O que é um transdutor de força?
Um transdutor de força converte forças medidas que representam força, peso e pressão em sinais de saída transmitidos. Esses sinais podem ser enviados para indicadores, controladores ou sistemas de aquisição de dados conectados aos computadores. A maioria dos transdutores de força possui saídas analógicas ou digitais, pneumáticas ou hidráulicas, dependendo das necessidades da aplicação. Um transdutor de força pode ser tão pequeno quanto a cabeça de um alfinete, medindo um mero grama de força (1/28 de uma onça) ou tão grande quanto uma coluna de ponte, medindo centenas de toneladas (1 tonelada equivale a 909 kg ou 2000 libras) .
Os primeiros transdutores de força eram hidráulicos. Cilindros, foles ou diafragmas convertem forças em sinais de pressão que são lidos nos indicadores. Uma vantagem da hidráulica é que os indicadores em diferentes locais na mesma linha permitiram que várias pessoas obtivessem e usassem as informações simultaneamente. Outra é que o sistema hidráulico é um sistema inerentemente vedado, tornando-o geralmente resistente, confiável e impermeável à água e outros contaminantes.
Posteriormente, os sistemas de transdutores de força com saídas pneumáticas entraram em uso, o que permitiu fácil integração nos sistemas de controle de processos pneumáticos usando a convenção de saída universal de 3-15 psi. Muitos usuários de sistemas hidráulicos apenas instalaram um transmissor de pressão pneumático no tubo hidráulico a partir do transdutor de força hidráulico já instalado. Os transdutores de força pneumáticos também foram amplamente utilizados para controlar diretamente os freios de tensão do enrolamento em máquinas de laminação na indústria de papel.
Os avanços na arte dos sensores de strain gauge desde a década de 1950 mudaram a maneira como as forças seriam medidas. O elemento sensor foi baseado na relação entre resistência elétrica e alongamento, torção ou outra distorção física de um fio de filamento condutor, folha ou filme fino a partir de sua posição normal de repouso. Quando esses condutores foram ligados a vigas, pinos, eixos ou placas, eles permitiram a implementação de sistemas de transdutores de força altamente precisos, repetíveis e robustos, chamados células de carga. Eles seriam aplicados a todas as áreas da empresa humana, desde indústria e comércio a transporte, assistência médica, pesquisa científica e eletrônicos pessoais. Eles são usados em caixas de pesagem, balanças e para medições médicas, como pressão arterial.
Os sistemas de transdutores de força baseados em sensores de extensômetro ou células de carga são geralmente baratos de produzir. Eles incluem excitação de tensão para o sensor e o circuito da ponte de balanceamento, uma seção do amplificador, escala e condicionamento eletrônico para a saída. As saídas analógicas podem variar de tensões de corrente contínua (CC) que predominam em aplicações científicas, médicas e de defesa, a saídas de corrente CC padrão de 4-20 miliamperes para sistemas de controle industrial. Os transdutores de força conectados diretamente a computadores e multiplexadores podem incorporar interfaces seriais RS-232, conexões Universal Serial Bus (USB) e estradas de dados industriais, como Modbus®. As balanças de alimentos nas cozinhas dos dieters ou nos manômetros digitais dos chaveiros incorporam transdutores de força em miniatura com simples monitores de cristal líquido (LCDs).