Entendendo Transdutores de Baixa Pressão: Função, Design e Aplicações

Um transdutor de pressão é dispositivo de medição que converte pressão aplicada em sinal elétrico. Geralmente, transdutor de pressão consiste em duas partes: material elástico que deforma sob aplicação de pressão e parte elétrica que detecta esta deformação.

Como Transdutores de Baixa Pressão Funcionam

Dependendo da faixa de pressões a serem medidas, o material elástico recebe diferentes formas e tamanhos, como tubo bourdon, pistão, diafragma e foles. O mais comum entre eles é o diafragma.
Três tipos diferentes de dispositivos elétricos podem ser anexados a este material elástico para fazer transdutores de pressão. Estes incluem tipos resistivos, capacitivos e indutivos.

• Transdutores de pressão resistivos usam extensômetros (strain gauges), colados ao material deformável. Qualquer mudança na deformação causa mudança na resistência elétrica de cada extensômetro, que pode ser medida por ponte de Wheatstone.
• No tipo capacitivo de transdutores de pressão, mudança de pressão é medida por mudança de capacitância entre duas placas de capacitância. Uma placa colada ao lado deformável do material elástico enquanto outra é colada à superfície não pressurizada.
• Em transdutor de pressão indutivo, deformação do material elástico é usada para fornecer movimento linear de núcleo ferromagnético. Este movimento linear variará a corrente AC induzida.

Medição de Baixa Pressão

Entre os diferentes transdutores de pressão discutidos, manômetro Bourdon, manômetro diafragma piezoresistivo e manômetro diafragma capacitivo são adequados para medir pressões de vácuo baixas. Manômetro Bourdon mede aproximadamente na faixa de 0–1000 mbar, enquanto manômetros diafragma medem na faixa de 0,1–1000 mbar.
Para pressões muito baixas, existem outros tipos de transdutores disponíveis, baseados em outros princípios. Estes incluem manômetro Pirani, termopar e manômetro de ionização.
As duas primeiras técnicas baseiam-se na taxa na qual calor é perdido de um filamento aquecido colocado em ambiente de baixa pressão. Esta perda de calor depende do número de moléculas de gás por unidade de volume.

• Manômetro Pirani — Este mede temperatura do filamento medindo resistência do filamento. Medição de resistência é feita com ajuda de circuito de ponte Wheatstone. A relação entre resistência e pressão aplicada é altamente não-linear.
• Termopar — Neste tipo de transdutor de pressão, termopar é anexado ao filamento aquecido para medir sua temperatura. Para temperatura de referência no termopar, temperatura ambiente é usada. A tensão de saída do termopar varia não-linearmente com pressão do gás.
• Manômetro de ionização — É altamente útil para medir pressões muito pequenas na faixa de 10⁻³ atm a 10⁻¹³ atm. Aqui, o gás, cuja pressão deve ser medida, é ionizado com ajuda de filamento aquecido. A corrente é medida entre dois eletrodos na região ionizada, que depende da pressão do gás, porque o número de íons por unidade de volume depende da pressão do gás.

Relação Corrente versus Pressão é Linear

Medição de baixa pressão é usada em aplicações como:

• Em áreas médicas — Nebulizadores, Espirômetros, etc.
• Em Indústrias — Controle HVAC, pressão estática de dutos, etc.

Interesse crescente no mercado aborda material dentro de transdutores de pressão:

• Mercúrio é contido em alguns para conduzir sensoriamento de pressão à saída elétrica. Em muitos estados, mercúrio é substância proibida, embora não seja aplicado ou, em alguns casos, é mantido em equipamentos existentes que podem usar mercúrio mas proíbe em novos produtos.
• Segunda substância é NaK (sódio-potássio) usado no lugar de mercúrio no transdutor. NaK lançará faísca se exposto ao ar (oxigênio). Em ambientes onde inflamabilidade é alta, isso é perigo.
• Existe novo produto no mercado agora que tem diafragma muito mais espesso (estendendo vida) e vem com garantia mais longa que outros produtos. Não tem enchimento e faz seu trabalho por eletrônica.

É nosso entendimento que pressão de mercado eventualmente tornará tanto mercúrio quanto NaK inaceitáveis entre clientes daqueles que fabricam produtos com equipamentos utilizando esses sensores.

Ligue para 800-844-8405 para mais informações sobre transdutores de pressão.