gráfico comparativo (Figura 2) 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.
	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 u...
	7 CONCLUSÕES
	O experimento foi realizado com sucesso e o erro apresentado pode ser aceito quando se leva em conta as incertezas de medições associadas ao experimento.
	8 BIBLIOGRAFIA
	Notas de aula de medições mecânicas, Prof. Herbert Martins Gomes.