Sensores de Força

Sensores de força ou transdutores de força são dispositivos que medem a força aplicada em um objeto.

SENSORES

O que são Sensores de Força?

Os sensores de força são elementos sensores que quando recebem uma força de tensão, compressão ou cisalhamento transformam essa carga em um sinal elétrico. Esses sensores podem ser de várias tecnologias mas duas delas são mais comumente utilizadas dependendo do tipo de medição que pode ser Estática ou Dinâmica:

  • Medição Estática – Tecnologia Strain Gage – Células de Carga destinadas a medições estáticas. Possuem circuito interno em Ponte de Wheastone com extensômetros elétricos. Quando uma força é exercida sobre o corpo, acontece uma micro deformação causando uma compressão ou alongamento dos strain gages  e, portanto, uma mudança em sua resistência. Essa variação de resistência gera um sinal de tensão. Oferecem maior estabilidade de leitura ao longo do tempo.

  • Medição Dinâmica – Tecnologia Piezoelétrica – Sensores de Força destinados a medições dinâmicas. A força é aplicada a um cristal que produz uma carga elétrica proporcional a força aplicada causando uma mudança de carga no nível molecular. Essa carga elétrica é capturada na superfície do cristal e convertida em um sinal de voltagem por meio de um amplificador de carga. A deformação é extremamente pequena, pois o efeito de carga é causado por mudanças dentro da estrutura atômica. Isso permite a realização de estruturas extremamente rígidas com altas frequências naturais. É ideal para capturar eventos de medição muito rápidos ou de alta frequência. Apresentam pequeno desvio de leitura da força quando forças altas são aplicadas.

Com outras tecnologias existem:

  • Sensor de força capacitivo: Funciona com o princípio de mudança na capacitância devido à deformação sob força aplicada. Sensores de força flexíveis nesta categoria são particularmente adequados para aplicações onde é necessária uma medição de baixa força.

  • Sensor de Força Óptica: Mede a mudança na intensidade da luz, frequência ou características de fase devido à força aplicada, tornando-os ideais para aplicações que exigem um alto grau de precisão e exatidão.

  • Sensor de Força Magnética: Mede a mudança no campo magnético devido à força aplicada. Eles são frequentemente usados ​​em ambientes com alta interferência eletromagnética, pois são imunes a tais perturbações.

A utilização de sensores de força é amplamente encontrada em vários segmentos industriais:
Na robótica, em instrumentação para saúde, em automobilística, em máquinas de processo de produção, na indústria aeroespacial, eletro-eletrônicos entre outras.

A escolha do sensor de força depende de vários fatores, como o tipo de força a ser medida (tensão, compressão, cisalhamento), a faixa de força, requisitos de precisão, condições ambientais e o espaço disponível para instalação.