Proyecto2_Grupo5

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Resumen—En el informe presentado a continuación se estudian las propiedades y el funcionamiento de una celda de carga. Para lograr dicho propósito se procedió a fabricar la base de la celda, así como el soporte de medición para obtener así, los datos experimentales. Por medio de un microcontrolador (Arduino UNO) se obtuvo el valor de la masa de las medidas, a partir del voltaje amplificado,emitido por el sensor. Se determinó como resultado del proyecto la curva característica de la cual se determinaron la sensibilidad, el error de histéresis y de repetitividad; además del error creep y la precisión y exactitud de la celda de carga.

I. INTRODUCCIÓN

Una celda de carga corresponde a un transductor el cual es utilizado comúnmente para convertir una fuerza en una señal eléctrica. Dichaconversión es indirecta y por lo general se realiza en dos etapas.
Mediante un dispositivo mecánico se observa que la fuerza que se desea medir deforma una galga extensiométrica la cual se encarga de convertir la deformación que sufre en una señal eléctrica.
Por lo general una celda de carga se compone de cuatro galgas extensiométricas, las cuales se encuentran conectadas en unpuente de Wheatstone. La señal eléctrica emitida por la celda es típicamente del orden de milivoltios y requiere de un proceso de amplificación antes de ser trabajada o estudiada.
La salida del transductor tras ser amplificada por el amplificador de instrumentación es procesada por un convertidor analógico/digital el cual al obtener dicha señal le es aplicado algún algoritmo adecuado y seconsigue calcular la fuerza aplicada al transductor.
Existen ciertos tipos de celdas de carga según el principio de medición como por ejemplo las celdas resistivas, en donde se utiliza el principio de la resistividad eléctrica de un material como método de deformación para obtener así una señal de salida. Las celdas piezoeléctricas por otra parte, son aquellas en las cuales al omitirle presiónsobre sus extremos y lograr cierta deformación se encuentran inertes a una caída de voltaje. Dichas celdas de carga pueden ser además analógicas o digitales y, por otro lado, pueden clasificarse en tres tipos principales, las cuales corresponden a celdas de un solo punto, celdas de carga de botón y celdas de carga tipo S.
Una característica esencial de las celdas de carga corresponde a queminimizan el efecto de la temperatura interna. Esto se debe a que los cambios en el circuito causados


por la fuerza son mucho más pequeños que los cambios causados por la variación de la temperatura.

II. Diseños y Cálculos

Se diseñó como base para la celda de carga un prototipo de una tabla de madera a la cual se atornillaría el extremo de soporte de la celda de carga. Por otra parte, parael soporte de medición se optó por utilizar la tapa de una olla arrocera la cual está fabricada de aluminio, sufriendo menos deformación que algún polímero.
Para la primera etapa, se procedió a amplificar la señal producida por el sensor mediante un amplificador de tipo INA125P, tal y como se muestra en la figura que se presenta a continuación:



Fig. 1. Circuito de amplificación de señal.Extraído de: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=276399.0

Por otra parte, para presentar el mensaje en la pantalla se hace uso del mismo microprocesador mediante una programación interna encargada de interpretar el valor del voltaje que ingresa al pin del Arduino y determinar el valor de masa a partir del mismo; llevando un conteo interno de muestras realizadas.
Además, mediante unavariable del programa a la cual se le asignó la señal obtenida de un potenciómetro se logró la implementación de escoger el tiempo de muestreo del circuito a conveniencia del usuario.
Finalmente se procedió a cargar los datos en tiempo real en una computadora para así obtener el gráfico en tiempo real de los valores de voltaje obtenidos.


III. METODOLOGÍA
Instrumentos y Equipo:

Celda de carga 3kg...