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HMC, 2008

Mestrado Integrado em Engenharia MecnicaUniversidade do MinhoMestrado Integrado em Engenharia MecnicaUniversidade do Minho

Seminrio

Princpios bsicos sobre sensores e sistemas de aquisio de dados

HMC, 2008

Mestrado Integrado em Engenharia MecnicaUniversidade do Minho

Sensores e transdutores

Strictly speaking, a sensor is a device that receives a signal or stimulus and responds with an electrical signal, while a transducer is a converter of one type of energy into another. In practice, however, the terms are often used interchangeably.

Sensor Technology Handbook, edited by Jon Wilson, Elsevier, 2005 :Excerpted from Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, Analog Devices, Inc., www.analog.com.

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Sensores e transdutores

wikianswers.comA sensor is a device that responds to a physical stimulus (as heat, light, sound, pressure, magnetism, or a particular motion) and transmits a resulting impulse (a signal relating to the quantity being measured). () Often the words transducer and sensor are used synonymously.

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Sensores e transdutores

forum answers.yahoo.comFinally, here is the definition that I, personally, like the best. A sensor collects information from the real world. A transducer only converts energy from one form to another.

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Sensores e transdutores

ISAT253Transducer: a device that changes (transduces) the signal to or from an electrical domain as a voltage or current.Sensor: also called detector, a device that senses a physical or chemical stimulus and converts it into a signal that can be electrical, mechanical, or optical

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Sensores e transdutores

Definio mais genrica de transdutores/sensores

Transducer - A device for translating the magnitude of one quantity into another quantity.

(O sensor poder ser considerado a extenso do transdutor, com uma configurao geomtrica adequada para a medida, com amplificao, converso A/D )

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Sensores e transdutores

Sentidos humanos versus sensores

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Segundo

Gardner

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Porqu sensores?

Para quantificar os efeitos dos fenmenos fsicos na natureza, que o ser humano (em alguns casos )percebe atravs dos seus prprios sensores, de forma qualitativa:

-Para informar-Para controlar processos

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Sistema de medio

Porqu sensores?

Segundo Gardner

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Porqu sensores?

Segundo Gardner

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Sistema de medio e controlo

Porqu sensores?

Segundo Gardner

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Porqu sensores?

Sistemas de controlo-Malha aberta- Malha fechada ->necessita de sensores!

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Porqu sensores?

Sistema de controlo em malha abertaExemplo: Controlo de velocidade de motor Sabendo a caracterstica tenso versus velocidade, podemos calcular a tenso necessria para uma determinada velocidade:

Clculo de U MotorTensonecessria

Velocidade real

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Velocidade Desejada (Referncia)

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Porqu sensores?

Caracterstica tpica de motor brushless usado em ventiladores de PCs, Maxim Integrated Products, APPLICATION NOTE 809 Rev Up Your Fan Speed Control Designs, retirado de www.maxim-ic.com emMaro2009

Relao pode no ser to directa e simples.

Relao altera-se com a carga a que est sujeito o actuador

Controlo pode ser impreciso

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Porqu sensores?

Sistema de controlo em malha fechadaMedir a velocidade real e corrigir

Controlador Motor

Velocidade Desejada (Referncia)

Tensonecessria

Velocidade real

-

Erro

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Porqu Sensores?

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Sensores: S Elctricos/Electrnicos?

-Pigmento termocrmico / fotocrmico -termmetro de mercrio-fibra ptica-filme fotogrfico comvencional

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Classificao de sensores

Segundo a grandeza a medir :

Temperatura, fluxo de calor, fora/acelerao/choque, deslocamento, velocidade, luz, raios-x, pH, humidade, acar, lcool, campo magntico, corrente elctrica, etc.

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Classificao de sensores

Segundo a forma de energia que convertem:

19Segundo Gardner

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Classificao de sensores

Sensores activos ou auto-geradores: Geram um sinal elctrico em proporo grandeza medida

Exemplos: Piezoelctricos, termopares

Sensores passivos ou moduladores: requerem alimentao e modulam sinal elctrico fornecido conforme grandeza medida

Exemplos: termstores, extensmetros

20Segundo Gardner

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Classificao de sensores

Analgicos: Fornecem sinal proporcional grandeza medida, numa escala contnua

Digitais: Fornecem Informao tipo sim/no OU impulsos (encoders, sinais digitaisde frequncia proporcional grandeza medida) ou informao analgica digitalizada

onde pra o sensor e comea o transdutor (ou vice-versa)?

onde pra o sensor/transdutor e comea o sistema de medida?

21Segundo Gardner

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Sistema de medida tpico

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Sensor Condicionamento A/D ProcessamentoGrandeza

Visualizao Registo Transmisso (para controlo, p.ex.)

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Sistema de medida tpico

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Retirado de www.scribd.com em Maro 2009, Akram Ahmed Habib

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Condicionamento

Modificao e amplificao do sinal (auto-gerado ou modulado) do sensor.

Tipo de condicionamento depende fortemente do tipo de sensor em presena

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Condicionamento Exemplos

Sensores resistivos (exibem resistncia elctrica que varia com grandeza a medir)

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Condicionamento Exemplos Sensor resistivo

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Segundo Sensor Technology Handbook

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Condicionamento Exemplos Sensor resistivo

Ponte de Wheatstone

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Segundo Sensor TechnologyHandbook

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Converso A/D

Quantificao do sinal analgico em 1 de N nveis em que N= 2n

Com n: n de bits do conversor

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Wikipedia

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Como funciona?

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Segundo Gardner

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Como funciona?

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Segundo Sensor Technology Handbook

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