trabalho resumo de sensores

7/23/2019 Trabalho resumo de sensores

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FACULDADES INTEGRADAS CLARETIANAS

Trabalho domiciliar.

Henrique Batista da Silva RA: 2009881

RIO CLARO

2015


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ndice

Introduo ............................................................................................................ 2

Sensores ............................................................................................................... 3

Sensores digitais ................................................................................................. 4

Chaves digitais ................................................................................................... 5

Chave magntica.............................................................................................. 11

Par ptico ......................................................................................................... 12

Sensores Analgicos ......................................................................................... 18

LDR .................................................................................................................. 19

Termistor .......................................................................................................... 23

Sensor de Peso ................................................................................................ 27

Potencimetro .................................................................................................. 30

Microfone.......................................................................................................... 36

Sensor de vibrao ........................................................................................... 45

Sensor de distncia .......................................................................................... 51

Sensor de temperatura LM60 ........................................................................... 55

Acelermetro .................................................................................................... 59

Sensor de presso atmosfrica ........................................................................ 67

Sensor de campo magntico ............................................................................ 71


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Introduo

Na maioria dos projetos desenvolvidos em cursos como mecatrnica e

robtica, os sensores esto constantemente presentes. So atravs deles que

fazemos a leitura de determinadas caractersticas do ambiente e responder de

acordo com elas, como por exemplo sentir a presena de um objeto no percurso

de um rob e com isso mudar sua trajetria, sentir a temperatura de um motor e

assim diminuir ou aumentar sua velocidade.

Esse trabalho foi baseado totalmente da apostila disponvel na SAV, foi

pesquisado alguns tipos de sensores, mostrando seu funcionamento, aplicaes,

sugestes de aplicaes e explicando como utiliz-los corretamente num circuitoeletrnico.


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Sensores

Sensor pode ser definido como "aquilo que sente. Na eletrnica conhecido como qualquer componente (ou um circuito eletrnico) que permita a

analise de uma determinada condio do ambiente (seja ela algo simples como

temperatura, luminosidade ou uma medida mais complexa como a distancia de

um carro ate algum objeto prximo.

Tambm podem ser classificados como um tipo de transdutor. Um

transdutor um componente que transforma um tipo de energia em outro, como

por exemplo um microfone, pois o microfone transforma o som e energia eltrica,painis solares, motores, alto falantes, entre tanto, um sensor pode ser definido

como um transdutor especifico, que transforma algum tipo de energia (velocidade,

temperatura, luminosidade) em energia eltrica, que aps ser convertida

utilizada para a leitura de alguma condio ou caracterstica do ambiente.

Os sensores trouxeram muitas vantagens e comodidades para os tempos

moderna, com eles, temos a possibilidade de aumentar a eficincia de uma linha

de produo, de estacionar o carro sem risco de bat-lo, ou de at mesmo, evitar

tentativas de furto em residncias e estabelecimentos.

Podemos dividir os sensores basicamente em dois tipos: analgicos e

digitais. Essa diviso feita de acordo como o componente responde a variao

da condio.

Figura 1: Comparao de um sinal analgico com um digital.


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Sensores digitais

Os sensores digitais baseiam-se em nveis de tenso definidos, so

conhecidos como nvel Alto (High) ou Baixo (Low), ou 1 e 0. Esses sensores

utilizam lgica binria (que a base do funcionamento dos sistemas digitais),

essa sua diferena em relao a um sensor analgico, s trabalhar em dois

nveis, no sendo possvel haver um valor intermedirio entre eles.

Como padro uma tenso de 5V (ou prxima) considerada um nvel

lgico "Alto", um nvel lgico baixo possui uma tenso de aproximadamente 0V.

So usados esses valores, devido a serem compatveis com a maioria dos

circuitos digitais, embora alguns circuitos operem com tenses maiores ou

menores. importante saber que, esses nveis de tenso no devem ser maiores

que 5 V ou menores do que 0 V, e nem que sejam prximos desses valores

intermedirios como 2 ou 3 V, pois isso podem causar certa confuso e/ou danos

ao sistema.

Ao utilizar circuitos alimentados com tenses diferentes, o nvel Alto

geralmente corresponde a uma tenso igual a de alimentao, enquanto que o

nvel Baixo e igual a 0 V. Porem devemos sempre conferir as especificaes doscomponentes.

Figura 2: Nveis lgicos e tenses de circuitos digitais TTL.


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Um sensor digital basicamente possui duas respostas distintas. Por

exemplo, se utilizarmos uma chave magntica para monitorar uma porta, ela s

vai indicar que a porta est fechada ou no, e no sinal de sada teremos um nvel

de tenso alto ou baixo. O sensor no capaz de informar se a porta esta apenas

meia aberta, encostada ou se encontra aberta.

Tomando como referncia o exemplo da porta, com apenas um sensor

teremos a possibilidade de alternar entre dois estados, mas se utilizssemos dois

sensores iguais e em locais diferente, poderemos ter quatro possibilidades.

Com trs sensores teremos oito estados, isso mostra um exemplo pratico

de lgica binria, onde que, para cada sensor adicionado, dobramos o numero de

estados possveis.Sensores digitais mais complexos podem alternar entre mais respostas

diferentes, enviando valores binrios mais complexos, informando por exemplo a

temperatura do ambiente. Alguns modelos geram uma resposta de sinal

analgico, que internamente convertido num valor binrio, antes de ser enviado

para algum outro sistema.

Os sensores digitais mais complexos respondem de maneira mais

elaborada, pois utilizam certos modos de comunicao especficos, enviandosinais via Serial, PWM, dentre outras formas.

Veremos agora alguns dos sensores digitais mais comuns como podemos

utiliz-los.

Chaves digitais

As chaves digitais so os modelos sensores digitais mais simples. Seu

funcionamento puramente digital, pois indicam se esto pressionadas ou no.

Encontramos esse sensor em vrios equipamentos eletrnicos, como

calculadoras, funcionando como dispositivos de entrada de informaes. Por

exemplo, quando pressionamos o boto Stop do CD player, estamos informando

ao modulo de controle que deseja para o CD, ou seja, a chave esta atuando

apenas como um meio de entrada de informaes.


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Quando dizemos que uma chave est fechada, estamos permitindo a

passagem de uma corrente eltrica e quando dizemos que a chave est aberta,

estamos impedindo a passagem de corrente eltrica.

Figura 3: Funcionamento das chaves.

Existem vrios tipos de chaves que podem ser utilizadas com essa

finalidade, mas encontramos alguns modelos que possuem aplicaes mais

especficas.

Figura 4: Chaves variadas.

O modelo DIP um conjuntos de pequenas chaves, montadas numinvlucro semelhante aos de CI, sua maior vantagem a fcil montagem numa

matriz de contatos, onde suas dimenses so reduzidas e seus pinos encaixam-

se perfeitamente. Cada chave montada uma do lado da outra e seus contatos

encontram-se posicionados no corpo do componente. So encontradas em

verses que podem possuir de 1 a 16 chaves. Algumas chaves DIP possuem a

palavra ON escrita em seu corpo, isso indica a posio em que as chaves devem

estar parra se encontram fechadas.


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Figura 5: Chaves DIP.

O modelo tact-switch so pequenas chaves que encontramos em

diversos equipamentos eletrnicos. So um pouco maiores em relao ao DIP,

mas tambm podem ser montados em uma matriz de contatos.

Possuem 4 terminais e apenas um contato. Analisando a imagem abaixo,

vemos qus so formadas por duas tiras de metal com um boto entre elas.

Quando pressionarmos o boto, as duas tiras de metal entram em contato e

conduzem a corrente eltrica.

Figura 6: Chave "tact-switch" e seu esquema interno.

Outras modelo interessantes so as chaves de fim-de-curso, elas

possuem uma haste longa, que quando pressionada alterado seu valor lgico

(se normal a chave fica em 0, quando pressionada fica em 1, ou vice-versa,

depende do modelo). Por serem grandes, dificultam o uso em uma matriz de

contatos, sendo que para utiliz-las devemos soldar fios aos seus terminais.

Podem ser acionadas sem a necessidade de se fazer muita forca, o que facilita o

seu uso como sensor de posio.


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Figura 7: Chaves "fim-de-curso".

Esse modelo tambm pode ser encontrado uma trava. Uma chave com

trava ao ser pressionada, permanece fechada ou aberta ate que seja pressionada

novamente. Os modelos sem trava possuem um estado normal de operao

(fechado ou aberto) e quando a haste pressionadas, ela inverte seu estado, mas

quando soltamos a haste, ela volta ao seu estado normal. Os botes de mouses e

teclados so exemplos chaves sem travas.

Ao utilizar uma chave como sensor digital, podemos lig-las de duasformas, com resistor de pull-up ou com resistor de pull-down. Falaremos aqui

apenas a forma pull-up, pois essa a mais simples, segura, e onde teremos

menores chances de ocorrer problemas relacionado a correntes excessivas.

Figura 8: Chave ligada com resistor pull-up.


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No resistor de pull-up, quando a chave esta aberta sua sada ligada em

um resistor que est conectado a tenso de alimentao, isso faz com que

tenhamos um nvel Alto na sada do circuito, pois corrente que flui pelo resistor vai

direto para a sada do circuito.

Quando a chave for fechada, teremos na sada um nvel lgico Baixo (0 V),

pois a chave far com que a corrente flua direto para o terra (GND).

Figura 9: Utilizando chaves digitais. As setas indicam o sentido da corrente eltrica que passapelo resistor.

E importante que o resistor utilizado tenha um valor alto, para que a

corrente de sada do circuito seja baixa, pois os circuitos digitais so sensveis a

correntes eltricas e podem ser danificados. Usando o circuito acima como

exemplo, aplicaremos os valores na formula abaixo para verificar a corrente de

sada.

Teremos na sada uma corrente de 0,5 mA, que no causara dano a

nenhum circuito. recomendado que utilizemos sempre um resistor de valor

prximo ou ate mesmo superior a 10k, para garantir que no haja nenhumproblema com o circuito.


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As chaves no so mecanismos perfeitos e, podem gerar alguns

problemas durante sua utilizao. Os mais freqente o mal-contato ao acion-

las. Ao fecharmos uma chave, os seus contatos no se conectam imediatamente,

isso pode gerar um leve mal contato logo apos fech-la, isso pode fazer com que

na sada do circuito o sinal fique instvel, gerando pulsos indesejveis.

Podemos resolver esse problema utilizando um capacitor, devemos lig-lo

entre a sada do circuito e o terra (GND) da alimentao.

Figura 10: Chave digital com capacitor.

Esse no um procedimento obrigatrio, mas em alguns circuitos

eletrnicos ele pode ser necessrio. Quando fechamos a chave, o capacitor

comear a descarregar, mas caso ocorra um mal-contato e a chave reabrir por

um breve instante, a tenso voltara a 5V, que no caso ir recarregar o capacitor,

evitando que a tenso suba imediatamente.

Figura 11: O mal-contato que pode ocorrer com a chave aliviado pelo capacitor.


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Chave magntica

A chave magntica (tambm conhecida como reed switch) uma chave

digital que acionada por um ima.

Figura 12: Chave magntica

So dois contatos de metal que em seu estado normal encontram-se

aberto. Mas com a presena de um campo magntico, os contatos se fecham

podendo conduzir uma corrente eltrica. Os contatos ficam dentro de uma

cpsula de vidro, isolado-se da corroso atmosfrica.

Figura 13: Funcionamento da chave magntica.

Sua aplicao mais comum em sistemas de alarme. So posicionados

nos batentes de portas e janelas, onde um ima e colocado na porta de modo que,

enquanto ela permanecer fechada, a chave tambm estar, mas se a porta for

aberta, o ima se afastara da chave, que se abre disparando o alarme.

A chave magntica relativamente frgil, sendo necessrios alguns

cuidados durante sua utilizao. Se for preciso dobrar seus terminais, para mont-

la em uma placa de circuito impresso, devemos faz-lo com uma boa distancia dasua cpsula, para que ele poder ser danificado.


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Figura 14: Modo correto de dobrar os terminais da chave magntica.

Podemos utilizar a chave magntica do mesmo modo que as chaves

digitais.

Figura 15: Chave magntica ligada com resistor de pull-up.

Lembrando que, enquanto a chave magntica estiver aberta, haver uma

tenso de 5 V na sada, e ao aproximarmos um ima da chave, ela ser fechada,

gerando uma tenso de sada do igual a 0V.

No esquecendo tambm que, assim como as chaves comuns, podem

ocorrer algum mal-contato durante sua utilizao, no caso, tambm podemos

utilizar um capacitor para regularizar a tenso neste tipo de sensor.

Par ptico

O par ptico constitudo por um LED emissor de infravermelho e um

fototransistor. So muito utilizados na transmisso de dados sem fio, no

isolamento entre circuitos eltricos e funcionarem como sensores de posio.


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Os controles remotos de TV, teclados e mouses sem fio utilizam um LED

que envia os dados em forma de luz infravermelha, esses dados em forma de

sinais so captados por um fototransistor e depois processados por outro circuito

eletrnico, que faz a interpretao de acordo com a informao recebida.

Esse mesmo princpio de transmisso de dados citado acima, a base de

funcionamento para esses sensor fazer o isolamento entre circuitos eltricos. Ao

invs de fazer a comunicao entre dois aparelhos distantes um do outro, fazem

isso dentro de um mesmo circuito. Como no ha contato eltrico entre o emissor e

o receptor, os dois circuitos ficam eletricamente isolados.

Nesse modelos o LED e o fototransistor so montados em um nico

componente, com o formato de um circuito integrado e chamado de isolador ouacoplador ptico.

Figura 16: Isolamento realizado pelo acoplador ptico.

O sensor ptico tambm pode ser utilizados como sensores de posio. No

caso o par ptico se comporta como uma chave acionada por luz infravermelha.

Essa aplicao utilizada em vrios equipamentos, como um leitor que verifica a

presena de disquete no computador ou se ha papel numa impressora.

Tambm so muito utilizados em sistemas de alarme, onde os pares

pticos so montados em locais em que se deseja monitorar. O emissor colocado a uma certa distancia do receptor, e caso o feixe de luz infravermelha

seja interrompido, o alarme acionado.

Dependendo da aplicao, podemos encontrar os pares pticos em vrios

formatos. Para o uso como sensores de posio em equipamentos eletrnicos,

podemos encontrar o LED e o fototransistor montados em uma estrutura

formando um nico componente. Tambm podemos encontr-los separados,

sendo necessrio mont-los para poder serem utilizados como chaves pticas.


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Figura 17: Pares pticos. 1-Par ptico montado em uma nica pea. 2-LED emissor deinfravermelho. 3-Fototransistor.

O LED emissor de infravermelho possui todas as caractersticas de um

LED comum, mas algumas de suas diferenas est no fato de emitir uma luz no

visvel ao ser humano e de sua queda de tenso menor do que a de outros tipos

(1,2V aproximadamente).

O fototransistor um transistor acionado pela presena de luz, (nos

transistores comuns, uma corrente no terminal da Base que o aciona). Devido a

isso, ele no possui um terminal para a Base, o que lhe gera um formato

semelhante ao de um LED.

Na figura abaixo, vemos a simbologia e pelagens desses componentes,lembrando que, a pinagem do fototransistor pode variar de acordo com o modelo

utilizado, portanto devemos sempre checar as especificaes do componente.

Figura 18: Pinagem e smbolos do LED e do fototransistor.


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Ao utilizar o sensor ptico, no modelo em que temos os dois componentes

numa peca s, teremos 4 terminais.

O LED e o fototransistor ficam de frente um para o outro, onde que um

pequeno corte numa das pecas indica qual e o lado do LED emissor. Alguns

modelos ainda indicam o LED pintando a sua parte superior numa cor mais clara

do que o resto do corpo.

Figura 19: Pinagem do par ptico em pea nica.

recomendado que o LED infravermelho deva ser acionado com

alimentao de corrente um pouco alta, para termos um maior alcance da chave

ptica.

Atravs da formula abaixo, podemos calcular o resistor que dever ser

ligado em serie com uma alimentao de 5V, para que tenhamos uma corrente de

20mA no LED, lembrando que ha uma queda de tenso de 1,2V no LED.

Temos ento que, 190 no um valor comercial, e o que mais se aproxima

disso 220 , alem do que, esse valor se enquadra na tolerncia do componente(5% ou 10% acima ou abaixo do valor indicado).


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Para utilizar o par ptico como um sensor de posio, o fototransistor ser

considerado uma chave. Quando a luz emitida pelo LED estiver atuando no

fototransistor, ele ser fechado conduzindo uma corrente eltrica, gerando na

sada do circuito um nvel lgico Baixo. Mas se a luz for barrado por algum

material, ou se o LED mudar de direo ou for desligado, o fototransistor deixara

de conduzir gerando na sada um nvel de tenso Alto.

Figura 20: Circuito para a utilizao do par ptico.

Resumindo o circuito acima, o fototransistor vai opera basicamente em doismodos de acordo com a luz que incidida sobre ele: ligado (como uma chave

fechada) ou desligado (em aberto), conseqentemente gerando na sada apenas

dois nveis de tenso possveis.

Figura 21: Funcionamento do par ptico.

Para o melhor funcionamento desse circuito recomendando colocar o

fototransistor de modo que ele no fique exposto diretamente a luz do Sol, pois a


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luz do ambiente pode fazer com que ele seja acionado. No caso de haver

problemas com interferncia da luz ambiente, devemos diminuir a sensibilidade

do fototransistor, reduzindo o valor do resistor R1.

Com dois pares pticos, podemos medir a velocidade de um objeto mvel.

Colocamos os componentes no percurso do objeto, a uma distancia conhecida

um do outro, de modo que ele interfira na passagem da luz. Quando o objeto

passar pelo primeiro par ptico, dever ser acionado um timer (Timer um modo

de contar usado em CI's), que ser desligado quando o objeto passar pelo

segundo par ptico. Como sabemos a distancia entre os pares pticos e o tempo

que o objeto levou para percorrer essa distancia, podemos calcular a sua

velocidade.

Figura 22: Utilizando o par ptico para medir a velocidade de um corpo.


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Sensores Analgicos

Os analgicos so os mais comuns, possuem essa denominao pois sebaseiam em sinais analgicos, ou seja, para cada nvel da condio medida,

haver um nvel de tenso correspondente.

Figura 23: Um exemplo de sinal analgico.

Considerando um sensor analgico ideal, a variao de uma determinada

condio (temperatura, luminosidade, etc.), dever haver uma variao de mesma

proporo de alguma de suas propriedades (tenso ou resistncia), j nos

sensores reais essa considerao no pode ser feita, pois vrios fatores

influenciam o seu funcionamento como a temperatura e a umidade do ambiente

que podem gerar erros de medida, os materiais utilizados em sua construo que

limitam a sensibilidade e a faixa de operao do sensor.

Hoje, a grande parte dos sensores so analgicos, pois a maioria dos

parmetros que sero medidos tambm o so, como por exemplo, a luminosidade

de um ambiente, entre a luz intensa e a escurido total podemos obter infinitos

valores.

Os sensores analgicos tambm podem ser classificados pelo o modo de

como respondem s variaes. Essa resposta devera ser alguma variao da

propriedade eltrica do componente (variao de resistncia, tenso,

capacitncia, entre outros).


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Os sensores resistivos so os modelos mais comuns, so aqueles que num

circuitos se comportam como um resistores varivel, isso se deve ao fato de que,

sobre certas propriedades fsicas ou qumicas (luminosidade, temperatura, entre

outros) o valor de sua resistncia muda, dentre esse modelo podemos destacar o

LDR, o termistor, o sensor de peso e o potencimetro.

J os sensores piezeltricos so feitos com materiais que, quando

submetidos a certas presses ou vibraes, geram uma tenso (como alguns

tipos de microfone e o sensor de vibrao).

Temos tambm os sensores capacitivos, onde a variao de determinada

condio gera uma variao na capacitncia do componente, e com isso,

podemos ocasionar a mudana da tenso ou da freqncia do sinal de sada dosensor. Alguns modelos deste tipo de sensor so os acelermetros e o sensor de

umidade.

Existem sensores que possuem um funcionamento mais complexo, eles se

baseiam em outras propriedades e possuem circuitos internos especficos para

gerar um sinal de sada adequado, podemos dar como exemplos o sensor de

distancia e o sensor de temperatura LM60, esses sensores utilizam circuitos

integrados para realizar a leitura, mas sua resposta ainda fornecida em formade um sinal analgico.

LDR

O LDR (Light Dependent Resistor Resistor Dependente de Luz)

exemplo mais comum de sensor resistivo.

Figura 24: LDR


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um componente que, quando uma variao na luminosidade que incide

sobre gera uma variao na sua resistncia.

Podemos ver uma aplicao deste tipo de sensor na iluminao publica,

para que, de acordo com a claridade do ambiente, as lmpadas sejam acionadas

ou desligadas automaticamente. Tambm so utilizados em cmeras, onde

servem para medir o nvel de luz do ambiente, permitindo assim termos o controle

do tempo de exposio para a captura de imagem.

um componente que no possui pinagem correta, ou seja, as ligaes de

seus terminais podem ser feitos de qualquer forma. Em esquemas eletrnicos so

representados com o seguinte smbolo:

Figura 25: Smbolos do LDR utilizados em esquemas eletrnicos. esquerda a simbologia americana e direita a europia.

Sua composio dado por sulfeto de cdmio (CdS), um material

semicondutor, que disposto num traado em forma de ondas na superfcie do

componente. Tem a propriedade de diminuir sua resistncia passagem da

corrente eltrica quando a luminosidade em que est submetido aumenta.

Esse fato pode ser comprovado utilizando um multmetro. Em um ambiente

escuro, mediremos no componente uma alta (valores que podem chegar prximos

ou ate superiores a 1 M), mas se aumentarmos gradativamente a intensidade da

luz, veremos que sua resistncia comeara a diminuir, podendo chegar a valores

prximos de 1 k.

Vale lembrar que os valores medidos podem ser influenciados por vrios

fatores, como o componente utilizado, a quantidade de luz no ambiente e o

prprio multmetro. Abaixo veremos um exemplo do grfico de resposta de um

LDR.


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Figura 26: Grfico da resposta do LDR.

Para fazermos a medida da luminosidade de um ambiente com o LDR,

precisamos fazer com que sua variao de resistncia seja convertida numa

variao de tenso. Essa variao de tenso poder ser interpretada por um

circuito externo, que ir tomar as devidas providncias conforme suas

necessidades. Conectar o LDR atravs de um divisor de tenso o meio mais

fcil.

Um divisor de tenso composto por dois resistores ligados em serie, onde

a tenso no ponto entre esses dois resistores depende das suas resistncias e da

tenso de alimentao.

Figura 27: Divisor de tenso.


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O clculo da tenso entre os resistores (Vr) pode ser feito atravs da

seguinte frmula:

Podemos substituir um dos dois resistores do divisor de tenso por um

LDR, j que o mesmo tambm considerado um resistor (lembrando que o LDR

um sensor, mas devido sua propriedade de possuir e variar sua resistncia,

tambm pode ser considerado um resistor varivel). Na Figura 5, se colocarmos

o LDR no lugar de R2 teremos um circuito em que a tenso Vr aumenta conforme

luminosidade do ambiente fica mais intensa.

Uma forma de confirmar isso, atravs da frmula acima, ou seja,

conforme a intensidade de luz que incide sobre o LDR cresce, sua resistncia

diminui, fazendo com que o valor de Vr aumente. Para este tipo de aplicao,

recomendado de que, no lugar de R1 seja colocado um resistor que possua um

valor que fique entre os valores mximo e mnimo do LDR, mas isso no regra,

podemos colocar outros valores, contudo, devemos observar como esse resistorir influenciar no valor de sada.

Figura 28: Divisor de tenso com o LDR.

Tambm possvel trocar a posio do LDR, ao invs de colocar no lugar

de R2, podemos coloc-lo no lugar do R1. A diferena que teremos um circuitocom funcionamento contrario, ou seja, o valor da tenso Vr ir aumentar quando


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a luminosidade do ambiente diminui. Pra confirmar isso, com a frmula do divisor

de tenso, podemos que, quanto menor o valor de R1, menor ser o valor de Vr.

Figura 29: Divisor de tenso com o LDR.

Termistor

O termistor outro modelo de sensor resistivo muito comum, pois um

componente capaz de medir variaes de temperatura. Por ter essa capacidadede medio, deve estar sobre constante monitoramento, j que essa sua

caracterstica existem muitas aplicaes importantes como o funcionamento de

maquinas, realizao de experimentos ou fabricao de diversos tipos de

produtos.

Figura 30: Modelos de termistores


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Termistores de alta qualidade so utilizados em setores importantes como

na medicina (durante a realizao de diagnsticos e tratamentos), no setor

automotivo (monitorar a temperatura do motor e dos sistemas de lubrificao) e

ate no setor aeroespacial. Tambm empregado em sistemas de ar

condicionado.

O termistor tambm no possui uma pinagem especifica, e representado

em circuitos (de acordo com a simbologia europia) da seguinte forma:

Figura 31: Smbolo do termistor em esquemaseletrnicos.

Existem dois tipos de termistores, o NTC e PTC, so classificados de

acordo com sua resposta em funo da temperatura.

Os modelos mais comuns so os termistores NTC (Negative Temperature

Coefficient Coeficiente de Temperatura Negativo), so feitos de materiais

semicondutores simples, recebem essa nomenclatura pois sua resistncia diminui

quando a temperatura aumenta, ou seja, possuem um coeficiente de temperatura

negativo.

Os termistores PTC (Positive Temperature Coefficient Coeficiente de

Temperatura Positivo) so menos usados, pois sua constituio e feita de

elementos mais complexos, portanto, mais caros. Seu funcionamento o

contrario dos NTC, ou seja, ao aumentar a temperatura sua resistncia tambm

aumente.

O PTC mais utilizado para proteger circuitos eletrnicos de excessos de

correntes, substituindo os fusveis tradicionais, normalmente, sua resistncia a

passagem da corrente eltrica pequena, e apenas uma pequena quantidade da

energia eltrica transformada em calor, mas se a corrente aumenta, a

quantidade de energia dissipada em forma de calor ser maior, assim a

temperatura do componente tambm sobe, aumentando sua resistncia a

passagem da corrente.

Esse efeito e importante para evitar surtos de corrente, que acontecemgeralmente em motores eltricos.


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Figura 32: Supresso de surtos com um termistor PTC.

Existem vrios tipos de termistores, com diferentes curvas de resposta,

temperaturas mximas e mnimas de operao e outras caractersticas, que

temos disponveis, devemos escolher aquele que seja adequado para a aplicao

em que ser submetido.

Abaixo temos um exemplo de grfico mostrando como a resistncia dos

termistores NTC e PTC variam de acordo com a temperatura.

Figura 33: Grfico de resposta dos termistores NTC e PTC.

Sempre devemos levar em contar de que um termistor possui uma faixa

limite de operao. A temperatura certa para a sua utilizao varia de acordo com

o fabricante, mas caso no seja possvel obter essa informao, o recomendado

no expor o componente acima de 100 C.


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Por ser um sensor resistivo podemos lig-lo com um circuito divisor de

tenso, e assim fazer a medio da temperatura, pois a tenso resultante nesse

circuito ser correspondente a temperatura do ambiente.

Substituindo R2 por um termistor NTC, vemos que com aumento da

temperatura, haver um aumento da tenso em Vr, isso comprovado com a

formula do divisor de tenso, pois quanto menor for o valor de R2, maior ser a

tenso de sada (Vr).

Podemos colocar um resistor de qualquer valor no lugar de R1, mas

recomendado de no seja com o valor muito baixo, para que a corrente eltrica no

divisor de tenso no seja alta. interessante colocar um resistor que possua

mesmo valor da resistncia do termistor quando em temperatura ambiente, dessemodo e nestas condies, a sada do divisor de tenso dever ser

aproximadamente a metade da tenso de alimentao.

Figura 34: Divisor de tenso com termistor.

Ao colocarmos o termistor no lugar de R1, o divisor de tenso se trabalhara

de forma contraria, ou seja, a tenso de sada aumentara quando a temperatura

diminuir.

Figura 35: Divisor de tenso com termistor.


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Podemos dizer que esse o mtodo mais simples e eficaz de verificao

da temperatura ambiente atravs de um termistor. A tenso entre o termistor e o

resistor (Vr) pode ser utilizada como referencia para um circuito externo, onde

ser possvel monitorar a temperatura do ambiente, de uma determinada peca ou

de um processo e realizar certas aes, como por exemplo exibir o valor da

temperatura em um display ou emitir um sinal de alerta.

Sensor de Peso

O sensor de peso outro modelo de sensor resistivo e de fcil aplicao.Com ele podemos medir o peso de um objeto ou uma forca aplicada sobre ele.

Muito utilizado em industrias alimentcias, fazendo a monitorao da

entrada de matria-prima e a sada do produto acabado, sendo assim possvel

evitar desperdcios e realizar certos processos de forma mais eficiente. Outra

aplicao, que com modelos mais avanados desses sensores so criados

sistemas de tato artificial para robs, dando a eles percepo de toque de

superfcies e texturas.

Sua construo pode ser feita de vrias formas, mas os modelos mais

comuns e onde sua utilizao mais simples so os resistivos.

Seu principio de funcionamento simples: quanto maior a forca exercida

sobre ele, menor ser a resistncia entre seus terminais.

Mostraremos como exemplos dois sensores de peso que esto disponveis

no mercado, o IESP-12 e o SF-4 (produzidos pela CUI Inc.). Possuem muitas

caractersticas semelhantes como tenso de alimentao, limites de operao e

resposta em funo do peso, mas so bem diferentes fisicamente.

Figura 36: Sensores de peso IESP-12 e SF4.


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Logo abaixo veremos um grfico do comportamento deste tipo de sensor e

a primeira concluso que j podemos chegar de que sua resposta no

proporcional a forca que exercida sobre ele.

Figura 37: Grfico de resposta dos sensores de peso IESP-12 e SF-4.

Vemos que a faixa de maior sensibilidade de ambos est entre 200g e

1000g e, acima deste peso, fica cada vez mais difcil obter um valor preciso. Isso

devido ao fato desses sensores serem destinados apenas ao uso genrico, pois

para aplicaes que necessitem de mais preciso, devem ser utilizados sensores

dedicados.

Alguns cuidados devem ser tomados ao se trabalhar com esse tipo desensor, como por exemplo, devemos levar em conta que eles apresentam limites

de operao, tomar cuidado com a voltagem (alimentao pode ser feita com uma

tenso entre 3 e 6V) e a corrente conduzida (a corrente no deve ser superior a

20mA).

Tambm deve-se tomar cuidado com a fora exercida sobre eles, o IESP-

12 suporta at no mximo 4 Kg e o SF-4 suporta ate 3 Kg (o recomendado que

o peso no seja superior a 1,5 Kg para aumentar a vida til dos sensores),lembrando que os sensores perdem muito de sua sensibilidade em valores altos.


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Outro cuidado importante que no se deve manter um peso apoiado

sobre o sensor durante muito tempo, pois geralmente so destinados ao uso

intermitente e uma fora exercida por um perodo muito longo pode causar

impreciso nas leituras ou estrag-los permanentemente.

Existem outros modelos deste tipo de sensor, e caso seja usado um

diferente, basta procurar suas especificaes que so disponibilizadas no site do

fabricante e assim, saber quais so seus limites de operao e a alimentao

adequada.

Como qualquer sensor resistivo, podemos monitorar a resposta do sensor

de peso atravs de um divisor de tenso. Lembrando que devemos tomar

cuidado, pois a corrente que flui por ele no poder ser maior que 20mA.Para exemplo, vamos definir uma alimentao com tenso de 5V e calcular

o valor do resistor que ser colocado em serie com o sensor para que tenhamos

uma corrente mxima de 5mA no circuito quando a resistncia do sensor de peso

for muito baixa.

Vale lembrar que esse valor no obrigatrio, podemos trabalhar com

outros resistores, mas recomendado utilizar valores maiores para que a corrente

no danifique o componente.

Termos duas maneiras de ligar o sensor na forma de um divisor de tenso.Se for colocado na posio de R2, veremos que quanto maior o peso sobre o

sensor, menor ser sua resistncia, resultando e uma maior tenso (Vr) entre os

dois componentes.


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Figura 38: Divisor de tenso comsensor de peso.

Se for colocado na posio de R1, acontecera o inverso, quanto maior for o

peso sobre o sensor, menor ser a tenso entre os dois componentes.

Figura 39: Divisor de tenso comsensor de peso

Podemos usa esse sensor para construir uma balana (lembrando-se de

respeitar seus limites de capacidade mxima e de no deix-lo durante muito

tempo embaixo de algum peso), pode ser usado como sensor de toque em um

rob ou em algum sistema eletrnico, mas para essa utilizao deve haver uma

sensibilidade muito grande na variao do sinal do divisor de tenso para que o

sistema responda a uma pequena forca exercida sobre o sensor.

Potencimetro

A principal aplicao do potencimetro de ajustar algum parmetro comovolume do aparelho de som, por exemplo, mas tambm podemos utiliz-lo como


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um sensor de posio, como em robs ou equipamento indstrias, onde so

destinados a informar a angulao exata de um brao mecnico.

Outra aplicao seria em monitorar o funcionamento da suspenso de um

carro de corrida, em que, de acordo com as informaes recebidas do

potencimetro que acompanha o movimento dos amortecedores, um sistema de

controle regula a dureza da suspenso de acordo com as condies da pista.

Figura 40: Modelos de potencimetros.

Sua simbologia em circuitos de acordo com os padres americanos e

europeus, so:

Figura 41: Simbologia do potencimetro, esquerdaa americana e direita a europia.

O potencimetro pode ser utilizado em aplicaes que envolvamfenmenos puramente mecnicos como o deslocamentos, movimentos e outros.

Atravs desse componente e possvel transformar em caracterstica eltrica a

mudana de uma varivel mecnica (mudana do angulo ou de uma altura).

O potencimetro composto por uma faixa de material resistivo

(normalmente grafite) ligada entre seus dois terminais externos. Temos tambm

um cursor ligado diretamente ao terminal central do potencimetro que desliza

sobre o material resistivo. Esse cursor pode ser movimentado atravs de um eixorotativo ou um pino de plstico ou metal.


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Figura 42: Interior do potencimetro, detalhando suas partesprincipais.

Ao alterarmos a posio do cursor, alteramos a resistncia entre o terminal

central e os dois terminais externos do potencimetro, mas o valor da resistncia

total do potencimetro (que fica entre seus terminais externos) ser sempre

constante.

Figura 43: Resistncia medida entre os terminais dopotencimetro em diferentes posies do cursor.


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Normalmente o valor da resistncia total do potencimetro mostrada em

seu prprio corpo, mas tambm podemos obter medindo a resistncia entre os

dois terminais externos com um multmetro.

O potencimetro pode ser mais claramente definido como sendo um divisor

de tenso varivel.

Podemos tambm classificar os potencimetros de acordo com o modo de

como podemos alterar a posio do cursor, ou seja, de como podemos variar sua

resistncia. Podemos classific-los em lineares, multivolta ou angulares.

Figura 44: Modelos de potencimetros. 1-Potencimetro angular.

2-Potencimetro multivolta. 3-Potencimetro linear.

O mais comuns so os potencimetros angulares, podemos encontr-los

especialmente em aparelhos de som. Nesses potencimetros, o cursor

geralmente esta ligado a um eixo, de modo que ele acompanha o seu movimento.

Tambm pode ser usado como sensores de posio angular, indicando por

exemplo o deslocamento de uma engrenagem ou a inclinao de uma rampa.

Possui uma restrio de giro (ou curso) em 270.

Os modelos multivolta so uma variao dos angulares, difceis de

encontrar no mercado, eles possibilitam varias voltas do inicio ao fim do curso, o

que os torna prticos para aplicaes em robs e outros sistemas mecnicos,

onde seja necessrio monitorar a movimentao de alguma estrutura.

Os potencimetros lineares so muito utilizados em equipamentos de

mixagem e equalizadores de udio, pois permite uma leitura mais fcil para

operador. Nele o cursor ligado a um pequeno pino de plstico (ou de metal) e

movimentado junto com ele. Uma outra aplicao trabalhar como sensor de

movimento linear, onde podemos verificar a compresso de uma mola.


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Outra classificao que tambm podemos ter dos potencimetros em

relao a sua configurao interna. Os mais comuns so os potencimetros

simples, que apresentam apenas uma faixa de material resistivo e um cursor e

possuem 3 terminais, mas em aplicaes onde e necessrio controlar dois

divisores de tenso simultaneamente, utilizamos o potencimetro duplo (dual-

gang em ingls).

Ele apresenta duas faixas de material resistivo, dois cursores e possui 6

terminais. Quando movemos pino do potencimetro, os dois cursores so

deslocados simultaneamente, como ter dois potencimetros distintos que

compartilham o mesmo controle de posio do cursor.

Os potencimetros duplos angulares possuem duas divises com 3terminais (pinos) cada, com isso fica fcil identificar cada um. Os trs terminais

dianteiros correspondem a um potencimetro, os 3 terminais traseiros so

destinados ao outro.

Figura 45: Potencimetros angulares duplos.

Para usarmos um potencimetro como sensor de posio devemos ligarum dos terminais da extremidade com uma tenso positiva e o outro com uma

tenso negativa, sendo que a tenso do terminal central vai variar entre esses

dois valores de tenso.

A tenso mxima com a qual podemos alimentar o potencimetro vai

depender da potencia de que ele capaz de dissipar e de sua resistncia mxima

(resistncia total, medida entre os terminais externos) . Geralmente um

potencimetro comum capaz de dissipar 0,5W de potncia. Como exemplo


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para calcular a tenso mxima, suponhamos um potencimetro de 1 k, a relao

entre potencia, tenso e resistncia dada pela formula:

Descobrimos atravs do clculo que podemos alimentar esse

potencimetro com uma tenso continua de no mximo 22,4 Volts.

Alem da tenso, outro cuidado que devemos toma de nunca ligar o

terminal central do potencimetro na alimentao, pois correremos o risco de

causar um curto-circuito na fonte de alimentao.

Outra recomendao de que o terminal central no seja ligado

diretamente ao circuito eletrnico, antes ele deve passar por um Amplificador

Operacional configurado como seguidor de voltagem ou buffer (onde o ganho

normalmente 1). Fazemos isso pois, dependendo do circuito em que ser

conectado o terminal central, podem ocorrer desequilbrios no divisor de tenso

que so gerados pelo potencimetro, mas ao utilizarmos um buffer, o AmpOpconsegue fornecer uma corrente de ate algumas dezenas de miliampres sem

afetar sinal de entrada, e ento, sada do AmpOp pode ser ligada a um outro

circuito eletrnico.

Figura 46: Potencimetro com Amplificador Operacionalconfigurado como seguidor de voltagem.

Podemos usar potencimetros em vrias aplicaes que envolvamdeslocamento lineares ou angulares. Uma aplicao bem til e utiliz-lo na


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medio do volume de um tanque. utilizamos um potencimetro angular com uma

bia presa no seu eixo atravs de uma haste, assim a resposta do potencimetro

ir variar de acordo com a posio da bia dentro do tanque, atravs de um

circuito que ir interpretar essa resposta, mostrar o volume em litros numa tela de

cristal liquido.

Figura 47: Utilizando um potencimetro paramonitorar o volume de um tanque.

Microfone

O microfone e um componente captador de som que a converter as

vibraes sonoras em sinais eltricos. So usados em diversas aplicaes como

por exemplo aparelhos telefnicos, equipamentos de gravao e sensores de

distancia baseados em ultra-som.

Figura 48: Modelos de microfones.

Vin

GND

Circuito de

interpretao


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Existem diversos tipos de microfones, utilizados em vrios tipos de

aplicao.

Os dinmicos so os mais simples, apresentam um funcionamento

parecido com os dos alto-falantes (a captao do som faz vibrar um diafragma,

esse, induz uma corrente varivel em uma bobina eletromagntica, nos alto-

falantes acontece exatamente o oposto).

Outro modelo muito comum so os capacitivos, so baseados em

capacitores variveis.

Um dos modelos mais complexos so os parablicos (destinados a

espionagem) e modelos baseados na refrao de raios laser numa lamina de

vidro.O microfone de eletreto o modelo mais comum, sendo utilizados desde

aparelhos telefnicos ate em microfones de alta qualidade. Suas vantagens so

seu preo acessvel e sua fcil utilizao.

Figura 49: Microfones de eletreto.

A maioria dos microfones possuem um diafragma, uma pelcula fina e

flexvel que vibra quando as ondas sonoras atuam sobre ela. Um microfone

caracterizado de acordo com modo que essa vibrao convertida num sinal

eltrico.

Nos microfones de eletreto e nos capacitivos, existe uma pequena placa de

metal alem do diafragma, e essas duas peas juntas formam um capacitor. A

vibrao do diafragma faz com que a distancia entre ele e a placa de metal varie,

o que faz conseqentemente que a capacitncia desse conjunto tambm tenha

uma variao.


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Como a carga armazenada pelo capacitor se manter constante, temos que

a voltagem entre o diafragma e a placa de metal varia, e de acordo com a

formula:

Q = C V

Onde Q a carga (medido em Coulomb), C capacitncia (medida em

Farad) e V a tenso.

O sinal eltrico que resulta da variao dessa voltagem reproduz fielmente

a vibrao do diafragma, podendo assim, ser amplificado e reproduzido por um

alto-falante.

A diferena entre o microfone de eletreto e o capacitivo que, o eletreto

em seu diafragma possui uma fina pelcula de eletreto (material que quando

eletrizado manter sua carga permanentemente). Isso permite que esses

microfones operem com tenses baixas, diferente dos microfones capacitivos que

precisam de algumas dezenas de Volts.

Figura 50: Interior do microfone de eletreto,detalhando suas partes principais.

Alem disso, internamente esse microfone possui um FET (Field Effect

Transistor, traduzindo, Transistor de Efeito de Campo) que tem a funo de

funcionar como um buffer, eliminando problemas de impedncia e capacitncia

que podem ocorrer durante a conexo com o destino final do sinal. A fonte de

tenso necessria para utilizar o microfone se destina a alimentar esse transistor.


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O microfone de eletreto possui uma pinagem especifica devido a sua

construo. Seus terminais devem ser ligados de modo certo para no ocasionar

danos ao componente.

Olhando a parte inferior do microfone, onde esto os seus dois terminais,

notamos que eles so diferentes. Um terminal totalmente isolado, o outro possui

extenses direcionadas a carcaa do microfone. Esse terminal que possui a

extenso o terminal negativo e o que esta isolado o positivo.

Figura 51: O terminal do microfone que possui extenses sua carcaa o terminal negativo.

Um microfone de eletreto, necessita de componentes extras para serutilizado. Primeiramente necessrio aliment-lo por causa de seu transistor

interno. Entre o terminal positivo e a alimentao do microfone (podendo ser de

5V), devemos colocar um resistor que limitara a corrente que passa pelo

microfone.

o terminal positivo do microfone que ser ligado ao receptor do sinal, e

como esse terminal tambm estar ligado na alimentao, precisaremos separar

o sinal que alimenta o circuito (VDC), do sinal AC gerado pelo microfone. Paraisso utilizamos um capacitor, pois o mesmo um componente que bloqueia

sinais contnuos e deixa passar sinais variveis. A denominao de um capacitor

nesta funo e de "capacitor de desacoplamento".

Na sada desse capacitor ento, teremos um sinal varivel que reproduz as

vibraes do diafragma causadas pelas ondas sonoras.


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Figura 52: Esquema bsico para a ligao de ummicrofone de eletreto.

O sinal gerado ento, poder ser encaminhado para um amplificador,

transmissor de radiofreqncia ou outro circuito analgico, mas esse sinal ainda

no o ideal para ser aplicado num conversor A/D ou ser monitorado por outro

circuito. Primeiramente devemos adequar a tenso de repouso desse sinal, logo

aps devemos amplific-lo.

A tenso de repouso (Vrep), tambm conhecida como nvel DC ou Offset,

a tenso que aparece na sada do circuito quando nenhum som captado pelomicrofone, e quando as ondas sonoras fazem vibrar o diafragma, gerado um

sinal varivel.

Por se tratar de um sinal alternado, sua tenso varia acima e abaixo da

tenso de repouso (Vrep). Na figura acima (Figura 30), podemos considerar a

tenso de repouso como sendo. Quando o microfone captar algum som, haver

um sinal que ir variar entre um valor Maximo e um valor mnimo.

Figura 53: O sinal de sada do circuito correspondeao som captado pelo microfone.


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A maioria dos conversores A/D no conseguem ler tenses negativas,

sendo necessrio fazer com que a tenso de repouso tenha um valor alto, e

assim, fazer com que o valor mnimo do sinal analgico possa ser maior que 0 V.

Assim, o sinal de sada do microfone estar dentro dos valores de leitura

de um conversor.

Figura 54: Conforme a imagem acima, devemos aumentar a tenso de repouso do circuito, paraque o valor mnimo do sinal seja um pouco maior que 0V.

Desse modo, podemos implementar no circuito acima um divisor de tenso.

Colocando na sada do circuito um divisor de tenso, quando o microfone captar

algum som, a tenso de sada vai variar de acordo com o sinal captado, e quandoo sensor estiver em repouso, a sada do circuito ser a tenso no divisor de

tenso.

Figura 55: Utilizando um divisor de tenso para adequara tenso de repouso.

Pelo fato do sinal de sada do microfone ser baixo (picos entre 10 e 20mV), podemos ter um valor baixo como tenso de repouso.


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O nvel de tenso de repouso do circuito pode ser calculado pela formula

utilizada nos divisores de tenso. Utilizando o esquema acima, com seus

respectivos valores de alimentao e resistncia, teremos uma tenso de repouso

de 37 mV (0,037 V), isso pode ser comprovado pela formula:

Levando em considerao que o valor de um sinal sonoro capturado pelo

microfone varia entre 10 e 20 mV, teremos um sinal adequado para sua utilizao

em outros circuitos, pois quando o microfone estiver captando, o sinal de sada ir

variar no mximo entre 20 mV e 60 mV, levando em conta que o sinal fraco pode

ser amplificado.

O processo de amplificao bem interessante, pois a diferena entre os

valores mnimo e mximo do sinal original muito baixa. Assim sendo, adiferena entre um som fraco e um forte bem pequena, mas com a amplificao

do sinal, a diferena fica mais perceptvel.

Figura 56:Amplificao de um sinal fraco.

O mtodo mais fcil de se realizar uma amplificao atravs de um

Amplificador Operacional (AmpOp). No exemplo abaixo utilizamos um circuito

integrado LM324N. Existem outros modelos de CI's, como tambm existem vrios

mtodos para se fazer uma amplificao.


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Aps o sinal do microfone de ser ajustado atravs do divisor de tenso, ele

ser aplicado na entrada positiva do AmpOp. Um resistor (no caso R1) ser ligado

entre a sada e a entrada negativa, e um outro resistor (R2), de valor menor, ligara

a entrada negativa ao 0V da alimentao.

Figura 57: Circuito integrado LM324, sua pinageme esquema da configurao de amplificador.

Ser atravs dos resistores que ser determinado o ganho desse circuito,

isso de acordo com a seguinte formula:

Considerando que o sinal de um microfone tem um pico de tenso

aproximadamente igual 60 mV, iremos amplific-lo com um ganho de

aproximadamente 25 vezes, e assim, obter um sinal de ate 1,5 V.

Utilizando um resistor de 18 k no lugar de R1 e um resistor de 750 no

lugar de R2, proporcionaremos o ganho especificado anteriormente. Vale lembrar

que, caso necessrio, ainda possvel amplificar mais o sinal.


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Figura 58: Sinal de sada do circuito utilizado como microfone.

Feito todo esse processo, temos agora um sinal que pode ser utilizados poroutros circuitos. Como todo o sinal foi amplificado, fcil observar que a tenso

de repouso tambm esta mais alta (algo prximo de 1V). Lembrando que, quando

o nvel sonoro for o valor mximo que o microfone pode suportar, o sinal

resultante ir variar entre um valor pouco acima de 0,5 V e um pouco abaixo de

1,5 V.

Veremos agora como ficou o esquema final do circuito necessrio para a

utilizao do microfone.

Figura 59: Circuito recomendado para a utilizao do microfone.

Alguns cuidados devem ser tomados durante a soldagem do microfone,

necessrio ficar atento em relao a sua pinagem, levar em conta que os

terminais de alguns microfones de eletreto so pequenas reas de metal (o queno caso dificulta a soldagem do componente diretamente em uma placa).


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recomendado que o microfone seja soldado atravs de fios, ou ate

mesmo com pernas de resistores e capacitores (que normalmente so grandes),

podemos cort-las e sold-las nos terminais do microfone.

Uma aplicao pratica do microfone em um sistema de acionamento

controlado por som. Nesse caso utilizamos o microfone para monitorar o volume

de som no ambiente, e quando houver um rudo, uma palma ou uma fala mais

alta, maior do que limite definido, algum circuito seja acionado.

Sensor de vibrao

um componente capta uma vibrao e a converte em um sinal eltrico.

Seu funcionamento semelhante ao de um microfone, a diferena e de que,

enquanto que no microfone as vibraes so causadas pelas ondas sonoras, no

sensor de vibrao destina-se a vibrao de estruturas.

Figura 60: Sensor de vibrao.

Sua principal aplicao em equipamentos industriais, verificando o

funcionamento de maquinas, motores, ou qualquer equipamento que produza ou

utilize algum movimento para seu funcionamento. O monitoramento desses

sensores nos aparelhos permite identificar com antecedncia problemas e falhas

que podem se tornar graves, isso possibilita maior eficincia na linha de produo

e evita perdas desnecessrias.

Normalmente so construdos com materiais piezeltricos, materiais que

possuem a capacidade de gerar uma tenso, quando submetidos a um esforo

mecnico (cristais como quartzo por exemplo).


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Esse fenmeno ocorre pois, quando o cristal esta em repouso, todas as

cargas eltricas positivas e negativas esto simetricamente distribudas, o que

gera uma carga neutra, mas quando uma forca exercida sobre o cristal, essa

simetria quebrada, desencadeando uma distribuio irregular das cargas

fazendo surgir uma tenso. Em casos extremos, essa tenso gerada pode atingir

valores bem altos (na casa de alguns milhares de volts).

Figura 61: Funcionamento do sensor de vibrao.

Os materiais piezeltricos so utilizados em varias reas devido a sua

capacidade de gerar tenso atravs de esforos mecnicos. Alem de sensores de

vibrao, podemos encontr-los em captadores para instrumentos de cordas,

microfones piezeltricos, receptores de ultra-som e ate mesmo em isqueiros.

Tambm podemos realizar o processo inverso, ou seja, gerar uma

compresso do tamanho do cristal ao aplicarmos uma tenso sobre o material.

Esse processo utilizado na construo um boxe (dispositivo que converte um

sinal eltrico em um sinal sonoro).

Esses materiais no so bons condutores de eletricidade, apesar degerarem grandes tenses, e para ser usado adequadamente, se aplica uma

camada metlica em cada extremidade do cristal.

A representao simblica desse componente conforme a figura abaixo:


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Figura 62: Smbolo dosensor de vibrao.

Precisamos de componentes extra para verificar a vibrao captada por

esse sensor.

Pelo fato do sensor de vibrao utilizado ser composto apenas por um

cristal piezeltrico com dois eletrodos, ou seja, sem nenhum componente

eletrnico a mais, no se necessrio aliment-lo.

Um dos terminais do sensor ser a origem do sinal do sensor, que ser

monitorado por um circuito externo, o outro terminal deve ser ligado ao negativo

da alimentao, mas tudo isso deve ser feito depois de ser previamente

adequado.

Primeiramente de isolar o sensor de qualquer sinal DC que possa ser

originado. Fazemos isso utilizando um capacitor de desacoplamento, o colocando

no terminal de sada do sinal do sensor.

Figura 63: Esquema bsico para a utilizao do sensorde vibrao.

O valor do capacitor utilizado irrelevante. A tenso de sada ps capacitor

ser um sinal que corresponde a vibrao captada pelo sensor, mais ainda no

um sinal que possa ser monitorado diretamente atravs de alguns circuitos. Do

mesmo jeito que foi feito com o microfone, devemos adequar a tenso de repouso

(Vrep), para que o valor mnimo do sinal sempre esteja acima de 0V.


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Figura 64: Devemos aumentar a tenso de repouso do circuito, para termos um sinalcom o valor mnimo um pouco maior que 0 V.

Do mesmo modo que foi feito com o microfone, utilizaremos um divisor de

tenso, mas no caso do sensor de vibrao, o circuito dever ser planejado de

modo que a tenso de repouso seja de 900 mV (0,9 V).

Figura 65: Circuito com o divisor de tenso para adequar atenso de repouso.

Utilizando os valores d tenso de alimentao, das resistncias do circuito

acima, e a formula do divisor de tenso, podemos calcular a vamos calcular a

tenso de repouso.


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Desse modo podemos ver que teremos uma tenso de repouso adequada

para utilizao em vrios circuitos, mas circuito para a utilizao do sensor de

vibrao ainda no esta completo.

Lembrando que os cristais piezeltricos no sensor de vibrao podem gerar

tenses muito altas, devemos proteger o circuito que vai receber o sensor contra

tenses excessivas, pois a maioria desses circuitos no suportam essas tenses

altas.

Para isso utilizamos o diodo Zener, um dos mtodos mais eficazes para

esse tipo de processo. O Zener um pouco diferentes dos diodos comuns, so

construdos de modo que possibilitam conduzir corrente nos dois sentidos, direto

e reverso. Nos dois tipos a conduo comea a ocorrer com tenses de 1Vaproximadamente.

Figura 66: Diodos Zener e seu smbolo utilizado em esquemas eletrnicos.

No modo direto (tenso positiva no anodo e a negativa no catodo), ele

conduz a corrente como um diodo comum, variando conforme o modelo do diodo.

Ao ser polarizado inversamente (tenso negativa no anodo positiva no

catodo), ele ainda capaz de conduzir a corrente (diferente dos diodos comuns),mas a conduo s ser feita acima de uma tenso conhecida.

Cada modelo de diodo Zener possui uma tenso de conduo reversa

prpria, que variam de algumas unidades a algumas dezenas de Volts.


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Figura 67: Utilizao de um diodo Zener.

Todo diodo possui uma pequena marca de cor diferente do resto do seu

corpo, que fica prxima de um dos terminais, essa marca indicando o terminal docatodo.

Figura 68: Identificando os terminais do diodo.

Os diodos Zener so utilizados para limitar ou regular a tenso de um

circuito eletrnico devido sua capacidade de conduzir apenas acima de uma

tenso determinada.

Afim de proteger a entrada de qualquer tenso exagerada, utilizaremos um

diodo Zener que, em modo reverso, comea a conduzir quando estiver acima deuma tenso de 4,3 V. Para isso, devemos ligar o catodo no divisor de tenso, e

aterrar o anodo (ligado ao terminal negativo da alimentao).

Quando um sinal que tenha uma tenso mxima superior a 4,3 V, o diodo

comear a conduzir, estabilizando a tenso em 4,3 V.


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Figura 69 Proteo exercida pelo diodo Zener.

Cumprindo todas essas etapas, teremos um sinal que pode ser monitorado

atravs de um circuito externo. Abaixo vemos os esquema necessrio para se

utilizar o sensor de vibrao.

Figura 70 Circuito recomendado para a utilizaode um sensor de vibrao.

Com o circuito acima, podemos utilizar um sensor de vibrao de forma

simples e sem o risco de danificar os componentes.

Sensor de distncia

Muito utilizado em linhas de produo automatizadas, o controle de

posicionamento, medio das dimenses dos objetos e verificao de danos e

falhas dos produtos, so as aplicaes em que o sensor mais se destaca.


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Figura 71: Sensor de distncia.

Alem dos ambientes industriais, esses sensores esto presente em alguns

automveis, auxiliando no estacionamento do veculo, e ate controlarautomaticamente a distancia em relao ao carro da frente.

Tambm so muito utilizados em robs, os possibilitando monitorar o

ambiente e assim, evitar choques e/ou quedas.

Encontramos vrios modelos disponveis no mercado desse tipo de sensor,

temos os sensores baseados em radar, ultra-som, laser ou infravermelho.

Os baseados em radar e ultra-som costumar ser caros e relativamente

difceis de operar. Eles emitem um pulso de radio ou de som e calculam o tempo

para que esse pulso seja refletido e retorne ao sensor. As respectivas velocidade

do pulso emitido so 300000 Km/s para o radio e 1200 Km/h para o som,

aproximadamente, com isso ento, possvel calcular a distancia do objeto reflete

o pulso.

Figura 72: Funcionamento do sensor de radar e de sonar.


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Os sensores pticos utilizam raios laser ou infravermelho, e seu

funcionamento baseado no principio da triangulao.

emitido um feixe de luz por um diodo laser ou um LED infravermelho, e

ao ser refletido por algum objeto, esse raio detectado por um PSD (Position

Sensing Device Dispositivo de Monitoramento de Posio), e de acordo com a

distancia do objeto, esse raio incide em diferentes modo no PSD.

Figura 73: Funcionamento do sensor de distncia.

O PSD composto por vrios componentes que so sensveis a luz ( como

fotodiodos). Um modulo de processamento monitora sua resposta, podendo

identificar a posio exata em que o raio incidiu no componente. Como essa

posio depende da distancia do objeto que refletiu o feixe de luz, o modulo

processa esses sinais e produz uma sada que corresponde a essa distancia.

Figura 74: Funcionamento do PSD (Position Sensing Device).


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O sensor de distancia ptico que utilizemos como exemplo, ser o

GP2Y0A21YK, fabricado pela Sharp, que um modelo que baseia na

triangulao do infravermelho.

Esse componente rene todas as funes necessrias para um sensor de

distancia, como emissor de infravermelho, PSD e modulo de processamento.

Quando ligado adequadamente, o modulo de processamento do sensor

gera um sinal de sada, em que sua tenso vai variar de acordo com a distancia

do objeto.

O grfico abaixo esta disponvel no manual do componente, e com ele,

podemos verificar o comportamento do sensor.

Figura 75: Grfico de resposta do sensor de distncia Sharp GP2Y0A21YK.

Vemos que o sensor pode facilmente identificar objetos que esto a uma

distancia de 5 a 80 cm, e quando a distancia entre o sensor e o objeto se manter

estvel, a tenso de sada do sensor ser constante. Outra observao que pode

ser feita que, quanto mais distante do objeto, menor ser a tenso na sada do

sensor.

O sensor j no vai funcionar bem em distancias acima de 80 cm, devido

ao fato da variao da tenso ficar cada vez menor. O uso do sensor tambm no

recomendado e para distancias menores que 5 cm, pois o sinal em sua sada

pode no corresponde a distancia real do objeto.


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A utilizao desse sensor simples, atravs da figura abaixo, podemos ver

que ele possui semente trs terminais de conexo.

Figura 76: Pinagem do sensor de distncia GP2Y0A21YK.

A alimentao deve ser feita ligando o terminal V+ uma fonte de

alimentao de 5V, e o terminal GNT deve ser ligado ao terra (ou o 0V da

alimentao). Devemos tomar cuidado para que tenso no seja superior ou

inferior a 5 V, pois correremos risco de queima ou mal funcionamento do

componente. O terminal que sobrou a sada do sensor, a tenso desse terminal

corresponde a distancia de algum objeto na frente do sensor, desse modo, essesinal poder ser utilizada por um circuito externo.

Sensor de temperatura LM60

O LM60 um dos sensores de temperatura analgicos mais comuns,

possui um encapsulamento TO-92 (normalmente usado para transistores), mas

esse componente um circuito integrado.

Figura 77: Sensor de temperatura LM60.


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Seu principio de funcionamento bem semelhante ao do termistor, pois

tambm se baseia no fato de que o comportamento dos materiais semicondutores

dependem da temperatura.

A vantagem de ser um circuito integrado de que geralmente no

precisam de componente extra, podendo ser ligado diretamente no circuito que ir

fazer a monitorao do sinal, o que facilita muito sua utilizao.

Ao trabalharmos com um sensor LM60, devemos tomar cuidado em

relao a sua pinagem, pois uma conexo errada pode danificar totalmente o

componente, outro detalhe importante, que sua alimentao pode ser feita com

tenso entre 3 e 9 V.

Observando a imagem abaixo, podemos ver que seus terminais sofacilmente identificados.

Figura 78: Pinagem do LM60.

Outra vantagem que facilita muito a utilizao de um sensor de temperatura

em forma de CI, de sua resposta ser extremamente linear. A calibrao desse

sensor feito de modo que, ao se elevar a temperatura em 1C, a tenso de

sada do componente aumenta em 6,25 mV.


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Figura 79: Grfico de resposta do LM60.

De acordo com o fabricante, a tenso de sada pode variar no mximo

1205mV ( equivalente a 125C) at o mnimo de 174mV ( equivalente a 40C),

embora esses valores possam no ser exatos.

Em mdia a preciso desse sensor e de aproximadamente 3C, ou seja, se

a temperatura do ambiente for de exatamente 25C, a resposta do sensor poder

ser um valor entre 22 e 28C.

Um procedimento recomendado, mas no obrigatrio, e amplificar o sinal

de sada do sensor, para melhor visualizao da mudana do sinal de acordo com

a temperatura. Vemos as vantagens desse procedimento quando comparamos

um sinal normal em amplificado, em uma mesma variao da temperatura, a

tenso do sinal amplificado ira variar mais do que o sinal normal, permitindo

termos leituras mais precisas e uma melhor visualizao no grfico. Isso pode ser

feito utilizando um AmpOp (para exemplo usaremos um LM324N), em uma

configurao onde ganho seja aproximadamente 1,5.


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Figura 80: Circuito recomendado para a utilizao do LM60.

Na entrada positiva do AmpOp dever ser aplicado diretamente o sinal do

LM60, entre a entrada negativa e a sada do AmpOp colocaremos um resistor de

1 k, e entre a entrada negativa e terra (GND), colocaremos um resistor de 2,2

k.

Segundo o esquema da figura acima (Figura 56), teremos o circuito

necessrio para a conexo do sensor de temperatura LM60 a uma entradaanalgica atravs de um AmpOp, onde o ganho ser de aproximadamente 1,5.

O LM60 pode ser usado em quase todas as aplicaes de um termistor,

mas pelo fato de ser um CI, pode ser utilizado mais facilmente, j que seu sinal de

sada corresponde claramente a temperatura detectada.

vlido lembrar que existem outros modelos de circuito interado que

fazem o papel de sensor de temperatura, so classificados de acordo com o seu

sinal de sada, digitais e analgicos.

Os mais simples so os analgicos, eles possuem um sinal de sada cuja

tenso corresponde a temperatura do ambiente. Esse sinal pode ser utilizado por

um outro circuito analgico, ou ser convertido em digital para ser monitorado por

um circuito digital, por exemplo, um microcontrolador.


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Figura 81: Sada de um sensor analgico.

Os sensores de temperatura digitais possuem uma resposta diferente, seus

procedimentos de monitorao de temperatura so parecidos com os de um

analgico, ou seja, existe a gerao de um sinal analgico, em tenso

corresponde a uma temperatura do ambiente, mas diferena esta no fato de que,no prprio CI, esse sinal convertido num sinal digital.

Figura 82: Sada de um sensor digital.

O sinal digital menos sujeito a interferncias, e pode ser lido mais

facilmente por um circuito digital. Uma das desvantagens de que esse sinal no

pode ser utilizado por um circuito analgico, e tambm, sua aplicao um

pouco mais complicada.

Acelermetro

So dispositivos que medem a acelerao sofrida por um corpo. Os

acelermetros possuem diversas aplicaes, mas a mais conhecida em

automveis, especialmente em air-bags. Nesse caso, o acelermetro monitora a

acelerao do veiculo, e quando ocorre uma desacelerao muito grande,


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caracterizando um acidente, ele acionado, ativando o circuito que controla o air-

bag.

Figura 83:Acelermetros.

Tambm podem ser aplicados em sismmetros, monitorando abalos

ssmicos, em cmeras digitais na estabilizao automtica da imagem, entreoutras aplicaes.

Recentemente esto sendo aplicados para a proteo de HD's de

notebook. Quando o acelermetro detecta que o aparelho esta em queda livre, as

cabeas de leitura do HD se afastam do disco rgido, evitando que todos os dados

presentes nele sejam perdidos no impacto.

Da mesma forma do sensor de distancia e o sensor de temperatura LM60,

os acelermetros so compostos por vrios componentes em uma nica peca epodem ser construdos de vrias maneiras. Temos um modelo que utiliza os

mesmos materiais piezeltricos encontrados nos sensores de vibrao, possuem

alguns cristais microscpicos que so comprimidos por forcas de acelerao e

geram uma certa voltagem.

Outro mtodo comum para a construo de acelermetros esta em

monitorar variaes de capacitncia, possuindo um principio de funcionamento

parecido com alguns tipos de microfone. Esses modelos so compostos por trs

placas, formando dois capacitores, uma dessas placas mvel, e conforme a

acelerao, comeam a se movimentar, variando a capacitncia do conjunto. Um

modulo de processamento monitora esses capacitores e faz a interpretao da

acelerao atravs da variao entre os capacitores.


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Figura 84: Funcionamento dos acelermetros capacitivos.

Esses modelos foram desenvolvidos utilizando a tecnologia MEMS (Micro-

Electro-Mechanical Systems Sistemas Micro-Eletro-Mecanicos), Essa recente

tecnologia permite construir estruturas mecnicas e eletrnicas em escalas

microscopias. Isso permite integrar essas estruturas em CI's e construir

componentes pequenos, com alto desempenho e baixo custo.

Figura 85: Interior do acelermetro: acima encontra-se a estrutura MEMS que identificaaceleraes e no centro o mdulo de processamento.

Os classificao dos acelermetros tambm podem ser dada de acordo

com a forma de seu sinal de sada. Nos analgicos, temos na sada um valor de


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tenso que proporcional acelerao sofrida pelo sensor. Se a acelerao for

constante, a tenso na sada do acelermetro tambm ser.

Os modelos digitais, fazem a converso desse sinal analgico em digital

internamente.

Figura 86: Respostas de acelermetros analgicos e digitais.

No exemplo de aplicao, utilizaremos um modelo analgico de

acelermetro.

Devemos obter conhecimento sobre alguns conceitos importantes, para

que possamos fazer um melhor uso desse tipo de sensor.

Temos disponveis modelos que podem medir aceleraes em 1, 2 ou 3

eixos cartesianos, onde cada eixo possui uma sada prpria. Nas maioria das

aplicaes, 2 eixos so suficientes, a no ser, se for necessrio monitorar

aceleraes nas 3 dimenses.


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Figura 87: Eixos nos quais um acelermetro capaz demedir aceleraes.

Uma outra caracterstica que devemos saber o valor mximo de

acelerao em que o sensor ser submetido. Os acelermetros possuem um

limite de operao, que se for atingido pode danificar o componente. Esses

valores limites, so obtidos tendo como referencia a gravidade da Terra (g = 9,8

m/s2).

Dependendo da aplicao, os valores limites podem ser altos ou baixos,

por exemplo, acelermetros usados para disparar air-bags de automveis possui

um valor limite de aproximadamente 200g.

A sensibilidade do acelermetro est relacionada diretamente com a

preciso, pois quanto mais sensvel ele for, melhor ser sua preciso de medida

em sinais de grandes variaes.

Outro fator que devemos saber sobre acelermetros sua largura de

banda, que indica qual ser freqncia em que o sensor medira a acelerao e

enviar ao sinal de sada. Normalmente 10 leituras por segundo (10 Hz)

suficiente, mas existem aplicaes quem exigem respondas rpidas, onde a

largura de banda pode chegar na ordem de centenas de Hz. Podemos modificar

essa freqncia de leitura em alguns modelos, essa freqncia de leitura pode ser

modificada, alterando o valor do capacitor colocado na sada do sensor.

Devemos tomar muito cuidado ao trabalharmos com acelermetros, um

dos mais importante o de nunca deix-lo cair em uma superfcie dura, isso pode


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causar srios danos ao componentes. Outro cuidado importante que devemos

tomar, com relao a eletricidade esttica, pois muitos componentes so

sensveis as descargas eletrostticas. Tambm devemos saber a posio dos

eixos, para que possamos fazer a medio no eixo certo.

Sabemos que em um acelermetro analgico, o nvel de tenso de sada

equivalente acelerao submetido no componente, mas quando o no sofre

nenhuma acelerao, o nvel de sada se manter num valor constante

(normalmente, a metade da tenso de alimentao do acelermetro).

Quando submetido a uma acelerao no sentido positivo do eixo, a tenso

de sada aumenta, ate aproximadamente o valor da alimentao do sensor. Ao

sofrer uma acelerao no sentido negativo do eixo, a tenso da sada diminui ateum valor prximo de 0. Vale a pena saber que, se a acelerao for perpendicular

ao eixo, ela no detectada.

Figura 88: Exemplo do comportamento do acelermetro de acordo com a aceleraosofrida. Quando parado, a sada do eixo X permanece na tenso de repouso. Ao sofrer aceleraono sentido positivo do eixo, a tenso aumenta, quando sofrer uma acelerao no sentido negativo,

a tenso diminui e quando a acelerao ocorre perpendicular ao eixo, ela no detectada .

Alm de aceleraes dinmicas (como a de um carro), os acelermetros

pode atuar com aceleraes estticas (a da gravidade da Terra). Por exemplo, ao

posicionarmos o acelermetro de modo que algum eixo fique no sentido da


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acelerao gravitacional, o sinal de sada desse eixo ir corresponder a uma

acelerao de 1g, mesmo estando imvel.

Figura 89: Medindo a acelerao gravitacional com um acelermetro. Neste caso atenso de sada do eixo ser correspondente a uma acelerao de 9,8 m/s.

O mtodo de medir inclinaes com acelermetros, utiliza o princpio acimae um pouco de trigonometria.

Figura 90: Eixo Z do acelermetro em diferentes inclinaes.


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Para exemplo, digamos que vamos monitorando apenas o eixo Z de um

acelermetro, e ele foi posicionado num determinado angulo em relao ao solo.

Atravs da trigonometria, sabemos que, podemos dividir a acelerao em duas

componentes, uma no eixo Z (eixo que estamos monitorando) e uma no eixo X ou

Y (dependendo do posicionamento do acelermetro). A acelerao sofrida pelo

eixo Z (a) igual a acelerao da gravidade (g) vezes o cosseno do angulo

(ngulo formado entre o eixo Z e a acelerao gravitacional). A imagem abaixo

ilustra o que foi comentado.

Figura 91: Determinando a acelerao gravitacional sofrida pelo eixo Z.

Como a tenso de sada e a acelerao so proporcionais, temos que a

tenso de sada que corresponde ao eixo Z (Vsaida) igual a tenso de sada

correspondente a fora de acelerao gravitacional (Vgrav) vezes o cosseno do

angulo .

Vsaida= Vgrav cos

Podemos encontrar esse tipo de aplicao em controles de videogames, e

sistemas de controle de estabilidade de automveis, entre vrias outras

aplicaes.

Para finalizarmos o assunto, ao monitorarmos o acelermetro atravs de

um circuito externo, devemos nos lembrar de monitorar a sada de cada eixo

separadamente, e no caso dele ser utilizado com um outro circuito, devemos


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acopl-lo a um AmpOp em configurao de ganho unitrio, evitando qualquer

problema de impedncias tanto do acelermetro, quanto do circuito externo.

Sensor de presso atmosfrica

Presso atmosfrica e basicamente uma forca gerada pelo ar, que atua

sobre alguma superfcie. Com a monitorao desse fenmeno, os sistemas de

meteorologia conseguem fazer previses de tempo.

Figura 92: Sensores de presso atmosfrica.

Basicamente a previso feita da seguinte forma, se a presso de uma

regio cai, a probabilidade de que ocorram chuvas e tempestades e at mesmo,

furaces ou tornados. Quando a presso fica em um nvel alto, provavelmente o

clima estar seco e limpo.

A presso atmosfrica tambm pode variar em relao a altitude, em

regies baixas, prximas do nvel do mar, a atmosfera densa (possui uma

grande concentrao de molculas), o que faz com que a presso seja mais alta.

Em altitudes elevadas, a atmosfera fica mais rarefeita (as molculas ficam mais

afastadas umas das outras), fazendo com a presso nesses locais seja menor do

que no nvel do mar.

Uma outra aplicao bem especifica para esses tipo de sensores, est em

medir a presso do ar nos pneus dos automveis, uma informao bem valiosa

veculos de corrida, mas tambm til em carros comuns, pois pneus vazios

geram maior atrito com o asfalto, conseqentemente aumentam o consumo decombustvel e podem causar acidentes.


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Encontramos esses sensores tambm na industrias. A presso dentro de

tubulaes, caldeiras e mquinas, algo que deve ser monitorado

constantemente, pois auxilia na busca por falhas e prevenir problemas.

Podem ser classificados em trs tipos: gauge, absoluto ou diferencial. Essa

classificao feita de acordo com o tipo de referencia que o sensor utilizada

para a leitura.

Os sensores de presso gauge medem a presso do ambiente em relao

a presso atmosfrica local.

Os sensores de presso absoluta medem a presso em relao ao zero

(vcuo total). Para explicar o funcionamento desses sensores, vamos imaginar

que estamos em um carro com uma velocidade de exatos 100 km/h, entomedimos a velocidade de outros veculos em relao a nossa velocidade (100

km/h). Agora vamos imaginar que estamos medindo novamente a velocidade dos

carros, mas desta vez, parados na beira dessa estrada. Nesse caso, a velocidade

ser medida tendo como referencia o 0 km/h, pois estamos parados.

Fazendo uma analogia, o principio de funcionamento do sensor de gauge,

seria quando medssemos a velocidade dos outros veculos estando a 100 km/h e

o sensor absoluto, seria medir a velocidade enquanto estivermos parados.

Figura 93: Enquanto o sensor de presso absoluta mede em relao ao zero, o sensorgauge compara com a presso atmosfrica local.


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Os sensores diferenciais, fazem a comparao entre duas presses.

Possui duas entradas de ar, e o nvel de tenso da sada indica a diferena entre

as presses.

Figura 94: Sensor de presso

Os sensores de presso so construdos geralmente com materiais

piezoresistivos, so materiais que possuem a capacidade de variar sua

resistncia quando submetidos a um esforo mecnico. Esse efeito comum em

materiais semicondutores, como o silcio ou germnio.

. vlido saber que, o efeito piezoresistivo e diferente do efeito

piezeltrico, pois enquanto que os materiais piezeltricos geram uma tenso

quando pressionados ou deformados, os piezoresistivos alteram sua resistncia.

Figura 95: Funcionamento do sensor de presso.


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Seu principio de funcionamento se da devido a ser constitudo por duas

cmaras, que entre elas colocada uma pelcula de material piezoresistivo (o

modo de como essas cmaras so construdas define qual o tipo do sensor).

Nos sensores de presso absoluta, uma dessas cmeras fechada e a

outra aberta, onde a presso destinada a ser medida fica. A cmara fechada

contem vcuo, onde presso a ser monitorada e medida em relao a presso

zero. Esse sensor muito aplicado para medir presses baixas, menores do que

a atmosfrica.

Nos sensores de gauge as duas cmaras so abertas, onde que uma

destinada presso a ser medida, e a outra destinada entrada de ar

atmosfrico, fazendo com que a presso e medida tenha relao com a pressoatmosfrica local. No caso da presso de referncia ser a mesma da monitorada,

a forca resultante sobre o material piezoresistivo ser nula e quando uma das

presses for maior do que a outra, a pelcula ser submetida a um esforo e sua

resistncia ira mudar.

O sensor de presso diferencial tambm possui as duas cmaras abertas,

porem so destinadas as presses que sero comparadas pelo sensor. Nos

modelos piezoresistivos, essa estrutura construda utilizando a tecnologiaMEMS, o que possibilita gerar um dispositivo bem pequeno com a integrao de

todos os componentes numa nica peca.

Esses sensores so componentes frgeis, devemos tomar muito cuidado

ao trabalharmos com eles. Uma dica importante de nunca pressionar a regio

de sensibilidade do componente, pois so destinados exclusivamente a medir

presso do ar ou de algum gs, no devem ser pressionados.

Devemos tomar cuidado com ambientes muito midos, pois a umidadepode danific-lo, liquido, sujeira ou poeira podem entrar nas aberturas do sensor e

causar algum mal funcionamento.

Lembrando que todos os sensores possuem uma faixa de operao, em

que funcionam corretamente. No caso desse tipo de sensor que estamos

estudando, se a presso estiver acima ou abaixo desses valores limites, podem

ser danificados. Devemos tambm, sempre verificar a pinagem do e a

alimentao do sensor, para que o mesmo, possa funcionar corretamente.


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Ao conect-lo em algum circuito externo, recomendado que utilizemos

um AmpOp com ganho unitrio, para que a corrente de sada do sensor seja

pequena, e no cause riscos de danos.

Sabemos que um dos fatores que determinam a presso atmosfrica a

altitude. Esses sensores so capazes de detectar pequenas variaes de

presso, por isso, uma de suas aplicaes mais comuns a de medir altitudes.

Nesse aspecto, muito aplicado em aeromodelos de controle remoto, foguetes

amadores, entre outros.Dependendo do modelo do sensor, possvel detectar

variaes de menos de 1 metro.

Sensor de campo magntico

Esses sensores podem ser aplicados em muitas situaes, sendo muito

utilizado para medir campos magnticos (por exemplo, o campo magntico

terrestre ou um gerado atravs de um ima) ou uma variao nesse campo

causada por um material ferromagntico.

Figura 96: Sensores de campo magntico. O modelo da direita destinado a ser encaixado emcabos e medir correntes eltricas a partir do campo magntico produzido por elas.

. Muito utilizado em aviaes, fazendo a monitorao da direo e

inclinao atravs da medida do campo magntico terrestre, e fazer suar

est

trabalho resumo de sensores

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