CONTROL DE PROCESOS CODIGO: AE6010
LABORATORIO N° 07
Sens Sensor ores es de Peso Peso y Fuerza
“
”
1.- Flores Churacut ipa, Juan Carlo Carlo s 2.- Flores Sirena, Fabrizio
Al um no s:
Grupo
:
Semestre
:
3.- Gutiérrez Ruiz, José Ant oni o B Nota: Ing. Marco Marco Arc os VI
Fecha de entrega
:
25 10 18 Hora: Ho ra:
8:35 am
CONTROL DE PROCESOS
Página 1 / 7
Tema :
Sensores d e Peso Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
I. OBJETIVOS: ✓
Identificar el principio de funcionamiento funcionamiento de las galgas extensiométricas.
✓
Identificar el principio constructivo de las celdas de carga.
✓
Implementar una balanza electrónica, utilizando un puente de Wheatstone, un amplificador de instrumentación y una celda de carga para medir peso o fuerza.
II. MATERIAL Y EQUIPO EQUIPO:: •
•
Brazo de flexión.
Celda Celda de carg a (Se (Senso nsorr de d e Fuerza Fuerza Indu Industr str ial).
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 2 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica •
Fecha:
Ampl ificador de i ns trumentaci ón.
•
•
Juegos de Pesas.
Multímetro digital.
Grupo Lab. Nº
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 3 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
III. INFORMACIÓN PRELIMINAR 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.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 4 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 5 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 6 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Sensor de fuerza con ci rcuito cuarto de puente. a) Lleve a cabo el montaje del brazo de flexión según muestra la figura N° 1.
figura N° 1
Implementacion del sensor de fuerza con circuito cuarto de puente.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 7 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
07
b) Dibuje el circuito esquemático del sistema en cuestión.
c) Balance del cero. Manteniendo el brazo de flexión sin carga 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 e s suficiente. d) Cuelgue las pesas según muestra la tabla 1. Anote los resultados en la misma tabla. Si es necesario realice el balance del cero luego de cada medida.
CONTROL DE PROCESOS
Página 8 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
e) En la figura N° 2, grafique la curva característica del sensor. Haga esto a partir de los datos consignados en la tabla 1.
Carga (Gramos) 0 20 50 100 200 500
Fuerza (Newton) 0.0 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0
Voltaje (Voltios DC) 0.022 V 0.045 V 0.085 V 0.150 V 0.278 V 0.655 V
Gráfico 1
INTERPRETACION: En esta grafic a podemo s obs ervar qu e a medi da que se aumenta la carg a (fuerza) aumenta el voltaje generado, hasta llegar a un voltaje de 0.655 Vdc con una carga de 500 g.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 9 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
2. Sensor de fuerza con circuito semipuente a) Lleve a cabo el montaje del brazo de flexión según la figura N° 3.
Figura N° 3
Implementación d el circui to de Sensor de fuerza con circuit o semipuente.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 10 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
07
b) En la siguiente página, dibuje el circuito esquemático del sistema en cuestión.
c) Balance del cero. Manteniendo el brazo de flexión sin carga 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 e s suficiente.
d) Cuelgue las pesas según muestra la tabla 2. Anote los resultados en la misma tabla. Si es necesario realice el balance del cero luego de cada medida.
CONTROL DE PROCESOS
Página 11 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
e) En la figura N° 4, grafique la curva característica del sensor. Haga esto a partir de los datos consignados en la tabla 2.
Carga (Gramos) 0 20 50 100 200 500
Fuerza (Newton) 0.0 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0
Voltaje (Voltios DC) 0V 0.050 V 0.127 V 0.256 V 0.518 V 1.265 V
Gráfico 2
INTERPRETACION: En esta grafic a podemo s obs ervar qu e a medi da que se aumenta la carg a (fuerza) aumenta el vo ltaje generado, pero comparando con el g rafico (1) en el grafico (2) el voltaje generado, es más, como se pu ede ver con la misma carga d e 500 g. se genera un vol taje de 1.265 Vdc.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 12 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
07
a) Asumiendo que la curva característica de la figura N°4 es lineal, sintetice la ecuación de la recta de tendencia por medio de un análisis de regresión lineal. A partir de la ecuación de la recta de tendencia, determine el peso correspondiente para un voltaje de 0.36 V.
3. Celda de Carga (Sensor de fuerza ind ust rial) a) Lleve a cabo el montaje de la celda de carga según muestra la figura 5.
Figura 5.
Implementación del circ uit o Celda de Carga (Sensor de fuerza indu str ial).
CONTROL DE PROCESOS
Página 13 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
07
b) Dibuje el circuito esquemático del sistema en cuestión.
c) 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 instrum entación sea lo más próxima posible a 0.0 mV. Una exactitud de 10 mV en la salida del amplificador e s suficiente. d) Coloque las pesas según muestra la tabla 5. Anote sus resultados en la misma tabla. Si es necesario realice el balance del cero luego de cada medida.
CONTROL DE PROCESOS
Página 14 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
e) En la figura N° 6, grafique la curva característica del sensor. Haga esto a partir de los datos consignados en la tabla 3.
Carga (Kilogramos) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Fuerza (Newton) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Voltaje (Voltios DC) 0.07 0.11 0.216 0.327 0.430 0.533 0.637 0.741 0.844 0.946 1.052
INTERPRETACION: En esta grafic a podemo s obs ervar qu e a medi da que se aumenta la carg a (fuerza) aumenta el vo ltaje generado, pero comparando con el grafico (1) y el grafico (2) el voltaje generado, es muy poco que en esta prueba se usaron cargas mas pesadas, con un a carga de 10Kg. Solo se ll ego a generar 1.052 Vdc.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 15 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
CONCLUSIONES, OBSERVACIONES Y APLICACIONES INDUSTRIALES
•
Juan Carlos Flores Churacutipa
Observaciones -
El valor mostrado en el multímetro al momento de calibrar no era exacto, oscilaba entre un rango de 0.0001. Se debe probar continuidad entre cables, estos pueden estar dañados o haciendo falso contacto al momento de realizar el laboratorio. Al principio tuvimos algunas complicaciones para realizar las pruebas, ya que el amplificador que nos entregaron no funcionaba correctamente. Siempre se debe alimentar con el voltaje apropiado para evitar riesgos eléctricos o en el peor de los casos malograr los componentes.
Conclusiones -
-
Se logro identificar el principio de funcionamiento de las galgas extensiométricas. Se Logro identificar el principio constructivo de las celdas de carga. Se logro implementar exitosamente una balanza electrónica, utilizando un puente de Wheatstone, un amplificador de instrumentación y una celda de carga para medir peso o fuerza. En las 3 pruebas que se realizaron se concluye que el valor sensado de peso o masa es directamente proporcional al valor de tensión de salida. La calibración de la galga extensiométrica es un proceso muy minucioso puesto que llega a ser muy sensible a variaciones, para esto es necesario recurrir a fórmulas matemáticas para poder hacer uso de una calibración por estimación estadística.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 16 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
•
Fecha:
Grupo Lab. Nº
Fabrizio Flores Sirena
Conclusiones: -
Se analizaron las conexiones de circuito cuarto de puente eléctricas para el rectificador usando el sensor de fuerza y el sensor de fuerzas industrial. Se revisaron los tipos de circuitos para el sensor de fuerza antes de energizar. Se concluye que el valor sensado de peso o masa es directamente proporcional al valor de tensión de salida. Se llega a la conclusiones de la diferencia entre el valor de salida de la configuración de cuarto de puente y semipuente es mínima. Se verificaron los sensores poniendo los diferentes pesos hasta los rangos establecidos, entre los 100 a 500 gramos, dependiendo del sensor de fuerza.
Observaciones •
El valor mostrado en el multímetro al momento de calibrar no era exacto, oscilaba entre un rango de 0.0001. El equipo que se encargaba de convertir la señal de peso a voltios (transductor) se encontraba en mal estado. Se cumplieron con las normas de seguridad usando los EPPs en el laboratorio
JOSE ANTONIO GUTIERREZ RUIZ
OBSERVACIONES -
Se debe energizar el brazo flexible y la celda de fuerza con tensión continua 24dvc. Se debe probar continuidad entre cables, estos pueden estar dañados o haciendo falso contacto al momento de realizar el laboratorio. No se debe aumentar el peso, solo se debe colocar las pesas dadas.
CONCLUSIONES: -
-
-
se logró identificar el principio de funcionamiento de las galgas extensiométricas donde representaba tipo balanza. Se logro realizar la debida conexión de cuarto de puente y medio puente siempre utilizan resistencias, la diferencia es en cuantas galgas se usan em el puente de Wheatstone. Las cedula de carga cumple la función de transformador aplicada sobre esta en una señal de voltaje que se logro medir en mv dc. Se realizo conectar una balanza electrónica, utilizando un puente de Wheatstone, que era el amplificador de la instrumentación y se pudo tener una carga en mv de peso. A través del multímetro vemos cuando no tiene carga el brazo de flexión un mv dc 0, pero al colocar una carga empieza a subir el voltaje y esto depende cuanto de peso se colocará.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 17 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
APLICACIONES: Sensores de Peso y Fuerza en la Industria Automatización Y Control De Procesos Desde el control de la maquinaría utilizada para el ensamblaje de microchips hasta la utilizada para bombear petróleo proveniente de balsas subterráneas, sector de la automatización y el control soluciones de alta calidad para la medición de fuerzas
Cintas Transportadoras Flintec dispone de células de carga monoplato y tipo viga reforzadas para aplicaciones en sistemas de pesaje para cintas transportadoras. El Modelo SB8 a flexión de baja capacidad o el Modelo SB4 de alta capacidad son construidas en acero inoxidable y son completamente soldadas, ofreciendo fiabilidad duradera.
La gama se completa con una extensa línea de accesorios de montaje diseñada para obtener las más altas precisiones en entornos con altas vibraciones.
Procesos De Pesaje
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 18 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
Estas cubren desde envasado a alta velocidad hasta control de nivel en silos. En esta gama de productos incorpora células de carga, hardware, cajas sumas, amplificadores e instrumentos de pesaje.
Vehículos Indu striales Y Agrícolas La maquinaría moderna se está haciendo cada vez más compleja, requiriendo de sensores que permiten operaciones seguras y maximizando la eficiencia. Flintec cubre estas necesidades con una gama de soluciones dirigidas a fabricantes de camiones, maquinaria de construcción, elevadora de equipos y agrícolas
Medicina El sector de los aparatos médicos cubre un amplio campo de aplicaciones y cada vez más los fabricantes se dirigen a Flintec para ser asesorados en la resolución de los retos que suponen la medición de peso y fuerza. Este sector necesita en la mayoría de los casos Soluciones A Medida, debido a que nunca dos dispositivos son idénticos ni trabajan en las mismas condiciones.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 19 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
Maquinaria De Pesaje Nuestra gama cubre construcciones en aluminio, acero para herramientas y acero inoxidable con la opción de elegir el sellado, bien utilizando elastómeros de altas prestaciones o bien tapas soldadas por láser.
Ensayos Y Mediciones Las gamas de Flintec de galgas extensiométricas, células de carga e instrumentación son las ideales para aplicaciones en el sector de ensayos y mediciones. Nuestras células de carga a compresión y a tracción son utilizadas frecuentemente en instrumentos para realizar ensayos tensiles, calibrar probetas y analizar propiedades mecánicas de los materiales.
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 20 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
PROYECTO SEMESTRE
Grupo
Fecha:
Lab. Nº
Sensores de Peso y Fuerza VI
GRUPO
B
FECHA
25
10
2018
LISTA DE MATERIALES
ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DESCRIPCION Juego de pesas de (20,50,100,200 y 500 gramos) Pesas de 1 Kg
UNIDAD CANT. Pza 1 Pza 10
LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS
1 2 3 4 5 6 7 8
Multimetro Fluke Amplificador de Instrumentacion Celda de carga Sensor de fuerza (Brazo de flexion)
Pza Pza Pza Pza
1 1 1 1
COSTO DE MATERIALES
ITEM
UNIDAD
DESCRIPCION
CANT.
PRECIO UNIT. S/.
PRECIO TOTAL S/.
1
Pza
Sensor de industrial (Celda de carga)
1
487.2
487.2
2
Pza
Sensor de fuerza (Brazo de flexion)
1
450.5
450.5
3
Pza
Multimetro Digital Fluke
1
1100
1100
4
Pza
Amplificador de instrumentacion
1
346.5
346.5
5
Pza
Juego de pesas de (20,50,100,200 y 500 gramos)
1
491.7
491.7
Pza
Pesas de 1 Kg
1
368
368
TOTAL S/. 3243.9
07
CONTROL DE PROCESOS
Página 21 / 7
Tema :
Sensores de Peso y Fuerza Departamento de Electricidad y Electrónica
Fecha:
Grupo Lab. Nº
ANEXOS:
Link del video en el laboratorio: https://www.youtube.com/watch?v=T-GWb0BD54U&feature=youtu.be
PRECIOS: https://articulo.mercadolibre.com.pe/MPE-427412710-celda-de-carga-tipo-s-de-5000-kg-_JM https://www.festo-didactic.com/int-es/servicios/printed-media/data-sheets/tecnica-de-lossensores/brazo-de-flexion-sensor-de-fuerza150542.htm? fbi d=aW50LmVzLjU1Ny4xNC4zMi4xMDk1LjUwODc https ://articu lo.mercadolibre.com.pe/MPE-432957511-fluke-multi metro-cnx3000-conexion-wififlukefluke-_JM https ://articu lo.mercadolibre.com.mx/MLM-625771875-amplif icador-de-instrum entacion-ad620 _JM https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-550420336-set-juego-de-pesas-para-calibrar-basculasgrameras-joyeria-_JM https ://articu lo.mercadolibre.com.pe/MPE-433387545-peso-de-calibracion -de-precision -astmclase-4-de-acero-in-_JM
APLICACIONES INDUSTRIALES: https://www.kistler.com/en/products/products-by-applications/ FAJAS INDUSTRIALES: http://www.diniargeo.es/prd/basculas-y-balanzas/visores-de-peso/programaspara-3590e-cpwe/dosificacion-sobre-cinta.aspx VEHICULOS INDUSTRIALES Y AGRICOLAS https://www.flintec.com/es/aplicaciones/vehiculos-industriales-y-agricolas MEDICINA: https://www.flintec.com/es/aplicaciones/medicina AUTOMATIZACION Y CONTROL DE PROCESOS: https://www.flintec.com/es/aplicaciones/automatizacion-y-control-de-procesos PROCESOS DE PEAJE: https://www.flintec.com/es/aplicaciones/procesos-de-pesaje MAQUINA DE PESAR: https://www.flintec.com/es/aplicaciones/maquinaria-de-pesaje ENSAYOS Y MEDICIONES: https://www.flintec.com/es/aplicaciones/ensayos-y-mediciones
N DEL DOCUMENTO
07
