ACTIVIDAD 4
DISEÑO DE LA ETAPA DE ENTRADA Y ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL DE UNA BÁSCULA ELECTRÓNICA INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIONES
POR MATEO MARTÍNEZ GONZÁLEZ CC 1.037.599.954 CURSO: 201455_17
PRESENTADO A INGENIERO SAULO ANDRES
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD CEAD MEDELLÍN ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA - ECBTI 16/04/2015
Elaborado por: Mateo Martínez González
INTRODUCCIÓN
Con la elaboración del siguiente trabajo pretendo dar a conocer todos los conocimientos inmersos en la instrumentación, electrónica y mediciones conocimientos tales como lo son los sensores de medida o galgas extensiométricas constituidas por puentes de wheatstone.Tambien con este trabajo pretendo abordar conocimientos y aplicaciones
sobre
los
amplificadores
instrumentales,
los
microcontroladores
(ARDUINO MEGA 2560) y la toma de muestras de los pesos verificados. Todos conceptos y conocimientos serán aplicados mediante el diseño, diseño de la etapa de entrada y acondicionamiento de señal de una báscula electrónica, esta podrá medir pesos desde 0 gramos a 200 Kilo gramos, peso máximo.
Elaborado por: Mateo Martínez González
CUERPO DEL TRABAJO DISEÑAR LA ETAPA DE ENTRADA Y ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL DE UNA BÁSCULA ELECTRÓNICA ESQUEMA ORIGINAL
ESQUEMA MODIFICADO PARA LA PROPUESTA
Elaborado por: Mateo Martínez González
DESCRIPCIÓN PARTE 1 DEL ESQUEMA – ENTRADA
GALGA EXTENSIOMÉTRICA Una galga
extensiométrica o extensómetro es
un sensor,
para
medir la deformación, presión, carga, torque, posición, entre otras cosas, que está basado en el efecto piezorresistivo, el cual es la propiedad que tienen ciertos materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se le 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 puede ser por el cambio de longitud, el cambio originado en la sección o el cambio generado en la resistividad. Inventado por los ingenieros Edward E. Simmons y Arthur C. Ruge en 1938. La galga extensiométrica hace una lectura directa de deformaciones longitudinales en cierto punto del material que se está analizando. La unidad que lo representa es épsilon, esta unidad es adimensional y expresa el cambio de la longitud sobre la longitud inicial. En su forma más común, consiste en un estampado de una lámina metálica fijada a una base flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto cuya deformación se quiere estudiar mediante un adhesivo, como el cianoacrilato. Según se deforma el objeto, también lo hace la lámina, provocando así una variación en su resistencia eléctrica. Habitualmente una galga extensiométrica consiste en un alambre muy fino, o más comúnmente un papel metálico, dispuesto en forma de rejilla, que se puede unir por medio de soldadura a un dispositivo que pueda leer la resistencia generada por la galga. Esta forma de rejilla permite aprovechar la máxima cantidad de material de la galga sujeto a la tensión a lo largo de su eje principal. Las galgas extensiométricas también pueden combinarse con muelles o piezas deformables para detectar de forma indirecta los esfuerzos.
Elaborado por: Mateo Martínez González
Elaborado por: Mateo MartĂnez GonzĂĄlez
Elaborado por: Mateo MartĂnez GonzĂĄlez
PUENTE DE WHEATSTONE Es un circuito cerrado constituido por una fuente de voltaje, cuatro resistencias-una de ellas desconocida y que se pretende medir- y un dispositivo capaz de medir la corriente o el voltaje presente en las dos terminales de salida del puente. La siguiente imagen muestra el diagrama de un puente de wheatstone:
Al ser un circuito netamente resistivo, conociendo el voltaje de alimentación y el valor de tres (3) de las resistencias conectadas es posible determinar el valor de la resistencia desconocida Rx utilizando análisis de nodos:
Si elegimos resistencias iguales, o sea si hacemos R1=R2=R3, el voltaje de salida será:
Si el voltaje de salida del puente es cero voltios se dice que el puente esta balanceado, y en este caso se puede establecer la siguiente relación entre los valores de las resistencias:
Elaborado por: Mateo Martínez González
Conociendo los valores de R1, R2 Y R3, se puede calcular un valor de rx para el cual el puente se encuentre balanceado o equilibrado:
SIMULACIﾃ誰 Y MONTAJE DEL PUENTE DE WHEATSTONE
Elaborado por: Mateo Martﾃｭnez Gonzﾃ｡lez
SIMULACIﾃ誰 DEL PUENTE EN PROYEUS 8
MONTAJE DEL PUNETE FISICO EN EL LABORATORIO DEL CURSO
Elaborado por: Mateo Martﾃｭnez Gonzﾃ｡lez
FOTOGRAFIAS REALES DE LA GALGA EXTENSIOMETRICA
Elaborado por: Mateo Martínez González
ECUACIÓN Y DIAGRAMA DEL PESO Formula del peso aplicando la ecuación de la recta Y= mX + b donde X es el valor de la conversión análoga a decimal.
DESCRIPCIÓN PARTE 2 – FUENTE DE VOLTAJE ALIMENTACION CIRCUITO. Fuente de poder: marca MAXITECH Power supply: 600W Switching power, Modelo: 330U, Atx 12v (versión 1.3) P4 de 24 pin y SATA. AC INPUT= 110/230 VAC ; 6/3A ; 50/60 Hz DC OUTPUT MAX= +12V; +5V; +3.3V; +5VSB; -12V; -5V 18A; 28A; 14A; 2A ; 0.8A; 0.5A
Elaborado por: Mateo Martínez González
CIRCUITO ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL Acondicionamiento de señal Simulación del circuito en proteus 8
Fotografía , montaje del circuito de la reducción del voltaje de 12 VDC que entrega la fuente de alimentación a 10 VDC que entrega el regulador de voltaje fijo.LM2937 Real montado en la board, y 7810 en la simulación.
Elaborado por: Mateo Martínez González
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL – AMPLIFICADOR INSTRUMENTAL INA 128
Elaborado por: Mateo Martínez González
Montaje en protoboard
Elaborado por: Mateo MartĂnez GonzĂĄlez
DESCRIPCIÓN PARTE 3 – MICROCONTROLADOR
Elaborado por: Mateo Martínez González
EL MICROCONTROLADOR UTLIZADO ES UN ARDUINO MEGA 2560
Elaborado por: Mateo Martínez González
Elaborado por: Mateo MartĂnez GonzĂĄlez
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FOTOGRAMIAS DEL MONTAJE DEL CIRCUITO COMPLETO MONTADO EN PROTOBOARD
Elaborado por: Mateo Martínez González
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ESCRIPCION PARTE 4: TOMA DE MUESTRAS Esta toma de muestras, es decir los resultados de los pesos aplicados a las galgas o sensor de peso , los veremos reflejados mediante el software de administración del microcontrolador arduino mega 2560 , mediante la pantalla del computador.
Elaborado por: Mateo Martínez González
LINK VIDEO MONTAJE DEL CIRCUITO: https://www.youtube.com/watch?v=uBQtAW_POgA
Elaborado por: Mateo Martínez González
CONCLUSIONES
Con la elaboración de este trabajo pude adquirir conocimientos que antes to tenia, conocimientos sobre microcontroladores y ver la gran importancia de estos en lis equipos electrónicos e instrumentales.
También puedo concluir que este tipo de trabajos solo se pueden desarrollar siempre y cuando uno como estudiante tenga un orden de ejecución de las unidades del curso , pues son estas las que forman parte de la base teórica para poder realizar cualquier tipo de equipo instrumental.
También puedo decir a modo experiencia personal que muchas veces las cosas , tareas , actividades en fin , se ven muy difíciles de hacer y de alcanzar pero todo esto depende de cuánto le dediquemos a modo personal para intentar hacerlas y así poder llegar a desarrollarlas y poder hacer una buena entrega de lo deseado.
Fue muy complaciente la forma en que varios personas de diferentes grupos de trabajo colaborativo del curso , aportamos e intercambiamos conocimientos para poder realizar los diferentes puentes propuesto en la actividad práctica.
Hay dos tipos de inteligencia: la ocasional y la del trabajo. La primera depende de la suerte, la segunda es fruto del intercambio de horas por conocimientos".
"Educación es lo que la mayoría recibe, muchos transmiten y pocos tienen" Karl Kraus
Elaborado por: Mateo Martínez González
REFERENCIAS CONSULTADAS
Para la elaboración de este aporte hice un proceso de consulta a varios compañeros de trabajo, los cuales son ingenieros electrónicos y de telecomunicaciones, y los cuales me ayudaron explicándome conocimientos para el desarrollo de este equipo instrumental.
http://es.wikipedia.org/wiki/Galga_extensiom%C3%A9trica
Solé, A. C. (2012). Instrumentación Industrial. 6ª. Edición. Marcombo, S.A.
Ortegon Jairo. (2009). Módulo: “Instrumentación y Mediciones”. UNAD. http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201455/Instrumentacion_AVA/2014 55.pdf
http://www.mantech.co.za/datasheets/products/A000047.pdf
http://web.ing.puc.cl/~mtorrest/downloads/pic/tutorial_pic.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=uBQtAW_POgA
Elaborado por: Mateo Martínez González