Post on 07-Aug-2018
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
1/37
STRAIN GAGE EĞİTİMİ
BİAS MÜHENDİSLİK
HÜSEYİN FIRTINA
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
2/37
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
3/37
STRAIN GAGE UYGULAMA ÖRNEKLERİ
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
4/37
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
5/37
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
7/37
TEST PROGRAMI
YAPI MALZEMESİ
YÜZEY HAZIRLAMA
YAPIŞTIRICI
STRAIN GAGE
KÖPRÜ
KABLO
KORUYUCU
KAPLAMA
CİHAZ
STRAIN GAGE UYGULAMA BASAMAKLARI
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
11/37
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
12/37
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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:
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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.
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
20/37
KAYNAK YAPILABİLİR STRAIN GAGE
İlk KaynakNoktası
Sabitleme Bantı
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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 .
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
23/37
ANKASTRA KİRİŞ PROBLEMİ
Hesaplanan Strain
e = µm/m
Ölçülen Strain
e = µm/m
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
24/37
SİMETRİK KÖPRÜ DEVRESİ
Doğru Kablolama
Bütün teller aynı uzunluktave dirençte
Yanlış KablolamaTeller ayrı uzunlukta. Köprü
dengede değil
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
29/37
Ö Ü Ö Ü Ğ
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
33/37
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
34/37
SHUNT KALİBRASYONU
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
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
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
36/37
KORUYUCU KAPLAMA
Strain Gage Lehim Terminali
M-Coat A
M-Coat JM-Coat FA2
Aluminum Foil
MAX & MIN PRINCIPAL
8/20/2019 Strain Gage Egitim 2015_V2
37/37
MAX. & MIN. PRINCIPAL
STRAIN / STRESS HESABI