Materiais

Os materiais utilizados para o projeto, com detalhamento em relação ao local de compra e preço, seguem no Quadro 1 a seguir:

 Quadro 1 - Tabela de materiais

QUANTIDADE	MATERIAL	PREÇO	LOCAL DE COMPRA
1	EXTENSÔMETRO (Modelo unidirecional simples, PA-TA-, 500BA-, 120 Ohm, 18 mm x 5 mm, nº 13)	R$ 28,80 (unidade) + R$ 50 (frete)	http://www.excelsensor.com.br/
1	BARRA CHATA, DE ALUMÍNIO (1 m x 5 cm x 3 mm)	R$ 10,50	Bahia Ferro (Avenida Santos Dumont, 3672 - Estrada do Coco, Lauro de Freitas - BA, 42700-000)
2	FIOS DE CONEXÃO	-	Material fornecido pelo professor Targino
2	RESISTORES (100 Ohm e 120 Ohm)	-	Material fornecido pelo professor Targino
1	RESISTOR VARIÁVEL	-	Material fornecido pelo professor Targino
2	PILHAS COM SOQUETES	-	Material fornecido pelo professor Targino
1	PROTOBOARD	-	Material fornecido pelo professor Targino
1	BASE DE GRANITO (10 cm x 10 cm x 10 cm) – Feita com 5 paralelepípedos de granito de 10cm x 10cm x 2cm + 1 paralelepípedo de 28 cm x 28 cm x 2 cm como base.	5 paralelepípedos de 10 cm x 10 cm x 2 cm – R$ 5 (pelo corte) 1 paralelepípedo de 28 cm x 28 cm x 2 cm – R$ 14	CPL Mármores e Granitos (Av. Luiz Viana Filho, 12851 - Itapuã, Salvador - BA, 41490-000)
2	PARAFUSOS (de rosca soberba) COM BUCHAS (nº 6)	2 parafusos – R$ 0,20 1 bucha – R$ 0,10	Armazém Buri (Praça Padre Mateus, 40 - Centro, Santo Antônio de Jesus - BA, 44571-350)
1	MASSA PLÁSTICA (Iberê)	R$ 9,95	Ikal Comércio de Parafusos e Ferramentas Ltda (Av. Santos Dumont, 3185 – Terreo Recreio Ipitanga, Lauro de Freitas – BA, CEP: 42700-000)

Postado por Rafaella Mattos

Escolha dos resistores

Caros leitores, nesta semana foram escolhidos os resistores que farão parte do nosso sistema. Em primeiro lugar, foi necessário saber qual o valor da resistência elétrica do nosso extensômetro, que foi no valor de 120 Ω. Em seguida, foi necessário saber quais são os resistores comerciais disponíveis no mercado, como pode ser visto na figura 1:

Fonte: Clubedotecnico

Por meio desta figura, pode-se observar quais são os resistores básicos disponíveis. Para achar outros valores diferentes desses, é necessário a multiplicação desses valores por: 10, 100, 1000 ou 1000000.

Como já foi dito neste blog no post "fundamentação teórica: Ponte de Wheatstone", no nosso circuito, o produto entre a resistência do extensômetro e a resistência do resistor variável, será igual ao produto das resistências entre os outros dois resistores fixos, que nesse caso são esses resistores comerciais. Assim foi escolhido os valores de resistência de 100 Ω e 100 Ω, no qual o seu produto é igual a 10000 Ω. Desse modo, o valor da resistência variável será , visto que:

    100x100= 83,33x120

Contudo, há um problema a ser solucionado. Como o valor da resistência do extensômetro não é preciso, e este tem uma faixa de erro, pode ser que na pratica não haja tal igualdade entre as multiplicações. Para solucionar tal aspecto, irá ser mudado o valor da resistência variável para ocorrer a igualdade. Desse modo, conclui-se que esses valores de 120 e 83,33 ohms será uma base para o valor ocorrido na pratica.

Referências:

Figura 1: Clube do tecnico, Eletrônica. Disponível em:<http://clubedotecnico.com/area_vip/apostilas/eletronica_industrial/ea-201-apostila_eletronica_basica.pdf>. Acesso em 20 de abril de 2017


Postado por Tiago Lobo Oliveira

Fundamentação Teórica: Extensômetro

Caros Leitores,

Essa postagem é dedicada a elucidar como funciona um Extensômetro e qual a finalidade dele para o nosso projeto.

Extensômetro, ou Strain Gauge (SG), é um dispositivo cuja resistência elétrica varia proporcionalmente a quantidade de deformação nesse dispositivo. O Strain Gauge metálico é o mais comum e consiste em um fio muito fino organizado em um padrão de grade. Esse padrão maximiza a quatidade de fio que está sujeito a deformação. Essa grade é presa a uma fina camada isolante e flexível chamada de carrier, que é acoplada a peça que será analisada. E então, a deformação sofrida pela peça será transferida para o SG, gerando uma variação linear da resistência do dispositivo. (National Instruments Corporation, 1998). Esse tipo de extensômetro pode ser visto na Figura 1:

Figura 1: Strain Gauge

Fonte: http://elektron.pol.lublin.pl/elekp/ap_notes/NI_AN078_Strain_Gauge_Meas.pdf

Segundo (HIBBELER, 2010), a deformação é definida como o alongamento ou contração de um segmento de reta por unidade de comprimento. Com isso, a deformação pode ser dada pela seguinte equação:

Sendo que Lf é o comprimento após a deformação e Li é o comprimento inicial do corpo.

A propriedade do Strain gauge de variar sua resistência proporcionalmente a deformação provem da sua microestrutura. Sabendo que esse dispositivo é composto de um grande fio que foi organizado em formato de uma grade, ao ser alongar esse fio, sua área da seção transversal é comprimida, aumentando, assim, a sua resistência elétrica. Em contrapartida, ao ser comprimido a área da seção transversal irá aumentar, reduzindo assim, a resistência elétrica. Esse conceito pode ser visualizado pela Segunda Lei de Ohm, que, segundo (TIPLER, 2000), a resistência que um condutor pode exercer devido a uma passagem de corrente elétrica depende do material que este é feito, do seu comprimento e da área de sua seção transversal. Sendo que, quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência e quanto maior a área, menor a resistência. Dessa maneira, obteve-se essa segunda lei, que define que a resistência de um material é dada por: 

Sendo que ρ (rô) é a resistividade do material, L o comprimento e A a área do mesmo.

Um valor que mede a sensividade do extensômetro a deformação é chamado de gauge factor (GF), que é definido como a proporção entre a mudança fracional da resistência sobre a deformação sofrida. (National Instruments Corporation, 1998). Logo, tem-se que:

Normalmente os valores do GF são próximos de 2. 

Para o nosso projeto, essas teorias serão importantes para criar uma relação entre a deformação sofrida pelo extensômetro com a variação da resistência utilizando o gauge factor do extensômetro adquirido. Criando essa relação será possível, posteriormente, criar uma relação entre variação da resistência do extensômetro com a deformação da barra devido ao peso aplicado a ela.

Referências:

-TIPLER, Paul A; MOSCA, Gene. Física para Cientistas e Engenheiros Vol.2 - Eletricidade e Magnetismo, Óptica 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2000.

-National Instruments Corporation. Strain Gauge Measurement – A Tutorial. Disponível em: <http://elektron.pol.lublin.pl/elekp/ap_notes/NI_AN078_Strain_Gauge_Meas.pdf>. Acessado em: 14 de Abril de 2017

Postado por Victor Improta Moreira

Fundamentação teórica: Ponte de Wheatstone

Saudações leitores,

A fim de avaliar as tensões de flexão em barras, a equipe utilizará uma ponte de Wheatstone. Sendo assim, é necessário, primeiramente, entender o que é e como funciona a ponte para então saber aplicá-la da forma correta a atender nosso objetivo.

A ponte de Wheatstone é um circuito composto por 4 resistores, sendo dois conjuntos em paralelo de 2 resistores em série. Em paralelo com esses conjuntos é conectado um galvanômetro. A Figura 1 representa uma ponte de Wheatstone.

Figura 1: Ponte de Wheatstone

Fonte: YOUNG, 2009, p. 199

A primeira lei de Kirchhoff, chamada de lei das malhas, foi introduzida no Capítulo 24. Esta lei segue diretamente da presença de um campo conservativo.* Dizer que um campo é conservativo significa dizer que

                                                                                                                                                                      (25-27)

                                             

onde a integral é calculada em qualquer curva fechada C. As variações no potencialeestão relacionados por. Portanto, a Equação 25-27 significa que a soma das variações no potencial (a soma dos) em qualquer trajetória fechada é igual a zero. (TIPLER, 2009)

A segunda lei de Kirchhoff, chamada de lei dos nós, segue da conservação de carga. A figura 25-26 mostra a junção dos fios conduzindo correntes I₁, I₂ e I₃. Como a carga não é criada nem acumulada neste ponto, a conservação de carga conduz à lei dos nós que, para este caso, é

                                                                                                                                 (25-28)

                                    

(TIPLER, 2009)

Para cada conjunto, a resistência de cada um desses resistores pode ser conhecida com precisão. Com as chaves K₁ e K₂ fechadas, fazemos variar essas resistências até que a corrente indicada no galvanômetro seja igual a zero; dizemos, então, que a ponte está equilibrada. (YOUNG, 2009)

Analisando a Figura 1 e aplicando a segunda lei de Kirchhoff, é possível concluir que a corrente que passa no trecho ab é a mesma que passa no trecho bd; analogamente, a corrente que passa no trecho ac é a mesma que passa no trecho cd. Aplicando a primeira lei de Kirchhoff, têm-se

                                                                                                          (1)
                                                            (2)

                                            

dividindo (2) por (1)
                                                                                  

                                                                                                                                                                      (3)

                                                

Se (3) for satisfeita, a ponte está em equilíbrio. Para verificar essa condição, nosso professor de Física C prática, Targino Amorim, nos desafiou a montar uma ponte utilizando uma placa de montagem, uma fonte de tensão variável, um multímetro, 4 resistores com lâmpadas acopladas e cabos para ligação. Após a montagem, ligamos a ponte numa fonte de 10V e foi possível ver as lâmpadas acesas. A tensão medida com o multímetro marcava zero e a lâmpada do resistor ligado em paralelo com o multiteste não acendeu. Com isso, concluímos que a ponte estava equilibrada.  Na Figura 2 e 3, pode-se ver os dois circuitos montados pela equipe.

Figura 2: Circuito I

Fonte: Própria

Figura 3: Circuito II

Fonte: Própria

Bem, agora que já sabemos o que é e como funciona a ponte de Wheatstone, é possível adapta-la ao nosso projeto. Nele, iremos substituir dois resistores de intensidade conhecida por um extensômetro e um resistor variável. Quando a barra fletir, o extensômetro terá seu comprimento alongado, e consequentemente, o valor da sua resistência mudará. Com o auxilio do resistor variável, podemos ajustar sua resistência até a tensão indicada no multiteste ser zero, equilibrando desta forma a ponte. Na figura 4 podemos ver a representação da ponte de Wheatstone que será utilizada no projeto, onde o R₁ é um resistor variável.

Figura 4: Ponte de Wheatstone utilizada no projeto

Fonte: https://morf.lv/strain-gauge-based-weight-sensor-load-cell

Postado por Pedro de Alcantara Almeida Neto