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Estrutura interna e princípio de funcionamento do sensor de pesagem/tensão

2025-12-23

Estrutura interna e princípio de funcionamento do sensor de pesagem/tensão

Um sensor de pesagem é um dispositivo de medição. Quando submetido a uma força externa, ele gera um sinal elétrico em seu terminal de saída. Os sensores de pesagem do tipo extensômetro são um dos tipos mais comuns, usados para medir o peso. Este artigo apresentará o princípio de funcionamento e as especificações dos sensores de pesagem.

O que é um Sensor de Pesagem?

Um sensor de pesagem é um tipo de transdutor de força. Um sensor é um dispositivo que converte uma forma de energia em um sinal elétrico legível. Especificamente, um sensor de pesagem converte força em uma tensão que pode ser lida por equipamentos eletrônicos. O sensor de pesagem mais comumente usado na vida diária é o tipo extensômetro — ele existe em quase todos os dispositivos de medição de peso.

Como Funciona um Sensor de Pesagem?

Dentro de um sensor de pesagem, há um material resistivo extremamente fino fixado a um substrato flexível. Quando uma força externa atua no corpo do sensor, o substrato flexível se deforma — forçando o material resistivo a se deformar junto com ele. À medida que as dimensões da faixa resistiva mudam, seu valor de resistência também muda.

No entanto, a mudança na resistência é extremamente pequena em relação à resistência total original do material — tipicamente da ordem de 1:100. Isso torna a medição direta do valor absoluto da resistência muito difícil.

Para resolver isso, o material resistivo no substrato flexível é disposto em uma configuração de circuito chamada ponte de Wheatstone (nomeada em homenagem ao seu popularizador, Sir Charles Wheatstone). Esta ponte é uma disposição em forma de diamante de resistores, com um resistor em cada lado (como mostrado no diagrama abaixo).

Como a Ponte de Wheatstone Funciona

Uma tensão de excitação é aplicada em um par das diagonais da ponte em forma de diamante, e o sinal de tensão de saída é lido no outro par de diagonais:

Quando nenhuma força externa é aplicada: Todos os resistores têm o mesmo valor. Cada "braço" da ponte atua como um divisor de tensão, então a tensão de saída de cada braço é igual — resultando em uma saída de 0V (já que os pontos de saída estão no meio dos divisores).
Quando uma força externa é aplicada: O valor de um resistor muda, alterando a tensão em seu braço. Isso cria uma pequena diferença de tensão nos terminais de saída.

Como Usar um Sensor de Pesagem

A tensão de saída do sensor é extremamente pequena e vem de uma fonte de alta impedância (o divisor de resistores). Para ler esta tensão com precisão, é necessário o condicionamento de sinal:

O circuito precisa de alta impedância de entrada (para evitar efeitos de carga no divisor).
Ele precisa de alta rejeição de modo comum (já que a tensão absoluta de cada braço é metade da tensão de excitação).
Ele precisa de alto ganho diferencial (para amplificar a pequena diferença de tensão).

Isso é tipicamente feito com um amplificador de instrumentação (por exemplo, AD620 com um ganho de 100): 1mV de tensão de entrada se torna 100mV de saída. Por exemplo, se a saída de faixa total da ponte for ±25mV, o amplificador emitirá ±2,5V.

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