Diferentes condições de medição, faixas e materiais utilizados na construção de um sensor levam a uma variedade de projetos de sensores de pressão. Muitas vezes é possível converter pressão para alguma forma intermediária, como deslocamento, detectando a quantidade de deflexão em um diafragma posicionado em linha com o fluido. O sensor então converte esse deslocamento em uma saída elétrica, como tensão ou corrente. Dada a área conhecida do diafragma, você pode então calcular a pressão. Os sensores de pressão são encapsulados com uma escala que fornece um método de conversão para unidades de engenharia.
Os três tipos mais universais de transdutores de pressão são a ponte (baseada em strain gage), capacitância variável e piezoelétrica.
Baseada em ponte
De todos os sensores de pressão, os sensores de ponte de Wheatstone (baseados em strain gage) são os mais comuns porque oferecem soluções que atendem a restrições de precisão, tamanho, robustez e custo variáveis. Os sensores baseados em ponte podem medir pressão absoluta, manométrica ou diferencial tanto em aplicações de alta como de baixa pressão. Eles usam um strain gage para detectar a deformidade de um diafragma submetido à pressão aplicada.
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Figure 2. Secção transversal de um sensor de pressão típico baseado em ponte
Quando uma alteração na pressão provoca o desvio do diafragma, é induzida uma alteração correspondente na resistência do strain gage, que pode ser medida com um sistema DAQ condicionado. É possível ligar strain gages de lâminas diretamente a um diafragma ou a um elemento que esteja conectado mecanicamente ao diafragma. Os strain gages de silício também são usados às vezes. Para este método, você grava resistências em um substrato à base de silicone e usa fluido de transmissão para transmitir a pressão do diafragma para o substrato.
Sensores de pressão capacitivos
Um transdutor de pressão de capacitância variável mede a variação de capacitância entre um diafragma metálico e uma placa metálica fixa. A capacitância entre duas placas metálicas muda se a distância entre essas duas placas mudar devido à pressão aplicada.
Figure 3. Transdutor de pressão de capacitância
Sensores de pressão piezoelétricos
Sensores piezoelétricos dependem das propriedades elétricas dos cristais de quartzo ao invés de um transdutor de ponte resistiva. Estes cristais geram uma carga elétrica quando eles são deformados. Os eletrodos transferem a carga dos cristais para um amplificador embutido no sensor. Estes sensores não requerem uma fonte de excitação externa, mas são susceptíveis a choques e vibrações.
Figure 4. Transdutor de Pressão Piezoeléctrico
Sensores de Pressão Condicionados
Sensores que incluem circuitos integrados, tais como amplificadores, são referidos como sensores amplificados. Estes tipos de sensores podem ser construídos usando transdutores à base de ponte, capacitivos ou piezoelétricos. No caso de um sensor amplificado baseado em ponte, a própria unidade fornece resistências de completação e a amplificação necessária para medir a pressão diretamente com um dispositivo de DAQ. Embora a excitação ainda deva ser fornecida, a precisão da excitação é menos importante.
