Aula 2C: Sensores

Engº. Hamilton SenaCurso: Técnico em Eletrotécnica – 4º MóduloAula 2C – 14/02/2013

ConteúdoConteúdo

• Sensores Potenciométricos• Sensores Ultrasonicos• Sensores de Temperatura

• Termopares• Termistores

• Sensores Strain Gage (extensiométricos)• Pesquisa

Sensores PotenciométricosSensores Potenciométricos

Compostos de um resistor variável e um circuito divisor de tensão. É utilizado para o controle de posição angular e linear.

Sensores UltrasonicosSensores Ultrasonicos

Compostos de um emissor e um receptor de ultra-som. O funcionamento é muito parecido com o dos sensores fotoelétricos e têm aplicação na detecção de obstáculos e determinação do nível de líquidos. Ex.: Nível de reservatórios de água.

TermoparesTermopares

Quando aquecemos um determinado condutor há uma agitação de moléculas proporcional à temperatura aplicada. Sabemos que dois materiais condutores distintos ao serem aquecidos por uma mesma fonte de calor, se agitarão com velocidades diferentes, assim ao fundirmos esses dois materiais surge o termopar e nas extremidades dos condutores teremos uma d.d.p. proporcional à temperarura aplicada. Esse então é o efeito Seebeck em homenagem a Thomas Seebeck descobridor desse efeito.

TermistoresTermistores

São semicondutores que possuem uma forte variação da resistência elétrica com a variação da temperatura. Os semicondutores podem ser à base de silício dopado ou arsenieto de Gálio (GaAs). Podem ser de dois tipos:NTC (Negative Temperature Coefficient) – Aumento na quantidade de elétrons e lacunas livres gerado por excitação térmica, assim a resistência diminui com o aumento da temperatura.PTC (Positive Temperature Coefficient) – Aumento da vibração dos átomos, dificultando a movimentação de elétrons e surgimento de lacunas, assim a resistência aumenta com o aumento da temperatura.Obs.: Como esses efeitos acontecem simultaneamente em um semicondutor, dependendo do material empregado e da temperatura de operação, um deles prevalece em relação ao outro.

Termopares X TermistoresTermopares X Termistores

Termopar

Faixa típica de temperatura: -270º C a 1800º CSensibilidade: faixa dos microvolts por oC Precisão típica: +/- 0,5%Linearidade: precisa de uma correção polinomial ou equivalente de 4ª ordem.Robustês: para a conexão deste tipo de sensor normalmente são usados fios grossos, o que os torna bastante robustos. Contribui para esta robustês os materiais isolantes que são usados.Tempo de resposta: curto, da ordem de menos de 1 segundoExcitação externa: não necessita de um circuito de excitação externaSinal de saída: tensãoPreço: médio

Termistor

Faixa de temperatura: -100 a +450º CSensibilidade: vários ohms/ohms/oCPrecisão: +/- 0,1º CLinearidade: também precisam de uma correção polinomial de 3ª ordem de uma tabela de correçãoRobustês: existem vários tipos de invólucros para os termistores, os quais influem muito na sua resistência a choques, vibrações e outros elementos. Por exemplo, os tipos com invólucros de vidro são os mais robustos apesar da maior dificuldade no manuseio.Tempo de resposta: médio, dependendo da capacidade térmica. Na faixa de 1 a 5 segundos geralmenteExcitação: precisam de uma fonte externa de tensãoSinal de saída: consiste numa resistênciaCusto: baixo

Termopares X TermistoresTermopares X Termistores

Termopar: são usados no sensoriamento de temperaturas muito altas, pois são os que podem suportar os valores mais altos. Isso inclui o controle de temperatura de fornos, motores de combustão, etc.

Termistor: usados na compensação de junções frias, pontes de medida, calibração de pirômetros, etc.

Termopares Termistores

Sensores Strain Gage

Seu principio de funcionamento está baseado na ponte de wheatstone, a qual é constituída de 4 resistores e um galvanômetro. Se todas as resistências forem de mesmo valor a d.d.p. no galvanômetro é 0V. Ao passo que, ao variarmos um único valor de resistência, ocorre o desequilíbrio da ponte e o galvanômetro deflexiona no sentido positivo ou negativo conforme a variação de resistência. Assim, e baseado também no princípio de que a resistência de um condutor é proporcional ao seu comprimento, contrói-se o Strain Gage ou extensômetro utilizado para medir deformações de corpos sólidos. Pode ser utilizado também em balanças elétricas.

Sensores Strain Gage

Pesquisa

Foram apresentados até o momento apenas os principais sensores utilizado. Assim, segue abaixo alguns sensores que devem ser pesquisados.

• Sensores Magnéticos;• Sensores de Pressão;• Sensores de Luminosidade;• Acelerômetros;• Sensores para a detecção de gases (O2, CO2, etc);• Sensores de PH;• Sensores de Tensão;• Sensores de corrente e• Sensores de potência.