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Docente:> Marcelino M. de Andrade

Transdução de Grandezas Biomédicas

Mestrado

em Eng. Biomédica

Aula 05

A Aula!

Transdutores Resistivos

Circuitos elétricos consistem em combinações de três

elementos passivos: indutor, resistor e capacitor.

Em geral, os métodos que envolvem medidas de

resistência são preferidos, quando comparados a outras

abordagens.

A resistência de um pedaço de fio metálico é dada por:

Resistência em ohms

Resistividade do material em ohm-metro

Comprimento do fio em metros

Termo Resistor

Fotorresistência Potenciômetro Extensômetro

Transdutores Resistivos

PotenciômetroConsiste em um elemento resistivo e um contato

deslizante. O movimento do contato pode ser de

translação ou rotação.

http://www.peb.ufrj.br/cursos/COB783/COB783.htm

Potenciômetro – Vout/Vin

Potenciômetro – O Erro

Potenciômetro – O Erro Máximo

Potenciômetro – Aplicação

Strain Gauges

Se um condutor metálico é esticado ou comprimido, sua

resistência altera em virtude da mudança do comprimento

e diâmetro do condutor simultaneamente.

Desde que a resistência de um condutor é proporcional ao

seu comprimento e inversamente proporcional à sua área

de seção transversal, a resistência strain gauges aumenta

com a pressão positiva

São adotados regularmente em experimentos para análise

de tensão mecânica, células de carga, medidores de

torque, medidores tipo diafragma de pressão, sensores de

temperatura e medidores de vazão. Inúmeras outras

possibilidades são possíveis!

Strain Gauges

http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_9/7.html

Fator Gauge ou Sensibilidade

Variação da Resistência

Variação da Área

Relação Diâmetro x Comprimento

Novamente - Variação da Resistência

Comprimento Área Piezo-resistividades

Se a alteração no valor da resistividade de um material quando éesticado pode se negligenciadas, o fator Gauge será:

O coeficiente de Poisson para os metais está entre 0 e 0,5. Isso dáuma medida de fator de aproximadamente 2.

Strain Gauges

Um termômetro de resistência. A relação entre a resistência

e a temperatura é altamente não-lineares. Além disso, a

resistência muda negativamente e acentuadamente com

variação positiva de temperatura:

Termistores (NTC)

http://www.efunda.com/designstandards/sensors/thermistors/thermistors_theory.cfm

Um termômetro de resistência. A relação entre a resistência

e a temperatura é altamente não-lineares. Além disso, a

resistência muda negativamente e acentuadamente com

variação positiva de temperatura:

Termistores (NTC)

http://www.efunda.com/designstandards/sensors/thermistors/thermistors_theory.cfm

Um termômetro de resistência.

Termistores

1ª Linearização de Termistores

Em algumas aplicações é

desejável uma relação linear

entre a resistência e a

temperatura.

Isto pode ser conseguido,

para uma faixa limitada de

temperatura, colocando-se

um resistor fixo em paralelo

com o termistor.

Método do Ponto de Inflexão

•Toma-se a temperatura

central da faixa (Tc) e a

resistência (Rtc) neste ponto

de inflexão da curva Rp.

•Igualando-se a zero a 2a

derivada, tem-se:

Qual é o valor do resistor em

paralelo para a figura acima?

Uma linearização melhor pode ser obtida utilizando-se dois pontos. O

valor do resistor a ser colocado em paralelo pode ser determinado

pensando-se inicialmente que o paralelo será:

Algumas manipulações!!!

Finalizando!!!

Linearização de Termistores

Alguns Resultados:

Termistores – Relação V x I

Região linear: utilizada para medir

temperatura, e o auto aquecimento é

desprezível;

Região não linear: utilizada como

limitadores de corrente entre outras

aplicações, em virtude do auto-

aquecimento;

Constante de dissipação: definida

como a potência que causa um

aumento de 1ºC de auto-aquecimento,

para uma dada temperatura;

Constante de tempo térmica: definida

como o tempo necessário para o

termistor atingir 63,2% da diferença

entre as temperaturas inicial e final do

seu corpo.

Resistência Termômetro (RDT)

Resistências obtidas a partir de metais ou ligas metálicas,

que costumam ser muito lineares, estáveis e precisas.

Seu coeficiente de temperatura é positivo e é capaz de operar em uma

faixa de temperatura muito maior que a dos termistores.

Equação Característica:

Seu coeficiente de temperatura é positivo e é capaz de operar em uma

faixa de temperatura muito maior que a dos termistores.

Algumas Características

• Resistência desde uma dezena de ohms até dezenas de kohms;

• Deve-se evitar correntes de

autoaquecimento;

• A deformação física que podem fazer com que funcionem como Strain-Gauges;

• Apresentam resposta dinâmica lenta,

entre 0,5 e 5 segundos;

• Precisão de 0,01% e elevada

sensibilidade;

• Comportamento razoavelmente linear em

torno de um ponto de operação.

Termopar

Em 1823 Seebeck descobriu que se 2 metais diferentes forem

conectados em um circuito com as junções em temperaturas diferentes,

uma certa corrente fluiria no circuito.

Tal fenômeno envolve a absorção de calor pela chamada junção fria (Tf)

e liberação de calor pela junção quente.

A força eletromotriz de Seebeck, responsável pela corrente circulante

depende dos tipos dos metais envolvidos e é aproximadamente

proporcional a diferença de temperatura entre as duas junções.

Peltier (1834) demonstrou o efeito inverso através da introdução de uma

bateria no circuito composto por 2 metais diferentes e da constatação de

que o calor era absorvido em uma das junções e irradiado na outra.

Tal efeito é a base da refrigeração Termoelétrica.

Termopar

Sensibilidade:

Termopar

Os tipos de termopares são dependentes das ligas metálicas usadas

para sua fabricação, onde normalmente o primeiro elemento do par

corresponde ao elemento positivo.

Termopar

Os tipos de termopares são dependentes das ligas metálicas usadas

para sua fabricação, onde normalmente o primeiro elemento do par

corresponde ao elemento positivo.

Termopar

Uns circuitos simples!

http://elementosqf.wordpress.com/2007/11/17/termopar/

http://www.eq.uc.pt/~lferreira/BIBL_SEM/global/termopares/2.html

http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/

Instrumentacion%20II/Practicas/practica_07.htm

Termopar

O integrado AD594!

Termopar

O integrado AD594!

Termopar

Próxima Aula!!!

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