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Instrumentação 
eletroeletrônica
Circuitos em sistemas de 
medição
Prof. Giancarlo Michelino Gaeta Lopes
• Unidade de Ensino: 2
• Competência da Unidade: Conhecer e ser capaz de 
aplicar os principais tipos de circuitos empregados em 
sistemas de medição. 
• Resumo: Apresentar a ponte de Wheatstone, 
configurações de amplificadores e formas atenuação 
de ruído.
• Palavras-chave: Ponte de Wheatstone; Amplificador 
de instrumentação; blindagem.
• Título da Teleaula: Circuitos em sistemas de medição
• Teleaula nº: 2
Contextualização
• Quais circuitos podem ser utilizados para o 
condicionamento de sinais?
• Como os principais tipos de sensores 
funcionam?
• Quais os tipos de sinais que podem ser 
encontrados nas saídas do sensores?
Ponte de 
Wheatstone
• Como converter a variação de resistência de um 
sensor em uma variação de tensão?
• Problema do divisor resistivo: grande interferência 
da alimentação;
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
• Analisando o circuito:
�� = �� � �� − �� � ��
�� =
��
�� + ��
� �� −
��
�� + ��
� ��
Ponte de Wheatstone
�� =
��
�� + ��
−
��
�� + ��
� ��
• Para a saída nula:
��
�� + ��
=
��
�� + ��
�� � �� + �� = �� � �� + ��
���� + ���� = ���� + ����
���� = ����
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
• Configurações da ponte de Wheatstone:
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
• Configurações para o ajuste da ponte 
• Conexão a três fios:
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
• Configuração para aplicar um ganho a tensão 
de saída:
Fonte: Teixeira (2017, p.64).
Situação-problema
• Você e sua equipe de trabalho foram 
requisitados para executar o projeto de uma 
célula de carga para uma empresa de 
construção civil;
• A empresa em questão precisa medir a tensão 
mecânica em uma célula de carga do tipo viga 
engastada;
Fonte: adaptada de Balbinot e Brusamarello (2011b, p. 123)
Resolvendo a situação-problema 
• O projeto de uma célula de carga pode ser 
dividido em duas partes: mecânico e elétrico;
• Para a medição será utilizado um extensômetro:
• Deformação do sensor gera uma pequena variação de 
resistência elétrica;
• Normalmente se utiliza uma ponte de 
Wheatstone para a medição com o extesômetro;
Fonte: Balbinot e Brusamarello (2011b, p. 112)
Fonte: Balbinot e Brusamarello (2011b, p. 123)
• Para aumentar a sensibilidade, podem ser 
utilizados vários extensômetros:
��
��
=
��
�� + ��
−
��
�� + ��
Fonte: Balbinot e Brusamarello (2011b, p. 128)
• Como �� = �� = �� = �� = ��:
��
��
=
�� + �
�� + � + �� − �
−
�� − �
�� − � + �� + �
��
��
=
2 � �
2 � ��
=
�
��
��
��
=
�
��
� 1000 [mV/V]
Fonte: Balbinot e Brusamarello (2011b, p. 128)
Circuitos de 
condicionamento 
básicos
• O condicionamento do sinal de um sensor é 
feito majoritariamente com a utilização de 
arranjos utilizando amplificadores operacionais;
• Os circuitos mais utilizados são:
• Amplificador Inversor e não-Inversor;
• Somador e subtrator;
• Diferenciador;
• Filtros ativos.
• Amplificador Inversor
• Amplificador Não-Inversor
2
1
   v
R
A
R
 
2
1
1V
R
A
R
 
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
• Somador Inversor
• Somador Não-Inversor
1 2
0
1 2
R   i i
V V
V
R R
 
    
 
3 22 4 1
1 3 4 3 4
  1 iio
R VR R V
V
R R R R R
  
     
  

 

Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
• Amplificador subtrator
• Os circuitos somador e subtrator são muito 
utilizados para aplicar um offset ao sinal;
Fonte: o autor.
4
1 2
1 1 4
3 3
2
  1o i i
R R R
V V V
R R R R
   
       
  



CMRR (Razão de Rejeição do Modo-Comum)
• Indica o desequilíbrio entre os ganhos de 
entradas dos amp-ops;
• É a quantidade de vezes que o ganho de tensão
diferencial é maior que o ganho de tensão do 
modo comum, intrínseco aos AmpOp’s.
������ = 20 � ���
����
����
 [��]
• Quanto maior o CMRR, menor será a 
interferência na medição.
• Qual o valor de Vout?
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
Aterramento e 
blindagem
• Ruídos: são sinais indesejados que interfere em 
uma medida.
• Modos de Infiltração de Ruído:
• Ruído de Modo Série: atua em série com a tensão de 
saída do transdutor, podendo ocasionar erros 
significativos na saída de medição;
• Ruído de Modo Comum: não tão grave porque atua
igualmente nos condutores;
• Cabos precisam ser escolhidos com cuidado, pois 
podem atuar como antena, irradiando o ruído.
• Acoplamento 
Resistivo:
• Acoplamento 
Capacitivo:
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 152)
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 153).
• Acoplamento Indutivo: mais comum de acontecer, 
e se dá quando o cabeamento é longo e são 
dispostos cabos de alimentação e sinal, um ao 
lado do outro. 
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 153).
• Redução do acoplamento elétrico
• Acoplamento por impedância de terra:
• Aterramento em dois pontos: por 
optoacoplador e por transformador;
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 154)
Fonte das imagens: adaptada de Aguirre (2013, p. 155).
• Redução do acoplamento elétrico
• Cabo de Guarda;
• Plano de terra para o 
circuito digital;
• Trilha de terra para 
a parte analógica;
• Quando mistas, 
conectar o terra 
em apenas um 
ponto.
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 155).
Fonte: Teixeira (2017, p.104).
• Blindagem para reduzir o acoplamento 
capacitivo – de baixa resistência e indutância.
• Par trançado: reduzir acoplamento indutivo.
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 156). 
Fonte: adaptada de Aguirre (2013, p. 157) .
Situação-problema
• Você faz parte da equipe técnica de uma 
empresa que oferece soluções de medição;
• Foi requisitada a instalação de todo o circuito 
de instrumentação de uma célula de carga;
• Quais cuidados você deve tomar para evitar 
amplificar sinais de tensão indesejados, como 
os ruídos? 
Resolvendo a Situação-Problema
• Para atenuar o ruído:
• Blindagem de guarda;
• Aterrar a ponte na estrutura da célula de 
carga e conectar na blindagem de guarda;
• Grupo de condutores para cada sinal;
• Utilizar par trançado.
• Montagem proposta:
Fonte: Balbinot e Brusamarello (2011a, p. 185).
Circuitos de 
condicionamento 
avançados
Condicionamento de sensor capacitivo
• O período do sinal de saída é 
proporcional a capacitância 
medida:
Fonte: França (2018, p.101).
Fonte de corrente constante
• Mantem o fornecimento de corrente 
constante independente da carga;
• Necessidade de fonte de tensão estável;
3
3 3
R CC REF
SAÍDA
V V V
I
R R

 
Fonte: o autor.
Circuito de condicionamento para termistor
• Termistor  varia a resistência com temperatura.
Fonte: o autor.
• Circuito conversor temperatura em frequência;
Fonte: França (2018, p.80).
Amplificador de instrumentação
• Serve para elevar a impedância de entrada do 
amplificador diferencial e aplicar altos ganhos;
�� =
��
��
1 +
2��
��
� (���
� − ���
� )
Fonte: https://goo.gl/gZSR9H.
Condicionamento para extensômetro
• Circuito baseado em uma ponte de 
Wheatstone:
Fonte: o autor.
Recapitulando
• Ponte de Wheatstone;
• Circuitos de condicionamento;
• Aterramento;
• Blindagem;