INSTRUMENTACIÓN Y SENSORES Trabajo preparatorio #10 1. Tema: Galgas extensiométricas.
2. Objetivo: Diseñar e implementar un sistema de instrumentación para medir el peso de una persona empleando galgas comerciales y una tarjeta de adquisición cuyas cu yas entradas están en el rango de 0[V]-5[V] y cuyo resultado se muestra en un LCD.
3. Materiales:
Galgas extensiométricas.
1 LCD.
1 tarjeta de adquisición “Arduino” UNO. “Arduino” UNO.
1 circuitos operacionales TL081.
1 circuito operacional de instrumentación AD620.
1 multímetro.
1 protoboard.
Resistencias.
4. Fundamento teórico. 4.1. Galgas extensiométricas. Las galgas extensiométricas son sensores cuya resistencia varía con la fuerza aplicada. Estos sensores convierten la fuerza, presión, tensión, peso, etc, en un cambio de la resistencia eléctrica el cual puede ser medido.
Este tipo de sensores son los elementos más importantes en el diseño de transductores de presión y células de carga. La correcta utilización de las galgas para medir fuerzas y deformaciones es una de las herramientas más importantes en la ingeniería o la construcción.
Figura 1. Galgas extensiométricas.
La galga se adhiere al objeto cuya deformación se quiere estudiar mediante un adhesivo, como el cianoacrilato. Según se deforma el objeto, también lo hace la lámina, provocando así una variación en su resistencia eléctrica.
4.1.1.Construcción. Las galgas extensiométricas consisten normalmente en una lámina y un conductor eléctrico. La base de una galga extensiométrica está hecha de una lámina de poliamida, sobre la cual se aplica una capa de constantán. El constantán es una aleación, generalmente formada por un 55 % de cobre y un 45 % de níquel (Cu55Ni45) y se caracteriza por tener una resistencia eléctrica constante en un amplio intervalo de temperatura. Posteriormente, se utiliza una plantilla para eliminar por decapado todas las zonas que no se desea que sean conductoras. Resultando en una rejilla de medición de constantán
extremadamente delgada, unida de forma permanente a la lámina portadora. Esta rejilla de medición consiste en una “banda” con forma sinuosa, con el aspect o de un serpentín. Los materiales que suelen utilizarse para fabricar galgas son aleaciones metálicas, como por ejemplo constantán, nicrom o elementos semiconductores como por ejemplo el silicio y el germanio.
4.1.2.Tipos. 4.1.2.1.Galgas Metálicas
Figura 2. Galga metálica.
Las galgas metálicas se constituyen por una base muy delgada y fina, a la cual se le adhiere un hilo muy fino metálico que puede ser bobinado o plegable. Las dos terminales en las que acaba el hilo se unen a los transductores. Estas galgas tienen como ventaja un bajo coeficiente de temperatura, ya que se compensa la disminución de la movilidad de los electrones al aumentar la temperatura con el aumento de su concentración. En las galgas metálicas la corriente máxima es de unos 25mA si el soporte es buen conductor de calor, y 5mA en el caso contrario; de todas formas, en las galgas metálicas hay una gran limitación en la corriente. Las principales características de las galgas metálicas en condiciones habituales establecen que su tamaño tiene una variación entre 0.4mm y
150mm, y una resistencia variable entre 120 Ω y 5000 Ω Su tolerancia a la resistencia está en el rango de 0.1% y 0.2%. La resistencia eléctrica de la galga metálica está dada por una relación entre resistividad y longitud respecto al área transversal. Pueden ser: Hilo metálico: Están adheridas a una base con medidas constantes. Presentan errores
•
cuando existen estados tensionales y son las más sencillas. Están compuestas por una película de protección, un soporte, un hilo de medida y las terminales de conexión. Película metálica: Esta clase de galgas tiene una característica de fabricación similar
•
a los circuitos impresos que tienen bases flexibles. Se desarrollan por el medio de creación de placas utilizando fotografías, llamado el método de fotograbado. Se conforman por una película de protección, un soport e, un pad de conexión y de zonas anchas para reducir el efecto de tensiones transversales. Metal depositado: Son aplicadas directamente sobre la superficie mediante dos
•
métodos: la evaporización o el bombardeo químico. Las principales aleaciones que usan las galgas metálicas son:
•
Cobre y hierro.
•
Platina y silicialista.
•
Constantán: es una aleación de cobre y níquel que cuenta con autocompensación de temperatura que permite obtener un intervalo considerablemente amplio de coeficientes de expansión de diversos materiales. Esta aleación es utilizada para grandes elongaciones y de las diversas que existen y se utilizan en la actualidad, ésta, a pesar de ser la más antigua, se continua usando debido a que el constantán contiene la unión de varios aspectos de los parámetros que se deben tener en cuenta a la hora de elegir el material de una galga, lo cual hace que est a aleación se pueda
utilizar en la mayoría de las aplicaciones y experimentos donde intervienen las galgas como instrumento para la recopilación de información. Entre los factores positivos que tiene a favor, vemos que el constantán posee una alta sensibilidad al esfuerzo, también llamado factor de la galga. Otro aspecto importante a favor de esta aleación es que es bastante insensible a la temperatura y además su resistividad, al ser alta, permite obtener medidas y estimaciones que en realidad corresponden a la resistencia del material. Otra propiedad a su favor y que es fundamental, es que el constantán tiene una vida útil considerablemente buena, lo que hace atractivo el uso de esta aleación. Hay que aclarar que, a pesar de tener propiedades tan convenientes, beneficiosas y ventajosas, esta aleación a temperaturas mayores a 65 °C presenta desvíos. •
Aleación de platino: Medidas a altas temperaturas.
•
Aleaciones de níquel-Cromo.
•
•
Nitróxido de Titán Aleación Karma, karma modificada o Nicrom: Es una aleación importante debido a su gran campo de aplicación. Entre sus propiedades tiene vida útil prolongada y muy buena estabilidad. Es muy utilizada para pruebas en que se presentan estimaciones de esfuerzos estáticos que actúan por largo tiempo (meses e incluso años) a temperatura ambiente. En particular son útiles a la hora de tomar medidas que requieran temperaturas que van desde los -269 °C hasta los 260 °C en periodos largos de tiempo, mientras que soporta temperaturas de hasta 400 °C en intervalos cortos de tiempo. Al estar en un medio con atmósfera inerte, se potencializa la estabilidad de la galga al igual que se prolonga el tiempo de vida útil ante temperaturas grandes. Esta aleación es autocompensada por temperatura al igual que el constantán, lo cual sirve en materiales con diversos coeficientes de
expansión. Se recomienda el uso de aleaciones karma cuando se necesiten galgas en medidas con temperaturas muy bajas e incluso no controlables que se adecúen, acomoden o ajusten al medio y que su desempeño no pueda ser sustituido por el de una galga constantán. •
Epoxy: Debe ser usado para medidas precisas.
Las galgas hechas con materiales de respaldo epoxi-fenólicos reforzados con fibra de vidrio son una buena elección para obtener un excelente resultado y un buen desempeño cuando se trabaja en un rango amplio de temperaturas. Estos materiales l os podemos usar tanto para medidas estáticas como para medidas dinámicas desde -269 hasta +290 °C. Las distintas series de galgas con material de respaldo a base de epoxifenólico se pueden encontrar bajo la nomenclatura: WA , WK , SA , SK , WD y SD.
•
Fibra de vidrio reforzada con epoxy:: Las galgas que usan este material como soporte, muestran un magnífico desempeño en un extenso intervalo de temperaturas, como se puede apreciar en eventos o experimentos de reducida duración en los cuales la temperatura puede amplificarse hasta -750 °C. Por otro lado, la fibra de vidrio reforzada con epoxy tiene una elongación restringida de entre 1% y máximo 2%. Este tipo de material es adecuado para medidas cíclicas y de fatiga.
4.1.2.2.Galga por resistencia. Este tipo de galga es un conductor eléctrico que al ser deformado aumenta su resistencia, puesto que los conductores se vuelven más largos y finos. Mediante el puente de Wheatstone, podemos convertir esta resistencia, en voltaje absoluto. y mientras la deformación cumpla la Ley de Hooke, la deformación y el voltaje absoluto estarán linealmente relacionados por medio de un factor llamado factor de galga.
Este tipo de galga generalmente es usada en condiciones de l aboratorio.
Figura 3. Galgas por resistencia.
4.1.2.3.Galgas por capacitancia. Estas están asociados a características geométricas y son usadas para medir esfuerzos y deformación. Las propiedades eléctricas de los materiales usados para deformación tienen propiedades eléctricas despreciables, por lo cual los materiales de las galgas de capacitancia pueden ser calibrados según los requerimientos mecánicos. Esto les permite tener mejores calibraciones respecto de las de tipo eléctrico.
4.1.2.4.Galgas foto-eléctricas.
Figura 4. Galga foto eléctrica.
Mediante el uso de un extensómetro podemos amplificar el movimiento del espécimen, mientras un rayo de luz es pasado a través de una abertura variable, actuando con el extensómetro y directamente con una Célula fotoelé ctrica. A medida que la galga cambia su abertura también lo hace la cantidad de luz que alcanza a la célula, lo que conlleva que
la intensidad de la energía generada por la celda presente una variación, la cual podemos medir, y de ésta obtener la deformación.
4.1.2.5.Galgas semiconductoras. En las galgas semiconductoras hay un elemento semiconductor en vez del hilo metálico. La gran diferencia respecto a las demás galgas es su tamaño, ya que es más reducido. La potencia máxima disipable en galgas semiconductoras es de unos 250 mW. Las galgas semiconductoras son capaces de soportar una al ta resistencia, su fatiga de vida es más larga y tiene menor histéresis, que es la capacidad de que el material conserve sus propiedades bajo diferentes estímulos. Existen ciertos aspectos característicos: bajo condiciones normales, su tamaño varía entre los 1 mm y 5 mm, su resistencia esta aproximadamente entre un rango de 1000 Ω a 5000 Ω y su tolerancia a la resistencia esta entre 1% y 2%. Los elementos más abundantes para fabricar estas galgas son:
Silicio: El uso del silicio para las galgas tiene muchas ventajas, entre ellas el factor de galga, ya que supera en aproximadamente 60 veces los de otros materiales, permitiendo así su uso en condiciones ambientales drásticas. A pesar de que tiene ciertas desventajas, como la sensibilidad a la luz y no ser resistente a algunos fluidos corrosivos, esto se puede solucionar mediante un material que evite los efectos corrosivos de los fluidos, e intentar buscar lugares con condiciones de iluminación normales para poder despreciar la magnitud de los efectos ópticos. La mayoría de los resultados de estas características depende de la forma en que es construida la galga semiconductora de silicio.
Germanio: El germanio es un elemento semiconductor. La gran diferencia con el silicio es que posee una banda prohibida que permite su uso en amplificadores de
baja intensidad, pero su desventaja es el alto costo y la dificultad de conseguirlo. Al igual que el silicio, posee la capacidad de agrupar sus átomos en forma de retículo cristalino, lo que los hace elementos semiconductores por excelencia y los más usados en la construcción de galgas extensiométricas.
Vidrio fenólico encapsuladas y no encapsuladas: Este elemento es termoestable, lo que permite que los resultados de la galga no se vean tan afectados por cambios en la temperatura.
4.1.3.Conexión. Con el fin de medir la deformación con una galga extensiométrica resistiva, esta debe estar conectada a un circuito eléctrico que sea capaz de medir los cambios en la resiste ncia correspondientes a la tensión. Los transductores de galgas extensiométricas, normalmente, emplean 4 galgas extensiométricas conectadas eléctricamente en lo que se conoce como circuito de puente de Wheatstone (figura 3).
Figura 5. Conexión de puente de Wheastone para galgas extensiométricas.
Un puente de Wheatstone es un circuito utilizado para la medición de la resistencia eléctrica estática o dinámica. La tensión de salida del puente de Wheatstone se expresa en milivoltios de salida por voltaje de entrada. El circuito de Wheatstone es también muy adecuado para la compensación de temperatura.
El número de medidores de galgas activas que deben ser conectadas al puente depende de la aplicación. Por ejemplo, puede ser útil para conectar galgas que están en lados opuestos de una viga, una en compresión y la otra en tensión. En esta disposición, se puede doblar el valor de la salida para una misma presión. En instalaciones en las que todos los brazos están conectados a las galgas extensiométricas, la compensación de temperatura es automática, ya que los cambios de resistencia debido a variaciones de temperatura será la misma para todos los brazos del puente.
4.1.4.Aplicaciones. Las aplicaciones de las galgas extensiométricas son casi innumerables, pero su aplicación más directa es en aquellas situaciones en las que se requiere la medida de esfuerzos y deformaciones en estructuras tales como Aviones, Trenes, Puentes, Grúas, Hormigón, Ejes, etc. Generalmente en este tipo de estructuras, el montaje y la conexión son bastante complicados, por lo que se hace recomendable el recurrir a especialistas en este tipo de mediciones con galgas. Según la aplicación de la medición, destacamos las siguientes:
Construcción: para comprobar el asentamiento del hormigón al tiempo de ser construido
Estructuras: medición en deformación de puentes, grúas, infraestructuras, etc.
Industria: Ensayos de Resistencia en Motores, bombas, estructuras, etc.
Robótica: medición del esfuerzo de agarre de un robot
Vibraciones en máquina.
Medición de pesos
4.2. Tarjeta de adquisición “Arduino”.
Es un dispositivo electrónico considerado como una plataforma de hardware y software libre que cuenta como base de hardware un microcontrolador ATMEL y, como software, un entorno de desarrollo muy amigable con el usuario al poseer un lenguaje de programación sencillo, sintetizado y fácil de usar; además de su interfaz consistente. El microcontrolador de la placa se programa usando el “Arduino Programming Language” (basado en Wiring) y el “Arduino Development Environment” (basado en Processing). Es usada para una diversidad muy grande de prototipos de electrónica debido a su código abierto (open-source) que permite una mayor interacción de los distintos nuevos usos, nuevos códigos, nuevas librearías y nuevas aplicaciones con la comunidad sin problemas de restricciones de licencias. La placa Arduino se presenta en la figura 2, en donde se muestran algunas versiones presentes en el mercado.
Figura 6. Distintas versiones de placas "Arduino".
En la figura 3, se presenta la interfaz del entorno de desarrollo libre que presenta “Arduino”.
Figura 7. Entorno de desarrollo de software.
4.2.1.Características generales. Entre las características más comunes que poseen las placas de adquisición para proyectos electrónicos “Arduino”, se encuentran las siguientes:
Microcontrolador Atmega.
Voltaje de entrada 7-12[V].
Pines digitales de E/S (pines PWM).
Entradas analógicas.
Memoria Flash.
Reloj oscilatorio de velocidad.
Intensidad de corriente de 40mA.
4.2.2.Algunas versiones de placas “Arduino”. Dentro de los distintos proyectos a realizar, considerando nuevas tecnologías desarrollándose, se mantienen de igual manera, las actualizaciones del software y hardware que propone “Arduino”, entre ellas se encuentran:
Arduino Galileo.
Arduino Uno.
Arduino Leonardo.
Arduino Due.
Arduino Yún.
Arduino Tre.
Arduino Zero.
Arduino Mega.
Etc.
4.3. Amplificador operacional AD620. Es un amplificador de instrumentación de bajo costo y alta precisión que tiene la característica que proveer a la señal de entrada una ganancia comprendida entre 1 -10000 con el diseño de una resistencia externa. Posee un bajo consumo de energía, así como, una alta precisión de no linealidad; lo que lo hace eficiente para sistemas de adquisición de datos precisos y, regularmente, de muy difícil adquisición relacionado a bajos niveles de voltaje o corriente. De igual manera, tiene la característica de reducir el ruido relacionado a entradas inestables por lo que se convierte en una herramienta bastante útil en la adquisición de datos de ECG y monitores de presión sanguíneas no invasivos. En la figura 5, se presenta su diagrama representativo.
Figura 8. Diagrama del amplificador de instrumentación AD620.
4.4. Características del amplificador de instrumentación AD620. Entre las características principales que posee este amplificador operaciones se encuentran:
Ganancia de 1-10000 controlada.
Baja alimentación, 1.3mA(máx.) de corriente de alimentación.
Voltaje de polarización de entrada 50uV (máx.)
Bajo nivel de ruido.
Ancho de banda de 120kHz.
Para el cálculo de su ganancia nominal, simplemente se agrega una resistencia externa del valor a calcular con la siguiente ecuación:
49.4Ω 1
En donde, es la ganancia del sistema y el valor de entre los pines 1 y 8 del amplificador operacional.
es la resistencia externa ubicada
5. Diseño del sistema a implementar. A continuación, se presentan los diagramas de diseño y de bloques del sistema para ser base en la aplicación del sistema de instrumentación en la medición del peso de una persona con el uso de las galgas extensiométricas:
5.1. Consideraciones de diseño.
Sensores a utilizar: Galgas extensiométricas.
Rango de pesos: 0[Kg] a 100[Kg]
Voltaje de alimentación:
Voltaje de salida: 0[V]-5[V].
±12[].
5.2. Diagrama de bloques:
Sensor Galgas extensiométricas
Circuito de acoplamiento. Puente de Wheastone
Circuito de calibración.
Circuito de amplificación. AD620
LCD
Circuito de acondiciona miento.
Tarjeta de adquisición. “Arduino”
5.3. Diseño de la etapa de acoplamiento y calibración.
Rango de peso: 0[Kg] a 100[Kg].
Sensor: Galgas extensiométricas.
+= +7.5[V]. −=-5.12[V]
El diagrama del circuito que se procederá a diseñar, ser á el encargado de recuperar las muy bajas variaciones de resistencia eléctrica de las galgas extensiométricas y a su vez de calibrar su valor a un valor estable de tensión, dado que la fluctuación de la resis tencia
eléctrica muchas y permitir acoplar la entrada del circuito de acondicionamiento a un rango de voltajes estables/lineales. A continuación, se presenta el diagrama: c c V
GS24 R1 % 5 1
R5
5 0 %
RV1 10k
10k
GS13
Vb
R6
Va
R4
5 0 %
RV2 10k
100k
% 5 1
D N G
Figura 9. Circuito de acoplamiento (Puente de Wheastone) y calibración para galgas extensiométricas.
Primeramente, con el fin de equilibrar el puente, se procede a medir las resistencias que poseen las galgas extensiométricas, obteniendo se los siguientes resultados:
13 24 1.5[Ω] Por lo que las resistencias que corresponden a cada rama del puente en la que se encuentran las galgas, toman los mismos valores (para equilibrar puente).
1.5[Ω] Seguidamente, se observa la definición de:
10[Ω], 100[Ω] 10[Ω] Estas resistencias permiten el equilibrio del puente y su calibración a valores de trabajo debido a la alta tasa de fluctuación que poseen las galgas.
Por lo que el circuito de acoplamiento y calibraci ón se observa en la figura 11.
c c V
GS24 R1 % 5 6
1.49k
R5
10k
GS13
Vb
5 0 %
RV1 10k
10k
R6
Va
R4
5 0 %
RV 10k
100k
1.49k
% 2
10k
D N G
Figura 10. Circuito de acoplamiento y calibración de galgas extensiométricas.
5.4. Diseño de etapa de amplificación. Dado el uso del amplificador operacional AD620, se hace uso de la ecuación que permite obtener el valor de la resistencia de ganancia (
), con base a la respuesta de
resistencias se toma una ganancia de 25:
49.4 1 ; 25 49.4 24 2.058[Ω] Pero que al momento de realizar la implementación y tomar la medida de una resistencia comercial de
2[Ω], se obtuvo el siguiente valor de resistencia de ganancia en
el amplificador AD620.
2[Ω] Lo que, teóricamente, permite una ganancia de:
1 49.4 2 24.7 24.7
Lo que permite la obtención del siguiente circuito de amplificación: c c V
R7 U1
2.2k
7 1
3
Va
6 2
Vb
VoAD620
4 8 5
AD620
c c V
Figura 11. Circuito de amplificación (AD620).
Al momento de poner a funcionamiento el circuito de la fi gura 10 y 11, se han tomado medición de los voltajes a la salida del circuito para los pesos de 0[Kg], 50[Kg] y 100[Kg], obteniendo:
(0) 1.393[] (50) 1.404[] (100) 1.4076[] Dados estos resultados, se resumen los valores de entrada y salida al circuito de acoplamiento en la siguiente tabla: Tabla 1. Voltajes de entrada y salida al circuito de acondicionamiento.
Peso de la persona [Kg]
de la AD620 [V]
[V]
0
-1,393
0
50
-1.404
2.5
100
-1.4076
5
De acuerdo a la tabla 1, los datos obtenidos a la salida del AD620, serán los valores de voltajes que serán entrada al circuito de acondicionamiento. Este rango se encuentra entre -1.393[V] y -1.4076[V].
5.5. Diseño de la etapa de acondicionamiento.
1.393[] a 1.4076[]. Rango de salida: 0 [V] 5 []. Rango de entrada:
-1.393[V] -1.4076[V]
Circuito de
0 [V]
acondicionamiento
5 [V]
Partiendo de la curva de transferencia:
Figura 12. Curva de transferencia en circuito de acondicionamiento.
Se obtiene la ecuación de la función de transferencia:
( ) ; ; 50 1.4076(1.393) 342.46 342.46( 1.393) La ecuación quedaría:
342.46 477.054
Considerando la ecuación, la implementación de la operación, se la puede realizar en el presente diagrama: V
R5 1 1
R6 Vacopla
U2:B
6 7 5
R8 V-
4
ADTL084ARZ
R7 + V
Figura 13. Circuito de acondicionamiento para galgas extensiométricas.
Para el circuito de la figura 15, se realiza en un inicio una inversión de la señal de entrada con una ganancia determina como:
342.46 342.46 3.3[Ω]; 1.13[Ω] Seguidamente, se tiene un divisor de tensión el cual se determina su valor partiendo de analizar el circuito:
( ) ( ) ; . ( 1) 1
Por lo que, se analiza los casos:
1.393[] el valor de 0[]: 1.393 1 (1) Cuando el valor de 1.4076[] el valor de 5[]: 5 (2) 1.4076 1 Cuando el valor de
Dado que el valor de G, ya se definió por ganancia de recta, reemplazando en (1) o (2), se obtiene que:
1.393 1 |=. 1.388 Por lo que, para determina el valor de las resistencias de divisor de tensión, se utiliza el valor de la fuente negativa, dada la polaridad del divisor:
− 1.388 1.388 (7.5) 1.388 1.388 7.5 6.112 1.3859 4.413 2.2[Ω]; 9708.6[Ω] Finalmente, el circuito de acondicionamiento tiene los siguientes valores de diseño:
Figura 14. Circuito diseñado de acondicionamiento.
6. Diseño del software. 6.1. Diagrama de flujo. A continuación, se presenta el diseño del diagrama de flujo para el sistema de adquisición en la tarjeta “Arduino” en la medición del peso.
Figura 15. Diagrama de flujo para sistema de adquisición.
6.2. Código de control en la tarjeta de adquisición “Arduino”. El código para la recepción del circuito de acondicionamiento de la medición del peso desde las galgas extensiométricas, en el entorno de desarrollo de Arduino, es el siguiente: #include
// initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(8,9,4,5,6,7); int Entrada=A3; float peso; void setup() { // put your setup code here, to run once: lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(1,0);//columna,fila lcd.print("Peso:"); pinMode(Entrada,INPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: peso=analogRead(Entrada); peso=(peso*5.0)/1024.0; //Transformo a voltaje peso=20*peso; // transforma al peso lcd.setCursor(1,1);//columna,fila lcd.print(ceil(peso)); delay(1000); }
7. Sistema final de implementación. Finalmente, ya diseñadas todas las etapas del sistema de instrumentación para la medición del peso con ayuda de los sensores galgas extensiométricas y su visualización
en un LCD con base en una tarjeta de adquisición “Arduino”, se presenta el diseño total del circuito (figura 18). S R
c c V
LCD1 ARD1
V c c V
GS24 % 5 6
1.49k
R5
10k
Vb
5 0 %
R7
RV1
10k
R6
Va
R4
0 5 %
100k
RV2 10k
Va Vb
6
1M
U2:B
7 5
www.TheEngineeringProjects.com
A3
R9
VoAD620 V-
10k
4 8 5
AD620
1 0 1 K 1 0 D D T C T T X X N I N / I N I N / T / X / R I A / A 5 / / 0 3 / 7 6 D T 2 1 0 D D P / D D D D P P ~ 4 P P P P ~ D ~ X X P T R
~
6
3.3k
2
1 1
R3 VoAD620
3
1.49k
% 2
2.2k
U1 7 1
10k
7 6 5 4 3 2 1 0
F K O A B A O E C I S 2 1 1 K R / S M C C C L A 5 / O / O O C / / / I 1 1 B 4 B S S P P S B P O / P I C / M 2 / B ~ 0 3 P B B ~ P P
R2
R1
LM016L
3 2 1 0 1 1 1 1 9 8
ARDUINOUNO
GS13
S 7 6 5 4 N E R D D D D I
4
R8
4 5 6
7 8 9 0 1 2 3 4 1 1 1 1 1
U P P 8 2 3 A G E M T A 1 2 1 1
ADTL084ARZ
ON A L D C
2.2k
10k
S D E 0 1 2 3 4 5 6 7 S D E S W V V V R R E D D D D D D D D 1 2 3
S S / ANALOG IN / 0 1 2 3 4 5
+ V c c V
Reset BTN
S D E R N G
D C N C G V
4 5 6 7 D D D D
C C C C C C D D D D D D A / A / A / A / A / A / 0 1 2 3 4 5 C C C C C C P P P P P P
T E S C D E C N R V G
D N G
0 1 2 3 4 5 A A A A A A
C D C N V G
3 A
Figura 16. Circuito final de sistema de instrumentación en la medición del peso con las galgas extensiométricas.
8. Simulaciones. 8.1. Peso de 0[Kg]. S 7 6 5 4 N E R D D D D I
S R c c V
LCD1 ARD1
V c c V
GS24 % 5 6
1.49k
R5
10k
Vb
GS13
5 0 %
RV1
R7 U1
10k
10k
R6
Va
R4
5 0 %
RV2 10k
Va Vb
1M
U2:B
7 5
V10k
4 8 5
AD620
S D E 0 1 2 3 4 5 6 7 S D E S W V V V R R E D D D D D D D D
R
4
R8
1 2 3
www.TheEngineeringProjects.com
A3
R9
Vo AD620
100k
1 0 1 K 1 0 D D T C T T X X N I N / I N I N T R X I A / / / / / A / 5 / 7 6 D 0 3 2 1 0 T D D D D D D P / P P ~ 4 P P P P ~ D ~ X X P T
~
6
3.3k
6 2
1 1
R3 VoAD620
3
1.49k
% 2
2.2k
7 1
7 6 5 4 3 2 1 0
F K O A B A O E C I S 2 1 1 K R / S M C C C L O O A 5 / O / C / / / I S 1 B 4 S S B 1 P B O P / P C P 2 / M B ~ I / 3 P 0 B B ~ P P
R2
R1
LM016L
3 2 1 0 1 1 1 1 9 8
ARDUINOUNO
ADTL084ARZ
ON
D C N C G V
A L D C
2.2k
S / S ANALOG IN / 0 1 2 3 4 5
+ V
10k
4 5 6
7 8 9 0 1 2 3 4 1 1 1 1 1
U P P 8 2 3 A G E M T A 1 2 1 1
c c V
Reset BTN
S D E R N G
4 5 6 7 D D D D
C C C C C C D D D D D D A / A / A / A / A / A / 0 1 2 3 4 5 C C C C C C P P P P P P
T E S C D E C N R V G
D N G
0 1 2 3 4 5 A A A A A A
C D C N V G
x u A
Figura 17. Simulación del sistema de instrumentación para el peso de 0[Kg].
8.2. Peso de 50[Kg] LCD1 ARD1
V c c V
GS24 % 5 6
R5
10k
GS13
Vb
5 0 %
RV1
R2
U1
10k
10k
R6
Va
R4
5 0 %
RV2 10k
Va Vb
VoAD620
3
3.3k
6 2
U2:B
5
www.TheEngineeringProjects.com
A3
4
10k
R8
ADTL084ARZ
ON A L D C
S S / ANALOG IN / 0 1 2 3 4 5
+ V c c V
S D E 0 1 2 3 4 5 6 7 S D E S W V V V R R E D D D D D D D D 1 2 3
4 5 6
7 8 9 0 1 2 3 4 1 1 1 1 1
U P P 8 2 3 A G E M T A 1 2 1 1
2.2k
10k
1 0 1 K 1 0 D D T C T T X X N I N / I N I N / R 5 / I A / / T / / A / D X 0 3 2 1 0 7 6 P D D T / D D D D P P ~ 4 P P P P ~ D ~ X X P T R
~
7
V AD620
1M
6
R9
VoAD620
4 8 5
1 1
R3
100k
1.49k
% 2
2.2k
7 1
7 6 5 4 3 2 1 0
F K O A B A O 1 1 K E C I S 2 C C C L R S / / M / A 5 O / O O C / / 1 1 B 4 I S S P B O S B P P / 2 P C I M B ~ / / 3 P 0 B B ~ P P
R7
R1
LM016L
3 2 1 0 1 1 1 1 9 8
ARDUINOUNO
1.49k
S 7 6 5 4 N E R D D D D I
S R
c c V
Reset BTN
T E S C D E C N R V G
D N G
D C N C G V
S D E R N G
C C C C C C D D D D D D A / A / A / A / A / A / 0 1 2 3 4 5 C C C C C C P P P P P P
0 1 2 3 4 5 A A A A A A
C D C N V G
x u A
Figura 18. Simulación del sistema de instrumentación para el peso de 50[Kg]
8.3. Peso de 100[Kg]
4 5 6 7 D D D D
LCD1 ARD1
V c c V
GS24 % 5 6
R5
10k
GS13
Vb
5 0 %
RV1 7 1
10k
10k
R6
Va
R4
0 5 %
RV2 10k
Va Vb
2.2k
R3 VoAD620
3
3.3k
6 2
1 1
1M
U2:B
7 5
V10k
4 8 5
AD620
4
R8
www.TheEngineeringProjects.com
A3
S D E S D E S W 0 1 2 3 4 5 6 7 V V V R R E D D D D D D D D 1 2 3
4 5 6
7 8 9 0 1 2 3 4 1 1 1 1 1
U P P 8 2 3 A G E M T A 1 2 1 1
ADTL084ARZ
ON A L D C
2.2k
10k
1 0 1 K 1 0 D D T C T T X X N I N / I N I N T R X / I A / A 5 / / / / / 0 3 2 1 0 7 6 D T D D P / D D D D P P ~ 4 P P P P ~ D ~ X X P T R
~
6
R9
VoAD620
100k
1.49k
% 2
U1
7 6 5 4 3 2 1 0
F K O A B A O E C I S 2 1 1 K R / S C C C L M / O O A 5 / O / C / / I 1 1 B 4 B S S P P S B P O / P I C M 2 / / B ~ 0 3 P B B ~ P P
R2
R7
R1
LM016L
3 2 1 0 1 1 1 1 9 8
ARDUINOUNO
1.49k
S 7 6 5 4 N E R D D D D I
S R
c c V
S S / ANALOG IN / 0 1 2 3 4 5
+ V c c V
Reset BTN
T E S C D E C N R V G
D N G
D C N C G V
4 5 6 7 D D D D
S D E R N G
C C C C C C D D D D D D A / A / A / A / A / A / 0 1 2 3 4 5 C C C C C C P P P P P P
0 1 2 3 4 5 A A A A A A
C D C N V G
x u A
Figura 19. Simulación del sistema de instrumentación para el peso de 100[Kg]
9. Bibliografía. 9.1. Galgas
extensiométricas.
Omega.
España.
Recuperado
de:
https://es.omega.com/prodinfo/galgas-extensiometricas.html.
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http://www.ingmecafenix.com/automatizacion/galga-
extensiometrica/.
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¿Qué
es
Arduino?
Arduino.cl.
Recuperado
de:
http://arduino.cl/que-es-arduino/
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