CONTROL DE PROCESOS CODIGO: AE6010
LABORATORIO N° 07
Sens Sensor ores es de Peso Peso y Fuerza
“
1.- Calcina Abanto Ivonne Stephany 2.- Huanca Pariapaza Pariapaza Rosemary Claudia Al umno um nos: s: 3.- Talavera Talavera Mendoza Jo hn Ar tur o 4.-Sullo 4.-Sullo n Gonzales Jos e Manuel Manuel Grupo
:
A
Semestre
:
V
Fecha de entrega
:
12
Nota: 11
2018
Hora:
”
CONTROL DE PROCESOS Tema :
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Sensores de Peso y Fuerza Grupo
Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha: 12/11/208
Lab. Nº
I. OBJETIVOS:
Identificar el principio constructivo de las celdas de carga.
Montar un circuito de una celda de carga para medir peso o fuerza.
II. MATERIAL Y EQUIPO:
Celda de carga (Sensor de Fuerza Industrial).
Amplificador de instrumentación.
Juegos de Pesas.
Multímetro digital.
III. INFORMACIÓN PRELIMINAR Principio de funcionamiento Las celdas de carga o sensores de peso son aquellos dispositivos electrónicos desarrollados con la finalidad de detectar los cambios eléctricos provocados por una variante en la intensidad de un peso aplicado sobre la balanza, información que a su vez transmite hacia un indicador de peso o controlador de peso. El principio básico de una celda de carga está basado en el funcionamiento de cuatro galgas extensiométricas (strain gauge), dispuestos en una configuración especial. Celda Extensiometrica Una galga extensiométrica o extensómetro es un sensor, que mide la deformación, presión, carga, par, posición, etc. y se basa en el efecto piezorresistivo, que es la propiedad que tienen ciertos materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se les somete a ciertos esfuerzos y se deforman en dirección de los ejes mecánicos. Un esfuerzo que deforma la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica. Esta variación se produce por el cambio de longitud, el cambio originado en la sección o el cambio generado en la resistividad.
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Conexionado: El montaje más común utilizado para medir deformaciones mediante galgas es el puente de Wheatstone. Existen tres tipos de montajes básicos: con una, dos y cuatro galgas. La medida se suele realizar por deflexión, es decir midiendo la diferencia de tensión existente entre los terminales de salida del sensor. Las principales diferencias de estos montajes se encuentran en la sensibilidad y la capacidad de compensación del efecto de temperatura. Esta compensación consiste en suprimir los efectos de la temperatura en el valor de la resistencia de la galga; cuando en un puente de medida coinciden dos o cuatro galgas de iguales características, los efectos de la temperatura se anulan ya que ésta les afecta por igual
Señal de salida en cero Otras de la prueba que se le realizan a las celdas de carga es conocer su señal de salida en cero. Una señal de salida en cero, no es necesariamente sin peso aplicado, sino solo con el peso de la plataforma o estructura aplicada en ella. Para realizar esta prueba se alimenta la celda, (se aplica voltaje en las excitaciones) y se mide la salida. Idealmente estas se deben encontrar entre 1 y 2,5 mV, pero existen casos que la señal puede llegar hasta los 4mV, luego de esta señal se dice que la celda esta desviada o el peso de la estructura esta excedido. La desviación de la celda es producto, principalmente, de fatiga del materia de que esta hecha la celda, pero dependiendo de la señal de salida de cero estas se pueden o no seguir usando. Si la señal de salida, con excitación entre los 10 y 15 V, excede los 15 mV o los – 15mV, hay que descartar de inmediato la celda como dañada. Con excitación inferior a los 10V cuando tenga mas de 9 o -9 mV. La forma de trabajar con una celda desviada, cuando no pasa de los limites, es aplicarle una resistencia de valores entre 100KΩ a 1MΩ. Entre la excitación positiva (Ext + ) y la señal positiva (Señ +) si la señal de cero esta por debajo de lo requerido; y entre la excitación positiva (Ext +) y la señal negativa (Señ -) si la señal de cero esta por encima de lo requerido. NOTA IMPORTANTE: Esto solo se realiza si el proceso no se puede parar y hay que recomendar el cambio de celda de inmediato.
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SISTEMA DE GESTION DE SEGURIDAD
DOCUMENTO: TECSUP – IN – 001
ANAL ISIS DE TRABAJO SEGURO – ATS
FECHA: 03/11/2018
Nombre de la tarea o trabajo: Sensores de Peso y Fuerza
Categoría del r iesgo: Alta ( ) Media (X) Baja ( )
Ubicación: TECSUP -AREQUIPA
Área: TALLER E-7
EPPS
HERRAMIENTAS
EQUIPOS
Hora de inicio:
Hora de termino:
9:00 AM
12:45 PM
APELL IDOS Y NOMBRES DE LOS ALUMNOS
Zapatos C/ punta de acero
Uniforme completo
Multímetro Fluke 279 FC Fuente de poder Abanto Calcina, Ivonne
Respirador
Guantes
Cables Varios
Galga extensiometrica Estabilizador
Lentes de seguridad Protección auditiva Desenchufar después de X Casco obligatorio usar ACTIVIDADES SECUENCIALES 1. Guardado de mochilas en los casilleros 2. Recojo del equipo e instrumentos 3. Montado de los instrumentos y equipos 4. Uso del sensor de peso 6. Uso de fuente de poder 7. Guardado de materiales Elaborado por: Revisado por: ALUMNOS DOCENTE Fecha: 27/10/18 Fecha: 27/10/2018
FIRMA
Huanca Pariapaza, Rosemary Talavera Mendoza, John Sullon Gonzales, José
RIESGOS POTENCIALES Caídas al mismo nivel Cortes, golpes y caídas causados por los instrumentos Riesgo eléctrico y cortes Aplastamiento de dedos Riesgo eléctrico Tropiezos FIRMA DEL DOCENTE
MEDIDAS PREVENTIVAS Ser prudente a la hora de colocar, evitar empujones Utilizar los instrumentos con responsabilidad, no jugar en hora de trabajo, verificar las conexiones del circuito armado.
PLANIFICACION PARA EL AVANCE DE LA TAREA 15’
1 2 3 4 5
30’
45’
60’
105’
120’
135’
165’
150’
180’
195’
210’
225’
240’
Introducción del desarrollo de la tarea Hacer el ATS y la lista de materiales Armado del circuito Calibración del sensor Utilización del sensor de peso y fuerza PLANIFICACION DE ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS 15’
1 2 3 4
Desmontar el trabajo realizado Devolver el material utilizado Limpiar el área de trabajo Transporte al siguiente modulo
30’
45’
60’
105’
120’
135’
150’
165’
180’
195’
210’
225’
240’
IV. PROCEDIMIENTO: 1. Celda de Carga (Sensor de fuerza industr ial) a) Se llevó a cabo el montaje de la celda de carga según muestra la figura 5., la alimentación a dicho circuito fue de 24Voltios
Figura 5. b) Desarrollo del circuito esquemático del sistema en cuestión.
24V
Conexión a Tierra
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c) Diagrama P&ID del circuito
3100 WT 12325 A
3100 WIT 12325 A
3100 WE 12325 A
3100 EC 12325 A
3100 EY 12325 A
d) Se realizó el balance del cero manteniendo la celda de carga libre de pesos y utilizando la perilla del offset en el amplificador, haga que la tensión de salida del amplificador de instrumentación sea lo más próxima posible a 0.0 mV. Una exactitud de 10 mV en la salida del amplificador fue suficiente. e) Se colocaron las pesas según muestra la tabla 5. Se anotaron los resultados en la misma tabla. Se realizó el balance del cero luego de cada medida. f) Se graficó la curva característica del sensor a partir de los datos consignados en la tabla 1. Masa(Kg)
Fuerza (Newton)
Tension(Voltios)
0
0
0,005
1
10
0,142
2
20
0,277
3
30
0,414
4
40
0,55
5
50
0,688
6
60
0,82
7
70
0,955
8
80
1,091
9
90
1,227
10
100
1,364
Tabla 1
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g) Línea de Tendencia
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Grupo
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h) Prueba de repetibilidad
Masa(Kg)
Fuerza
Tension(Voltios)
Tension(Voltios)
Tension(Voltios)
(Newton)
Primera Prueba
Segunda Prueba
Tercera Prueba
VAR
DESV.EST
0
0
0,005
0,002
0,008
0,0000060
0,003
1
10
0,142
0,133
0,142
0,0000180
0,005196152
2
20
0,277
0,269
0,279
0,0000187
0,005291503
3
30
0,414
0,415
0,415
0,0000002
0,00057735
4
40
0,55
0,553
0,55
0,0000020
0,001732051
5
50
0,688
0,687
0,687
0,0000002
0,00057735
6
60
0,82
0,823
0,823
0,0000020
0,001732051
7
70
0,955
0,957
0,957
0,0000009
0,001154701
8
80
1,091
1,096
1,093
0,0000042
0,002516611
9
90
1,227
1,228
1,23
0,0000016
0,001527525
10
100
1,364
1,364
1,364
0
0
SUMA
0,0000538
0,0233053 2,33%
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FOTO DE EVIDENCIA
CONCLUSIONES
Se reconoció el funcionamiento de una celda de carga para medir peso o fuerza.
El factor de fuerza expresado en unidades de newton influencia en la variación de potencial.
Las galgas de carga utilizan en su interior galgas extensiometricas basadas en la relación del cambio de su resistencia debido a la deformación a las que son sometidas.
Se utilizó la celda de carga para sensar las fuerzas en Newton, el puente wheatstone para medir la mínima variación de resistencia en la galga, y el amplificador para poder registrar por medio de voltaje la variación de fuerza aplicada.
La calibración de la celda de carga a través del balance del cero es un proceso muy minucioso puesto que llega a ser muy sensible a variaciones.
El valor de la desviación estándar fue del 2% esto nos indica que las mediciones tienen una mínima dispersión por ende se puede afirmar que las mediciones fueron precisas y el sensor de peso tiene una alta repetitividad.
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OBSERVACIONES
Es necesario calibrar el sensor después de cada medición retirando todos los pesos antes de realizarla.
Una mala conexión del circuito puede ocasionar la alteración de datos.
Los valores de voltaje varian por que el offset calibrado no siempre toma el mismo valor pero si se mantiene en el rango de 0 a 10Mv es aceptable
APLICACIONES INDUSTRIALES
Mediciones de fuerzas
Balanzas y Básculas
Básculas de camiones electrónicas
Medidores electrónicos en grúas
Pesado en tanques y silos
Determinación del centro de gravedad
MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS PROYECTO SEMESTRE ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6
V
Sensores d e Peso y Fuerza GRUPO A FECHA 12 LISTA DE MATERIALES DESCRIPCION Pesas Festa Didactic 8697 Cables de conexión Cuaderno de Notas
LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS Multimetro Amplificador Sensor de Peso Teyle Nº51504 Fuente de poder
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UNIDAD CANT. 10 4 3
1 1 1 1
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ANEXOS
Ilustración 1: Pesas de 1 Kg
Ilustración 2: Sensor de peso y fuerza
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Ilustración 3: Fuente de poder 24V
Ilustración 4: Balance del cero en la señal de salida
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Ilustración 5: Lectura en mV con un peso de 2kg
Ilustración 6: Lectura en mV con un peso de 9Kg
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Ilustración 7: Desarrollo del laboratorio de sensores de peso y fuerza
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