Quais cabos de conexão usar para aplicações de strain gauge elétrico em testes experimentais

Existem muitos cabos disponíveis no mercado que podem ser usados para aplicações de strain gauge.

O sucesso de uma medição depende dos cabos de conexão corretos. Eles não apenas precisam transferir os sinais de medição do sensor para o sistema DAQ, mas também precisam evitar sinais de interferência e resistir ao estresse durante o uso.

Idealmente, o cabo não tem influência na medição da tensão. Na realidade, no entanto, cabos/fios podem ter influência no sinal de medição. Os efeitos dos cabos podem ser minimizados para um nível aceitável. A HBM oferece uma ampla variedade de diferentes cabos de medição e fios trançados de pequena escala para uma ampla gama de aplicações.  Existem alguns pontos importantes a serem considerados ao selecionar o cabo certo para sua aplicação:

Os cabos de múltiplas vias com revestimento de estanho são usados principalmente para aplicações de strain gauges. Normalmente, os condutores de cobre são usados como cabos (padrão mais comum devido à boa relação preço/condutividade).

O sinal de medição de tensão em uma configuração de quarto de ponte é muito sensível:

• Uma tensão de excitação típica para um strain gauge em quarto de ponte é de 2,5 V

• A tensão aplicada ao strain gauge cria uma saída de tensão da ponte relativamente baixa!

(0,000125V para a tensão de 100 µm/m, respectivamente, 0,0025V para a deformação de 2000 µm/m). Isto é visualizado nos gráficos abaixo para uma aplicação de quarto de ponte típica.

Este sinal de tensão medido não deve ser interferido por sinais externos. Esta é a razão pela qual o cabo de medição correto é absolutamente necessário!

Sinal de saída em tensão da ponte com sinal de deformação de 100µm/m:

O revestimento e o isolamento do cabo influenciam a faixa de temperatura à qual eles podem ser expostos. O diagrama a seguir mostra a faixa de temperatura típica dos cabos, dependendo do revestimento.

• Para a maioria das aplicações, os cabos com isolamento de PVC são adequados; eles oferecem uma excelente relação preço/desempenho (até 80 °C)

• Para temperaturas médias, os cabos TPE são uma boa opção (até 150 °C)

• Para temperaturas mais altas, recomendamos o uso de cabos PFA (até 250 °C) ou cabos revestidos com poliimida (> 300 °C)

• Em baixas temperaturas, os cabos padrão podem ficar quebradiços. Isto é especialmente crítico quando eles são usados em ambientes de teste dinâmico. Recomenda-se o uso de cabos com revestimento de PTFE, PI ou fibra de vidro neste caso.

Existem muitos outros requisitos em cabos, como resistência a diferentes fluidos e inflamabilidade. A tabela a seguir fornece uma visão geral dos revestimentos de cabos/materiais de isolamento típicos e sua faixa de temperatura:

• O diâmetro do fio tem uma enorme influência na resistência. A tensão de excitação de uma ponte de strain gauge gera uma corrente que aquece o condutor. Quanto menor o diâmetro, maior o aumento da temperatura no condutor.

• Para minimizar erros, o maior diâmetro possível de fio deve ser usado para minimizar o efeito da resistência do cabo em aplicações de strain gauge e os efeitos térmicos do cabo.

• Em algumas aplicações, são necessários cabos finos para reduzir a inércia/peso ou permitir um pequeno raio de curvatura.

• Os cabos longos do sensor geralmente exigem diâmetros de fio maiores.

Um cabo de pequeno diâmetro deve ser usado no strain gauge para reduzir a quantidade de solda e o estresse parasitário no gauge. No entanto, deve-se levar em consideração que estes fios finos afetam a estabilidade e a sensibilidade do circuito.

• Um terminal de solda pode ser usado como ponto de interseção entre o cabo de medição e o fio de conexão do strain gauge. Este método permite a transição de um cabo de pequeno diâmetro para um cabo com um diâmetro mais grosso:

Strain gauge conectado com a tecnologia patenteada de 4 fios da HBM:

• Geralmente, mantenha o comprimento o mais curto possível para minimizar a interferência térmica e eletromagnética.
• Para longas distâncias, escolha diâmetros de condutor maiores para manter baixa a influência da resistência.
• Se os sinais são transmitidos com alta frequência e CC, também é recomendado um fio de baixa capacitância.

• Conexão à prova de umidade entre o fio e o revestimento protetor.  Portanto, é necessária uma adesão máxima entre o agente de cobertura e o cabo de conexão e a superfície do material
• Os cabos fluoropolímeros devem ser previamente gravados para permitir a vedação adequada do cabo de medição
• Cabos especiais com fita de bloqueio de água são recomendados para submersão na água (entre em contato com a equipe de assistência da HBM)
• Garanta um comprimento mínimo do agente de proteção ao redor do acesso ao cabo para maximizar a distância de fluência e garantir que os pontos críticos sejam selados