Celda De Carga

Capítulo 2

Diseño, modelamiento y construcción de una Balanza electrónica.
En este capítulo se especifican todos los aspectos que hacen posible la construcción
misma de la balanza, se cuenta aquí con los diseños estructurales, los circuitos
eléctricos, electrónicos, el software, las simulaciones, etc..

2.1 Construcción de la balanza
En esta sección se muestra cómo se trabajó con latesis y que tipo de elementos y como
se emplearon para el diseño y la construcción de la balanza. Por motivos de derechos de
autor no se profundiza en ciertos temas pero se explica lo suficientemente claro para que
se comprenda el desarrollo:
2.1.1 Ubicación de la Celda de Carga en la Balanza
Existen varias alternativas para conectar la celda de carga, pero para esta tesis se tomó
directamentela señal del Pin SNS de la celda de carga filtrándola y luego
amplificándola como se muestra en la siguiente figura:

Puntos de apoyo

Celda de Carga

Vigas transmisoras de fuerza

Figura 42 Vista superior de la distribución de puntos de apoyo para las vigas en la estructura de la
balanza.

Fuerzas y direcciones sobre las vigas

Fuerza resultante

Figura 43 Vista superior de ladistribución de las fuerzas sobre las mismas en la estructura de la
balanza.

Fuerza Aplicada a la estructura de la balanza

Fuerza equivalente a la Aplicada
a la estructura de la balanza

Figura 44. Diagrama de distribución de fuerza en una vista lateral de la balanza

La estructura que fue modificada tiene el siguiente funcionamiento, cuando se plica la
presión sobre los lóbuloscolocados en la parte central de la Balanza estos distribuyen la
presión sobre las vigas que se encuentran diagonalmente en la base de la misma, estas
vigas aplican una carga excéntrica sobre la celda de carga mucho menor pero
proporcional a la fuerza mayor que está presente sobre los lóbulos. Esto es debido a que
la celda de carga que está colocada en la balanza es de baja resistencia e incluso sutamaño es mucho menor al de una celda de carga de 450 libras, pero se alcanza una
precisión muy elevada con respecto a dichas celdas de carga.
2.1.2 El Circuito de Filtrado para la señal.
Para el filtrado de la señal es importante tener en cuenta que estamos trabajando con una
celda de carga a la cual se le aplica 5 voltios de corriente continua, se distribuye en +2.5
V y -2.5V entre los dosúnicos pines de alimentación, luego de esto obtenemos en un
Pin llamado SNS la señal que toma la referencia de 0 V entre los dos pines de
alimentación para incrementar el voltaje o para disminuirlo de acuerdo a la cantidad de
presión aplicada sobre la viga, vimos como se produce la variación lineal del voltaje con
respecto a la presión aplicada a la superficie de la estructura.

Balanza+Vcc
SNS
Pin de salida de señal
-Vcc

Figura 45. Diagrama del filtro paso bajo y un símbolo de la balanza.
2.1.3 El Circuito de Amplificado de la señal.
El circuito amplificador de señal emplea integrados con amplificadores operacionales
como es el caso del TL82, los cuales nos permiten amplificar la señal que proviene del
SNS para poder hacer al conversión analógica – digital, de estaforma se consigue que la
señal oscile proporcionalmente al peso desde 0v hasta 5v. La ganancia en este circuito
se calcula mediante la variación del potenciómetro de precisión RV2/(100 II 180)
descrito en la figura 46 y va desde 0 hasta aproximadamente 80 para la salida de U:1B
que es un TL082. Luego se colocan seguidores de tensión para acoplar las impedancias
y listo, tenemos la señalcorrectamente amplificada y acopladas las impedancias.

Figura 46. Diagrama completo del circuito de amplificación.
2.1.4 El Circuito de la Tarjeta Madre.
El circuito de la tarjeta madre esta provisto de un PIC 16F877A el cual se encarga de
hacer todas las operaciones necesarias para:
Adquisición de datos: los cuales provienen del circuito del filtrado y amplificado de la
señal obtenida...