Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Tecnologia – CT
Departamento de Engenharia de Elétrica
Instrumentação Eletrônica
Prof.: Luciano Fontes
Aluno: João Paulo da Silveira Pinheiro
Natal-RN
maio/2009
Os
medidores
de
deformação
chamados
extensômetros elétricos são dispositivos de medida que
transforma pequenas variações nas dimensões
equivalentes em sua resistência, e são usados entre os
engenheiros de instrumentação.
O seu uso em sistemas de monitoração de
estruturas em tempo real tem demonstrado um grande
potencial técnico de inspeção e manutenção. A
monitoração contínua de diversas variáveis importantes
em obras civis torna realidade a previsão e a detecção
de falhas estruturais em tempo hábil, contribuindo para
a segurança e também para a economia da edificação.
Permitir o domínio de técnicas de instrumentação com
extensômetros elétricos, aquisição de seus dados,
manipulação e interpretação desses dados utilizando
recursos de análise numérica.
• Desengraxamento:
• Limpeza Abrasiva:
•Esquematização das linhas direcionais dos extensômetros:
•Neutralização da superfície:
O extensômetro é baseado no fato de que os metais mudam
sua resistência elétrica quando sofrem uma deformação.
Extensômetro
Classificação de
acordo com o
material resistivo
Classificação de
acordo com o
material de base
Classificação de
acordo com sua
configuração
Fios resistivos
Lâmina
Base de papel
Base de baquelita
Uniaxiais
Biaxiais
Semicondutor
Semicondutor por
difusão
Base de poliéster
Base de poliamida
Multiplos eixos
Padronização
Especial
Sistema de Codificação
A codificação é feita por um conjunto de letras e números que identifica o
extensômetro, conforme suas características.
Fator de Sensibilidade (Gage Factor)
•o valor teórico do Fator de Sensibilidade é K = 2,1
•o valor real apresenta pequenas variações, de lote para lote, em torno do valor
teórico.
No caso de extensômetros de uso em extensometria, o Fator de Sensibilidade
é informado em cada fornecimento, junto com a identificação do lote.
No caso de extensômetros de aplicação voltada à construção de transdutores, o
Fator de Sensibilidade só é informado mediante solicitação.
Sensibilidade do extensômetro à Temperatura:
➔Variação relativa da resistência R dada uma variação
de Temperatura (efeito indesejável)
➔Material condutor varia sua resistividade com a temperatura
➔Técnicas de compensação:
•através de circuitos em ponte de Wheatstone
•Ligas de materiais que possuem baixa variação de resistividade
com a temperatura (Constantan)
** Compensações de Temperatura
Disponíveis:
06 - Para aço;
09 - Para aço inox;
13 - Para alumínio.
Modelos
Material da Base e
Compens. de Temp.
do Filme Metálico
Dimensões
Tam. e Forma da
Grelha
Resistência
(Ohms)
PA TA -
** -
125AA -
350
Grelha
Opções Disponíveis
B; SEN; LEN; EN; S;
L
B; S; L
Total
A
(comprim.)
B
(largura)
C
(comprim.)
D
(largura)
3,18mm
3,18mm
6,35mm
3,18mm
0,125 "
0,125 "
0,125 "
0,125 "
Balanceament
o
Aquisição do Sinal
Amp.
Instrumentação
Amplificador
Somador
Retentor de
pico
Digitalização
CI – ILC7107
Na extensometria várias configurações da ponte de
Wheatstone podem ser adotadas tendo em vista alguns
fatores:
•Simplicidade da montagem
•Custo
•Compensação de temperatura
•Aumento de sensibilidade
•Distância entre extensômetro e instrumentação
Em aplicações de extensômetros utiliza-se uma constante de
proporcionalidade conhecida como Fator de Calibração (Gage Factor),
que varia de 2 a 4 para as ligas mais usuais na fabricação de
extensômetros,. Este parâmetro é baseado na variação da resistência
ocorrida no extensômetro para sua resistência total relacionada com a
variação no comprimento do condutor para seu comprimento unitário,
ou ainda:
Balanceament
o
Aquisição do Sinal
Amp.
Instrumentação
Amplificador
Somador
Retentor de
pico
Digitalização
CI – ILC7107
Balanceament
o
Aquisição do Sinal
Amp.
Instrumentação
Amplificador
Somador
Retentor de
pico
Digitalização
CI – ILC7107
Balanceamento
Aquisição do Sinal
Amp.
Instrumentação
Amplificador
Somador
Retentor de
pico
Digitalização
CI – ILC7107
Balanceamento
Aquisição do Sinal
Amp.
Instrumentação
Amplificador
Somador
Retentor de
pico
Digitalização
CI – ILC7107
Balanceamento
Aquisição do Sinal
Amp.
Instrumentação
Amplificador
Somador
Retentor de
pico
Digitalização
CI – ILC7107
Amp. Instrumental e Somador
Circuitos Integrados
CI5/CI6
741
CI7/CI8/CI10
Lm308
Ci9
LM725
Cl11/CI12/CI13/CI14 CA3130
Transistores
T2
BD263 (BD677)
Capacitores
C1/C2/C3/C4/C5/C6/C7/C8
C9/C10/C13/C16/C17/C20/C
23/C24/C25/C30/C31100nF
C21
560pF
22uF/25V
Trimpots
R24/R27/R48/R49 100K
R9/R29/R33 10K
Diodos
D3 Germânio
D1/D2 Zener 5,1V
Obs: Todos os resistores, salvo indicação
em contrário, têm tolerância de 1%.
Resistores
T3
BD262 (BD678)
T4/T5
BC548
C22
5,6pF
C11/C15/C26/C27/C32/C33 100pF
C12/C14 68pF
C18 1,5nF
C19 47nF
C28/C29 2,2uF 250V MAC
R1/R5 56R 10% 5W
R2/R3/R4/R7/R8/R16/R17/R34/R35/R42/R43 10K
R6 4,7K
R10/R11 100K
R12/R13/R32 14K
R18/R19 1,4K
R14/R25 2,8K
R20/R21/R25 28K
R30 220R 10%
R26 200K (100K)
R28 20K (10K)
R31 24,9K
R23 270R 10%
R22 27R 10%
R36/R37/R44/R45 2,2K
R38/R39 270R
R40/R41 100R
R46/R47 220R
Aquisição do Sinal
Extensômetro PA-13-126AA-350L
Resistores de 350 Ohms
Balanceamento Manual:
Resistores
R1- R20 1K
R21 23,7 K
R22 221K
R23 2M 10%
R24 (Helipot Multivoltas) 20K
5%
Obs: Todos os resistores, salvo
indicação em contrário, têm
tolerância de 1%.
Digitalização
Circuitos Integrados
CI1 ICL7106
Capacitores
C1 100pF
C2 100nF
C3 47nF
C4 10nF
C5 220nF
Resistores
R1 100K
R2 1M 10%
R3 47K 10%
display de 7 segmentos
Bibliografia
TOCCI. Sistemas Digitais
BOYLESTAD. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos
BARRETO JR. E. Conhecendo o extensômetro elétrico de resistência – Manual
Técnico.
Trabalhos Anteriores.
Colaboração: Excel Sensores – www.excelsensor.com.br