Sensores

Definições: Sensor: Dispositivo capaz de converter um fenômeno físico em sinais elétricos. Transdutor: Dispositivo capaz de converter uma forma de energia em outra. Atuador: Dispositivo capaz de converter sinais elétricos em fenômenos físicos.

Instrumentos de Medição: Meio Elemento Sensor Conversão da Variável Processamento de Sinal Transmissão e/ou Armazenamento Apresentação da medição Para se medir uma determinada grandeza física não basta apenas o sensor. Os sensores estão associados a uma série de processos.

Classificação dos Instrumentos de Medição: Quanto à fonte de energia: Passivo: Não utilizam fontes externas de energia. Ativo: Utilizam fontes externas de energia Quanto à natureza dos sinais: Discretos: Assumem somente 2 valores (alarme). Digitais:Assumem valores em um conjunto finito enumerável (multímetro digital). Analógicos:Assumem valores em um conjunto finito não enumerável (Termômetro de mercúrio).

Parâmetros Estáticos dos Instrumentos de Medição Faixa de entrada(Xin - input range):Intervalo possível para a grandeza que será medida. Ex: 0 a 100ºC. Faixa de saída (Xout - output range): Intervalo possível para o sinal de saída. Ex:1.5 a 5V. Excursão total: Comprimento do intervalo do sinal de saída. Sensibilidade (sensitivity):Δxout/ Δxin. Zero (offset): Valor esperado de Xout quando Xin=0. Não-Linearidade: Medida do desvio observado entre os pontos obtidos na calibração e a melhor reta ajustada dentro da faixa de operação. Histerese:Medida do desvio observado quando se afere um instrumento de forma ascendente e descendente. Resolução: Menor variação de Xin que produz uma variação em xout detectável.

Tipos de Intrumentos: Posição/Deslocamento Velocidade Angular Potenciômetro LVDT Transdutores capacitivos Velocidade Angular Magnético (Efeito Hall) Óptico (Enconder) Eletromecânico (gerador DC ou AC) Temperatura Termopar RTD Junção Semicondutora Luz Célula Fotoelétrica Fotoresistor Fotodiodo e FotoTransistor Nível Capacitivo Ultrassom Vazão Tubo de Venturi Tubo de Pitot Ultrassom (Efeito Doppler) Umidade Trandutores Capacitivos Força/Pressão/Deformação Strain Gauge Transdutores Piezoelétricos Aceleração Acelerômetro

Medição de posição/deslocamento: Potenciômetro: Princípio: Variação da resistancia em função do deslocamento de um cursor. LVDT(Linear Voltage Differential Transformer) Princípio: Alteração do acoplamento entre indutores em função da movimentação do núcleo. Transdutores Capacitivos: Princípio: Delocamento de uma das placas causa uma variação na capacitancia (C=εa/d). Fonte:blass.com.au Fonte:bbautomacao.com.br

Medição de Velocidade Angular Magnético (Efeito Hall) Princípio:Força magnética causa uma diferença de potencial (d.d.p) no material. Óptico (Enconder): Fonte:ndt-ed.org Fonte:tams-www.informatik.uni-hamburg.de

Medição de Velocidade Angular Eletromecânico (gerador DC ou AC) Princípio: Rotação do eixo de um gerador DC ou AC produz uma d.d.p nos terminais. Fonte:teachnet.ie

Medição de Temperatura: Termopar Princípio:Aparecimento de uma d.d.p na junção de dois metais de diferentes densidades de portadores de carga. RTD (Resistencia Dependente de Temperatura) Princípio:Aumento da resistividade com o aumento da temperatura. Fonte:sabelotodo.org Fonte:phase-technologies.com Fonte:zone.ni.com Fonte:parts.digikey.com

Medição de Temperatura: Termistores (NTC e PTC): Semicondutores cerâmicos que apresentam variação de sua resistência com a temperatura Junção Semicondutora Princípio:Variação do comportamento das junções semicondutoras com a temperatura. LM35 Fonte: www.capgo.com Saída de tensão linear : 10mV/ºC;

Medição de Luz Célula Fotoelétrica Princípio:Surgimento de um d.d.p na célula fotoelétrica em função da incidência de luz (efeito fotoelétrico). Fotoresistor Princípio: Redução da resistividade causada pela incidência de luz. Fotodiodo e FotoTransistor Princípio: Variação do comportamento da junção semicondutora em função da incidência de luz. Fonte:fordham.edu Fonte:greenvalhalla.com

Medição de Nível Capacitivo Princípio: Variação da capacitância em função da variação da permissividade. Ultrassom Princípio:Mediçao do intervalo entre a emissão de um som de alta frequência e a captação do seu retorno. C1 C2 Fonte: zone.ni.com

Medição de Vazão Tubo de Venturi Princípio: Equação da continuidade Tubo de Pitot Ultrassom (Efeito Doppler) Princípio:Efeito Doppler Fonte: stfortiigewirtz.blogspot.com Fonte:fisicomaco.com

Medição de Umidade Trandutores Capacitivos Princípio: Variação da capacitância em função da variação da permissividade. (Mesmo princípio do medidor de nível capacitivo).

Medição de Força/Pressão/Deformação Strain Gauge Princípio: Variação da resistência em função da deformação do material. Transdutores Piezoelétricos Produção de uma d.d.p em função de uma deformação Fonte:blog.prosig.com Fonte:thefullwiki.org Fonte:machinedesign.com Fonte:rmcybernetics.com Fonte:bostonpiezooptics.com

Medição de Aceleração Acelerômetro: Capacitivo Piezelétrico Piezo resistivo

Questões: Qual tipo de transdutor possui a capacidade de gerar uma diferença de potencial elétrico quando submetido a uma pressão mecânica? Qual o fenômeno físico que se observa em uma célula fotoelétrica? O tubo de Pitot é utilizado principalmente para se medir qual grandeza física? Descreva o princípio de funcionamento de um LVDT. O que são microcontroladores? Quais as principais diferenças entre um microcontrolador e um microprocessador? Quais as principais diferenças existentes entre firmwares e softwares? Quais as principais linguagens utilizadas na programação de microcontroladores? Quem são os principais fabricantes de microcontroladores? (Cites os microcontroladores fabricados por cada um deles). Quais as principais especificações técnicas (clock do processador, quantidade de memória, quantidade de portas de entrada/saída) do PIC apresentado na palestra.

Trabalho: Relatório: Revisão sobre a história do equipamento. Para que serve este equipamento? Princípio físico de funcionamento. Sensores e/ou atuadores que são utilizados. Uma exposição prolongada a este equipamento pode causar riscos a saúde? Quais são esses riscos? Quais os limites de exposição? Qual a principal utilização deste equipamento na rotina médica? (UTI’s, Clínicas médicas, hospitais,etc). Quem fabrica este equipamento? Qual sua faixa de preço? Seminário: Preparar uma apresentação com o conteúdo do relatório. Utilizar preferencialmente figuras e vídeos.