Medição de Fenômenos Biológicos COB 783 Aula III.

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1 Medição de Fenômenos Biológicos COB 783 Aula III

2 Transdutores Resistivos ● Strain Gauge ● Piezoresistivo ● LDR

3 Strain Gauge

4 Resistência de fios

5 Variação de resistência

6

7 Variação da área

8 Diâmetro x comprimento ● Relação de Poisson  =0,3

9 Variação de resistência

10 Fator de Gauge ou Sensibilidade

11 Sensibilidade

12 Strain Gauge não limitado ● A variação do comprimento dos fios não é limitada (+linear, -resistente) ● Exemplo: Medidor de pressão arterial

13 Strain Gauge limitado ● A deformação do strain gauge é limitada por um substrado resistente (-linear, +resistente) Ex.: Medidor de força

14 Medidas e Erros devido a Temperatura ● Medidas em Ponte de Wheatstone ● Erros com a temperatura – Erros de sensibilidade ● Uso de termistores em série com a ponte – Erros de offset ● Um strain gauge na ponte ● ~Dois strain gauge na ponte

15 Compensação de erros ● Com apenas 1 strain gauge na ponte, erros devido a temperatura podem ser compensados com um termistor ou RTD ● Neste caso a variação de resistência do termistor/RTD deve compensar a varição de resistência térmica no strain gauge

16 Compensação de Erros ● Assim

17 Resistência total do braço ● Alternativamente – Dois transdutores (um serve apenas para compensação)

18 Transdutor Piezoresistivo ● Melhores características dos sensores potenciométricos e strain gauges. ● Strain Gauge semicondutores ● Apresentam grade variação de saída, requerem eletrônica de condicionamento simples e é de fácil incorporação ao projeto “mecânico” do instrumento.

19 Lei de Ohm ● Forma simples (macroscópica) – V = R ·I ● Forma microscópica – Relaciona o gradiente do potencial (ou campo elétrico) com a densidade de corrente

20 Efeito piezoresistivo ● O efeito piezoresistivo se refere a mudança de resistividade devido a tensão mecânica. – Tensões lineares, tensão de rotação e de cisalhamento ● A despeito deste complicador ainda é possíveldefinir um fator de gauge.

21 Para estrutura cristalina

22 ● Para barras de silício tipo P com o eixo dominante na direção (1,1,1) teríamos, por exemplo, me (1,1,1) da ordem de 100 a 175, Fator de Gauge (sensibilidade)

23 Exemplos de aplicação ● Medidas de pressão e fluxo de ar ● Medidas de baixo vácuo ● Medidor de aceleração

24 Fotoresistores - LDR

25 Fotoresistores ● A resistência elétrica varia de acordo com o fluxo luminoso incidente. ● Com luz, a superfície sensível é excitada aumentando o número de elétrons na banda de condução (baixa resistência). ● Quando no escuro o sensor possui poucos elétrons na sua banda de condução (elevada resistência)

26 Materiais ● São confeccionados de material semicondutor e existem tipos diferentes para os diferentes comprimentos de onda que se deseja medir.

27 Resistência ● A resistência pode ser: – Quase curto circuito (intensidades forte) – Quase circuito aberto (escuridão). ● Resistência sob luz (10 lux): de 5k  a 40k  ● Resistência no escuro: >5M 

28 Uso comum ● Para baixas intensidades podem ser lineares. Para altas intensidades a fotocorrente varia com a raiz quadrada da intensidade de luz. ● Uso comum em fotômetro ● Mais comuns com pico entre 500nm e 600nm.