Carga Elétrica: Princípio de Funcionamento & Diagrama

O que é um Sensor de Deformação

Um sensor de deformação é um resistor usado para medir a deformação em um objeto. Quando uma força externa é aplicada a um objeto, ocorre uma deformação na forma do objeto. Essa deformação, seja compressiva ou tensil, é chamada de deformação e é medida pelo sensor de deformação. Quando um objeto se deforma dentro do limite da elasticidade, ele pode se tornar mais estreito e longo ou mais curto e largo. Como resultado, há uma mudança na resistência de ponta a ponta.

O sensor de deformação é sensível às pequenas mudanças que ocorrem na geometria de um objeto. Ao medir a mudança na resistência de um objeto, a quantidade de tensão induzida pode ser calculada.

A mudança na resistência normalmente tem um valor muito pequeno, e para detectar essa pequena mudança, o sensor de deformação possui uma tira metálica fina e longa disposta em um padrão em zigue-zague sobre um material não condutor chamado suporte, como mostrado abaixo, para que possa ampliar a pequena quantidade de tensão em um grupo de linhas paralelas e possa ser medida com alta precisão. O sensor é literalmente colado no dispositivo por meio de um adesivo.

Quando um objeto mostra deformação física, sua resistência elétrica muda e essa mudança é então medida pelo sensor.

Circuito Ponte de Sensor de Deformação

Circuito ponte de sensor de deformação mostra a tensão medida pelo grau de discrepância e usa um voltímetro no centro da ponte para fornecer uma medição precisa dessa desequilíbrio:

Neste circuito, R1 e R3 são os braços de razão iguais entre si, e R2 é o braço reóstato com um valor igual à resistência do sensor de deformação. Quando o sensor não está sob tensão, a ponte está equilibrada e o voltímetro mostra zero. À medida que há uma mudança na resistência do sensor de deformação, a ponte fica desequilibrada e produz uma indicação no voltímetro. A tensão de saída da ponte pode ser amplificada ainda mais por um amplificador diferencial.

Variação da Temperatura do Sensor de Deformação

Outro fator que afeta a resistência do sensor é a temperatura. Se a temperatura for maior, a resistência será maior, e se a temperatura for menor, a resistência será menor. Esta é uma propriedade comum de todos os condutores. Podemos superar esse problema usando sensores de deformação autocompensados de temperatura ou pela técnica de sensor de deformação fictício.

A maioria dos sensores de deformação é feita de liga constantan, que cancela o efeito da temperatura na resistência. Mas alguns sensores de deformação não são de ligas isoelásticas. Nesses casos, um sensor de deformação fictício é usado no lugar de R2 no circuito de sensor de deformação de quarto de ponte, que atua como um dispositivo de compensação de temperatura.

Sempre que a temperatura muda, a resistência muda na mesma proporção nos dois braços do reóstato, e a ponte permanece em estado de equilíbrio. O efeito da temperatura é anulado. É bom manter a tensão baixa para que o aquecimento próprio do sensor de deformação possa ser evitado. O aquecimento próprio do sensor depende de seu comportamento mecânico.

Esta configuração é considerada uma quarto-ponte. Existem duas outras configurações, meia-ponte e ponte completa, que oferecem maior sensibilidade em relação ao circuito de quarto de ponte. Ainda assim, o circuito de quarto de ponte é amplamente utilizado em sistemas de medição de deformação.

Uso do Sensor de Deformação

• No campo do desenvolvimento de engenharia mecânica.

• Para medir a tensão gerada por máquinas.

• No campo de testes de componentes de aeronaves, como: varetas, danos estruturais, etc.

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