Resistor Shunt: Como Medir Corrente Utilizando Resistores de Derivação
Seja bem-vindo a mais um artigo do Dicas de Instrumentação. Se você está no campo, no meio do comissionamento ou da manutenção, e precisa integrar um sinal de corrente em uma entrada de tensão de um CLP, você sabe que o tempo é curto.
Hoje, vamos direto ao ponto para desmistificar o uso do resistor shunt (ou resistor de derivação). Vamos entender como medir corrente com ele, como aplicá-lo em malhas de 4-20mA e quais são os erros de instalação que você não pode cometer na fábrica.
O que é um resistor shunt?
Em resumo, um resistor shunt é um componente de precisão com valor de resistência elétrica conhecido (e geralmente baixo). Ele é instalado em um circuito com o objetivo de desviar (derivar) a corrente ou, mais comumente na instrumentação, de criar uma queda de tensão proporcional à corrente que passa por ele.
Ao invés de tentar medir a corrente abrindo o circuito e colocando um amperímetro em série, nós medimos a tensão em paralelo ao shunt e descobrimos a corrente. Simples e seguro.
Como funciona a medição de corrente utilizando um resistor shunt?
A medição indireta é o grande truque da instrumentação. Como a maioria dos microcontroladores, CLPs e multímetros de painel preferem ler tensão (Volts) em vez de corrente (Ampères), o resistor shunt age como um “tradutor”.
A corrente do circuito passa através do resistor de derivação. Ao passar, ela gera uma pequena queda de tensão nos terminais desse resistor. O medidor lê essa tensão e, como a resistência é fixa e conhecida, ele infere exatamente qual é a corrente que está circulando.
Como calcular a corrente através da Lei de Ohm?
O cálculo do resistor shunt é a base de tudo e utiliza a velha e confiável Lei de Ohm: V = R × I (Tensão = Resistência × Corrente).
Exemplo prático de campo:
Imagine que você tem um shunt de painel elétrico com a especificação de 50 mV / 100 A. Isso significa que, quando passarem 100 Ampères por ele, haverá uma queda de tensão de 50 milivolts.
Qual é a resistência desse shunt?
- R = V / I
- R = 0,050 V / 100 A = 0,0005 Ω (Ohms)
Se você medir 25 mV com seu multímetro nos terminais desse shunt, logo saberá que a corrente circulando é de 50 A.
Como converter 4-20 mA em 1-5 V utilizando um resistor de 250 Ω?
Esta é, sem dúvida, a aplicação mais clássica para quem trabalha com automação. Muitas vezes, você tem um transmissor de campo enviando 4-20mA, mas a entrada do seu cartão analógico só aceita tensão.
A solução? Instalar um resistor shunt 250 ohms de precisão.
Aplicando a Lei de Ohm (V = R × I):
- Para 4 mA (0,004 A): 250 Ω × 0,004 A = 1 Volt
- Para 20 mA (0,020 A): 250 Ω × 0,020 A = 5 Volts
Tabela Prática de Conversão (Resistor de 250 Ω)
Para facilitar seu troubleshooting no painel, guarde esta tabela:
| Sinal do Transmissor (mA) | Porcentagem da Escala (%) | Tensão Medida no Shunt (V) |
| 4 mA | 0% | 1,0 V |
| 8 mA | 25% | 2,0 V |
| 12 mA | 50% | 3,0 V |
| 16 mA | 75% | 4,0 V |
| 20 mA | 100% | 5,0 V |
Como utilizar um resistor shunt em entradas analógicas de PLC?
Para usar o resistor shunt PLC (Controlador Lógico Programável), a ligação é feita em paralelo com os bornes de entrada analógica de tensão do cartão.
Passo a passo de campo:
- Conecte o fio positivo (sinal de corrente do transmissor) no borne positivo da entrada analógica do PLC.
- Conecte o fio negativo (retorno da malha) no borne negativo/comum do PLC.
- Instale o resistor de 250 Ω “jumpeando” os dois bornes (ligando o positivo ao negativo diretamente na entrada do cartão).
- Configure o canal do PLC no software para leitura de 1 a 5V.
Dessa forma, a corrente do transmissor passará pelo resistor, gerando a tensão de 1 a 5V que o cartão do PLC irá ler.
Quais são os principais erros na instalação?
Com a experiência do Dicas de Instrumentação, listamos os erros mais comuns cometidos por técnicos no campo ao tentar usar um resistor de derivação:
1 – Usar resistores com alta tolerância (comuns): Nunca use resistores de carvão de 5% de tolerância para malhas de 4-20mA. Use resistores de precisão (filme metálico), com tolerância de 0,1%. Um erro no valor do resistor gera um erro de leitura direto no PLC.
2 – Esquecer a dissipação de potência: Ao calcular resistor shunt, verifique a potência. Um resistor de 250 Ω em 20mA dissipa 0,1 Watt (P= R X I2). Um resistor de 1/4W (0,25W) atende bem, mas resistores subdimensionados aquecem e mudam seu valor de resistência.
3 – Mau contato nos bornes: O resistor adicionado aos bornes do PLC pode ficar solto se não for bem prensado junto com os cabos ou usando terminais tubulares duplos.
4 – Esquecer a carga da malha (Voltage Drop): O shunt de 250 Ω “rouba” 5 Volts da sua fonte de 24V. Certifique-se de que o transmissor de campo ainda tem tensão suficiente para operar após essa queda de tensão.
Perguntas Frequentes (FAQ)
1. O que acontece se eu usar um resistor de 500 ohms ao invés de 250 ohms?
Se você usar um resistor de 500 ohms em uma malha de 4-20mA, o sinal de tensão gerado será de 2 a 10 V. Muitos cartões de PLC utilizam essa escala (0-10V). Basta ajustar a escala no software do controlador.
2. O resistor shunt pode danificar o transmissor?
Não diretamente. No entanto, ele atua como uma carga resistiva. Se você colocar muitos resistores em série na mesma malha de corrente, a resistência total será maior que a capacidade da fonte, e a corrente máxima de 20mA não será alcançada, “congelando” o sinal.
3. Qualquer resistor pode ser considerado um resistor shunt?
Na teoria sim, pois “shunt” diz respeito à função de derivar/medir. Mas na prática de instrumentação, chamamos de shunt apenas os resistores com alta precisão e baixo coeficiente de temperatura, desenvolvidos especificamente para medição exata.
Gostou deste conteúdo? Deixe nos comentários se você já passou algum sufoco no painel precisando de um resistor de 250 ohms e não tinha nenhum na caixa de ferramentas! Acompanhe o Dicas de Instrumentação para mais soluções práticas do dia a dia industrial.