Strain Gage Egitim 2015_V2

8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2

1/37

STRAIN GAGE EĞİTİMİ

BİAS MÜHENDİSLİK

HÜSEYİN FIRTINA


2/37


3/37

STRAIN GAGE UYGULAMA ÖRNEKLERİ


4/37


5/37


6/37

STRAIN GAGE ÖZELLİKLERİ

Küçük BoyutHafif / Küçük Hacim

Electriksel, Doğrusal Çıkış Sinyali

Pratikte Sonsuz Çözünürlük

Üst Frekans Limiti >300 kHz

Kullanımı Kolay

Düşük Maliyet


7/37

TEST PROGRAMI

YAPI MALZEMESİ

YÜZEY HAZIRLAMA

YAPIŞTIRICI

STRAIN GAGE

KÖPRÜ

KABLO

KORUYUCU

KAPLAMA

CİHAZ

STRAIN GAGE UYGULAMA BASAMAKLARI


8/37

YüzeyHazırlama

h1h2

R TM

=h12 + h22 ...+ hn2

n(Efektif Pürüzlülük)

Efektif Pürüzlülük için Tavsiye Edilen Veriler

Normal genleme ölçümleri: 1.5 to 3 µmYüksek uzama ölçümleri: approx. 6 µmTransucer uygulamaları: 0.5 to 1.5 µm


9/37

Yapışkan

Strain Gage Taşıyıcı Matris

Strain Gage Grit

t

Nötr eksenGerçek Strain

Görünen Strain

e =6 x F x l

E x w x t2

YAPIŞTIRICI TABAKA KALINLIĞI

F


10/37

STRAIN GAGE

TERMİNOLOJİSİ

d

M a t r i s U z u n l u k

Matris Genişliği

T o p l a m U

z u n l u k

Grit

Uç Döngüsü

YerleştirmeMarkaları

Logo

Grit Geniş


11/37


12/37


13/37

STRAIN DUYARLILIK

NÜMERİK ÖRNEK

120

Genlemeden oluşan direnç değişimi ne kadardır?

R = K x R Gage x e

RGage = 120

K = 2.0

e

= 1000 µm/m

R = 2.0 x 120 x (1000 x 10 -6 ) = 0.24 W = 240 m W


14/37

WHEATSTONE KÖPRÜ DEVRESİBilinmeyen direnç değişimini bulmak için

kullanılan elektriksel devre

U B U D A B

U B = Köprü BeslemeU D = Voltaj Farkı

Diagonal

R1

R4= R

2

R3O zaman ID = 0

Sonuç olarak, A ve B arası voltaj:

U B = 0

R 1 R 2

R 3 R 4

Eğer


15/37

STRAIN GAGE KÖPRÜ DEVRELERİ

Çeyrek Köprü Devresi

Yarım Köprü Devresi

Tam KöprüDevresi

e = ±e e = e1 - e2 e = (e1 - e2) + (e3 - e4

KURAL: Yanyana olan köprü ayakları çıkarılır,

karşı köprü ayakları toplanır.

+ _ e +e e +e

+e

e

e

i.e. gösterilen strain100 µm/m

st rain ok unan

200 µm/mst rain ok unan

400 µm/m

Gerçekte 100 µm/m olan genleme için

farklı köprü şemaları aşağıdakileri gösterir:


16/37

TEMEL STRAIN GAGE GRİT TİPLERİ

TEK EKSENLİ

„T“ -ROZET

3-ELEMANLI

ROZET

TORK/KESME-

ROZETİ

Tek eksenli gerilme alanındabilinen yönde kullanılır

İki eksenli gerilme alanındabilinen yönlerde

Bi l inmeyen ger i lme hal inde

bilinmeyen yönlerde

Millerde tork veya,

kesme kuvveti ölçmek içi n


17/37

STRAIN GAGE HİZASIZLIK

eX = Ölçülecek genleme

eF = Yanlış hizalamadan dolayı

okunan hatalı veri

- eY = Poisso n Genlemesi

- eY = - neX

n = Poisson‘s Oranı


18/37

AKTİF GRİT UZUNLUĞUORTALAMA ETKİSİ

En yüksek Strain

Görünen Strain

grit altındaki

strain değişimi

Strain gage‘den alınan sinyal aktif grit uzunluğu altındaki

genlemenin ortalamasıdır.


19/37

STRAIN GAGE TANIMLAMA SİSTEMİ

Seçme Kriteri & Seçme Adımları

250

Adım 1Aktif Grit Uzunluğu

BG - E A

Adım 2Gage Geometrisi

Adım 3Grit Alaşımı

Adım 4Matris Malzemesi

Opt ion LE

Adım 5Opsiyon (L, E, S, SE, W, etc.)

- 120

Adım 6Electriksel Direnç

120, 350, 1000, etc.

- 06

Adım 7S-T-C-Numarası

(06 = Çelik, 13 = Al, etc.)

(C)

Bakır KaplıLehim Ucu


20/37

KAYNAK YAPILABİLİR STRAIN GAGE

İlk KaynakNoktası

Sabitleme Bantı


21/37

STRAIN GAGE BESLEME

Isı İletkenliği

Hassasiyet

MÜKEMMEL İYİ ORTA KÖTÜ ÇOKKÖTÜAğırAluminyum

veya Bakır

KalınÇelik

İncePaslanmaz

Çelik, Ti

Filled Plast.

Fiberglass

Kompozit

Unfilled

Plastics,

Polystyrene

Yüksek

Orta

Düşük

Yüksek

Orta

Düşük

S T A T İ K

D İ N A M

.

Veri mW/mm 2 (eşittir kW/ m 2)

Normal koşullarda, çelik üzerinde bir strain gage0.8 W per cm 2 grit alanı kadar beslenebilir.

3.1 - 7.8

7.8 - 16

16 - 31

7.8 - 16

16 - 31

31 -28

1.6 - 3.1

3.1 - 7.8

7.8 - 16

7.8 - 16

16 - 31

31 - 78

0.78 - 1.6

1.6 - 3.1

3.1 - 7.8

3.1 - 7.8

7.8 - 16

16 - 31

0.16 - 0.31

0.31 - 0.78

0.78 - 1.6

0.78 - 1.6

1.6 - 3.1

3.1 - 7.8

0.016 - 0.031

0.031 - 0.078

0.078 - 0.16

0.078 - 0.16

0.16 - 0.31

0.31 - 0.78


22/37

S-T-C-NUMARASIS-T-C = S elf- T emperature- C ompensat ion Ölçülen malzeme ile strain gage‘in sıcaklıkla

davranışı

S-T-C

Numara

a

T

10-6 /K

0 - 100 °CMALZEME

Invar (Fe-Ni-Alloy)

Quarz, Fused

Titanium-Silicate

001.4

0.5

0.03

Alumina, Fired

MolybdenumTungsten

03

5.4

4.94.3

Glass

Steel (15-7 MoPH)

Steel (410 SS)

Titanium, Pure

Titanium (6Al-4V)

05

9.2

9.0

9.9

8.6

8.8

BerylliumInconel, Wrought

Cast Iron, Grey

Monel

Nickel A

Steel 1018, 1008

Steel 4340

Steel 17-4 PH

06

11.512.6

10.8

13.5

11.9

12.1

11.3

10.8

S-T-C

Numara

a

T

10-6 /K

0 - 100 °CMALZEME

13

15

Beryllium-Copper 25

Bronze

Copper, 99.9 %

Steel 304 SS

Steel 310 SSSteel 316 SS

09

Aluminum Allyos

2024-T4, 7075-T6

Brass 30-70

Tin

16.7

18.4

16.6

17.3

14.416.0

23.2

20.0

22.7

Magnesium, AZ-31B26.1

Measurements Group strain gage‘leriS-T-C-numarası 50‘ye kadar mevcuttur.

BuaT of 90 x 10

-6 /K‘a karşılık gelir .Pratik nedenlerden dolayı, sadece çok

kullanılan malzemeler verilmiştir .


23/37

ANKASTRA KİRİŞ PROBLEMİ

Hesaplanan Strain

e = µm/m

Ölçülen Strain

e = µm/m


24/37

SİMETRİK KÖPRÜ DEVRESİ

Doğru Kablolama

Bütün teller aynı uzunluktave dirençte

Yanlış KablolamaTeller ayrı uzunlukta. Köprü

dengede değil


25/37

INSULASYON DİRENCİ

R i = Insulasyo n Direnc i

Insulasyon Direnci gage‘e parelel bir direnç gibi davranır.Meydana çıkan direnç değeri her zaman gerçek gage

direncinden düşüktür.120 W Gage

R i Hata Sinyali

59.880 k

598800 k

5.988 M

59.88 M 598.80 M

5.988 G

1000 µm/m100 µm/m10 µm/m

1 µm/m0.1 µm/m0.01 µm/m

350 W Gage

R i Hata Sinyali

174.650 k

1.74650 M

17.465 M

174.65 M 1.7465 G

17.465 G

1000 µm/m100 µm/m10 µm/m

1 µm/m0.1 µm/m0.01 µm/m

Düşük hata sinyali için M

-düzeyindeinsulasyon direnci gerekmektedir


26/37

YAN DUYARLILIKStrain Gage‘ler grit ekseninedik yönde duyarlılığa sahiptir

(TechNote TN-509)

e Eksenel

e Yan

Yan DuyarlılıkStrain Gage Engineering Data Sheet

üzerinde bulunan k t faktörü ile verilir Modern strain gage‘ler için k faktörü

+0.3 % ve -8 % arasında değişir


27/37

STRAIN AKIŞIBir gage uygulamasında strain akışı

YapışkanTaşıyıcı Matris

Gage Grit

Uç DöngüLehim Noktası

Strain Akışı

Yüksek kesme gerilme yoğunlukları

İyi Kablolama

Kötü Kablolama


28/37

STRAIN GAGE KÖPRÜDEVRESİNDEN ÇIKIŞ VOLTAJI

U OUT = U B X 1/4 X N X K X ( e

X 10 -6 ) Volts UB = Köprü Besleme Voltajı N = Köprü Faktörü

K = Gage Faktörüe

= Strain (µm/m)

NUMERİK ÖRNEK; ÇEYREK KÖPRÜ DEVRESİ:

U OUT = 5/4 x 1 x 2 x (1000 x 10 -6 ) = 2.5 mV (kazanç öncesi)

N eşittir:Çeyrek Köprü: 1Poisson Yarım Köprü : 1 +

n

Tam Aktif Yarım Köprü : 2Poisson Tam Köprü : 2 (1 +

n

)

Tam Aktif Tam Köprü : 4


29/37

Ö Ü Ö Ü Ğ


30/37

KÖPRÜ FAKTÖRÜ VE DOĞRUSALLIK

Eksen +e -e Yan

+e

-e

Poisson Tam KöprüKöprü Faktörü N = 2(1 + n)

Non-Linear Circuit

Üst +e -e Alt

Üst +e

Alt -e

Tam Aktif Tam Köprü

Köprü Faktörü N = 4Linear Circuit

Bükülme

Çek./Bas./Bükülme

İ Ö Ü İ


31/37

2-TELLİ ÇEYREK KÖPRÜ DEVRESİ

A

B

C

R C1

R C2

RC1, RC2 = Kablo direnci

R D

R D = R Dummy Köprü Tamamlama direnci

R G = Strain Gage Direnc i

DURUM:

RC1 = RC2; RG = RD

Direnç A-Beşit değilseDirenç B-C

R C1 + R G + R C2 = R D

Asimetrik Köprü Kablosu! Sıcaklık değişimine

çok duyarlı!

R G

İ Ö Ü İ


32/37

3-TELLİ ÇEYREK KÖPRÜ DEVRESİ

A

B

C

R C1

R C2

R D

R G

R D = R Dummy Köprü Tamamlama Direnci

RC1; RC2 = Kablo Direnci

RG = Strain Gage Direnci

DURUM:

RC1 = RC2; RG = RD

Direnç A- B eşit Direnç B-C ise

R D + R C2 = R G + R C1

KÖPRÜ DENGEDE

Köprü sıcaklığaduyarlı DEĞİL

INSTRUMENT

GAGE INSTALLATION


33/37


34/37

SHUNT KALİBRASYONU


35/37

SHUNT KALİBRASYONU

Değeri bilinen bir çıkış sinyali sistemegiriş sinyali olarak verilir. Bu esnada

Wheatstone köprüsünün bir kolundakidirenç değiştirilerek strain gage’nindavranışı incelenir. Bu işleme shunt

kal ibrasyon u denir.

Strain gage direnci

Gage Faktör

Strain

KORUYUCU KAPLAMA


36/37

KORUYUCU KAPLAMA

Strain Gage Lehim Terminali

M-Coat A

M-Coat JM-Coat FA2

Aluminum Foil

MAX & MIN PRINCIPAL


37/37

MAX. & MIN. PRINCIPAL

STRAIN / STRESS HESABI

Strain Gage Egitim 2015_V2

Documents

Transcript of Strain Gage Egitim 2015_V2