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SENSORES

DISCIPLINA DE MATERIAIS ELÉTRICOS

ALUNOS: André SatoÉrico NoéLeandro Percebon

Indrodução

SENSORES são dispositivos que mudam seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que indica esta grandeza. Quando operam diretamente, convertendo uma forma de energia em outra, são chamados transdutores. Os de operação indireta alteram suas propriedades, como a resistência, a capacitância ou a indutância, sob ação de uma grandeza, de forma mais ou menos proporcional.

Funções dos Sensores

substituir a medição manual com eficiência, certeza e rapidez.O sinal de um sensor pode ser usado para detectar e corrigir desvios em sistemas de controle (SC), e nos instrumentos de medição, que freqüentemente estão associados aos SC de malha aberta (não automáticos), orientando o usuário.

Características

Linearidade:Linearidade: É o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física. Quanto maior, mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo. Os sensores mais usados são os mais lineares, conferindo mais precisão ao SC. Os sensores não lineares são usados em faixas limitadas, em que os desvios são aceitáveis, ou com adaptadores especiais, que corrigem o sinal.Faixa de atuaFaixa de atuaçção:ão: É o intervalo de valores da grandeza em que pode ser usado o sensor, sem destruição ou imprecisão.

Tipos de Sensores

1. Sensores de temperatura: possui elemento que, conforme sua temperatura évariada produz um sinal elétrico. Para processos industriais ou comerciais,como a refrigeração de alimentos e compostos químicos, fornos de fusão, destilação fracionada, usinas nucleares.

Sensores de Temperatura

O NTC (Negative Temperature Coeficient, Coeficiente Negativo de Temperatura), tem resistência inversamente proporcional àtemperatura. Ele é feito de compostos semicondutores, como os óxidos de ferro, magnésio e cromo. Devido a seu comportamento não linear, o NTC é utilizado numa faixa pequena de temperaturas, em que a curva é próxima de uma reta.


O PTC (Positive Temperature Coeficient) tem resistência proporcional à temperatura, e atua numa faixa restrita. A variação da resistência é maior que a de um NTC, na mesma faixa. Seu uso é mais freqüente como sensor de sobretemperatura, em sistemas de proteção, por exemplo, de motores.


O DIODO comum de silício, polarizado diretamente com corrente de 1mA, tem queda de tensão próxima de 0.62V, a 25oC. Esta tensão cai aproximadamente 2mV para cada ºC de aumento na temperatura, e pode ser estimada pela equação:

Vd = A - BTA e B variam um pouco conforme o diodo.


O diodo é encontrado em controles e termômetros de baixo custo e razoável precisão, até uns 100 ºC.


TERMOPAR: Quando dois metais encostados são submetidos a uma temperatura, surge nos extremos deles uma tensão proporcional à temperatura. Este é o efeito Seebeck.

V=KTK é uma constante para cada par de metais,custo é elevado, alta confiabilidade e precisão.


Sensores IntegradosSensores Integrados::Há circuitos integrados sensores de temperatura,

Oferecem alta precisão, por conterem circuitos linearizados. Operam de 0 a 100ºC aproximadamente.


Sensor de temperatura por Infravermelho:utilizados onde a medida direta de temperatura não é possível, absorvem a radiação infravermelho irradiada por superfícies aquecidas.

Tipos de Sensores

2. Sensores de Velocidade2. Sensores de VelocidadeEmpregam-se nos controles e medidores de velocidade de motores dentro de máquinas industriais, eletrodomésticos como videocassete e CD, unidades de disquetes e Winchesters de computadores, na geração de eletricidade, etc.

Sensores de Velocidade

Tipos: Tacogerador,Interruptor de Lâminas,Óticos.

Tipos de Sensores

3. Sensores de Vazão3. Sensores de VazãoServem para medir o fluxo de líquidos em tubulações.Tipos:

Sensor de turbinaSensor de turbina,Sensor por diferenSensor por diferençça de pressãoa de pressão,Sensor tSensor téérmicormico

Tipos de Sensores

4. Sensores de Posi4. Sensores de PosiççãoãoEm aplicações em que se necessita monitorar a posição de uma peça, como tornos automáticos industriais, ou contagem de produtos, ou verificar a posição de um braço de um robô ou o alinhamento de uma antena parabólica com outra ou um satélite

Sensores de posição

Tipos:Sensores de passagem,Detectores de fim-de-curso,Contadores,Sensores de posição.

Tipos de Sensores

5. Sensores de vibração: são sensores para medição, exibição e análise de velocidade linear, disposição e proximidade, ou aceleração. Possui muitos princípios de operação, o mais comum é o piezoelétrico. As formas de saída deste sensor são sinais de tensão ou corrente, e freqüência.

Tipos de Sensores

6. Sensores de capacitância elétrica: são essencialmente osciladores com um capacitor em aberto que gera um campo eletrostático.

7. Sensores de gás: interage com o gás para iniciar a medição de concentração, então um sinal elétrico é produzido.

Tipos de Sensores

8.Sensores de pressão: possui elementos que produzem um sinal elétrico proporcional a pressão aplicada ou a diferença de pressão.

Sensores

Sensores Fotoelétricos

Luz ultravioletaPlaca de zinco (limpa)

Elétron massa (m)

h = (1/2)mv2 + Ø

h = energia do fótonØ = energia necessária para arrancar o elétron do metal(1/2)mv2 = energia cinética dos fotoelétrons

Foto Diodo

Foto transistor

Vcc+

Saída

Sensor básico

Foto transistor

Feixe de luzProximidade

Categorias de sensores fotoelétricos:

emissor receptor

Feixe de luz

Feixe de Luz

Proximidade

receptor

emissor

Feixe de luz

LVDT

Linear Variable Differential Transformer(Transformador Diferencial Variável Linear)

Histórico

Os primeiros Transformadores diferenciais surgiram no começo do século passado, sendo utilizados para controle de potência AC de motores e geradores.Em meados de 1930 os transformadores lineares começaram a ser utilizados em processos telemétricos em equipamentos de análises químicas, tornando-se dispositivos lineares. O uso do LVDT foi difundido com a publicação do artigo “The linear variable differencial transformer” por Herman Shaevitz em 1946.

O LVDT é um dispositivo eletromecânico que produz uma tensão proporcional a posição de seu núcleo. É composto basicamente de:Bobina excitadora ou primária2 bobinas secundáriasNúcleo ferromagnético móvelEixo não-ferromagnético acoplado ao núcleoEstrutura isolante para as bobinasCarcaça metálica para blindagem e resistência mecânica

O principio de medição consiste da variação da indutância mútua entre as bobinas de acordo com a posição do núcleo ferromagnético.

Princípio de Funcionamento


Conforme o a posição do núcleo muda aparecem nas bobinas secundárias tensões proporcionais à tensão aplicada na bobina excitadora, respeitando a forma de onda, ou seja, pode ser usado em sinais senoidais tanto como em sinais contínuos.

Aplicações

Aviões, navios e submarinosNaves e laboratórios espaciaisReatores nuclearesMedições industriaisÉ largamente usado como Dilatômetro

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