Conjunto Didático de Sensores – Parte experimental 71
16 - Detector Ultra-Sônico
Objetivo;
- Conhecer um sensor ultra-sônico.
- Verificar o funcionamento de um sensor ultra-sônico.
Material utilizado;
- Módulo: Sensor Ultra-Sônico;
- Modulo de fonte de alimentação;
- Multímetro digital;
- anteparo refletor ultra-sônico.
- Cabinhos de conexão;
Introdução teórica
Ultra-som
Existem diversas aplicações do ultra-som na industria, medicina e aparelhos
domésticos.
As ondas ultra-sônicas são geradas por transdutores ultra-sônicos.
O transdutor é constituído basicamente por uma fina camada de cristal de quartzo
colocado sobre dois terminais.
Quando aplicamos um esforço mecânico sobre a superfície do cristal, este esforço
mecânico (pressão) converte em energia elétrica.
Uma energia elétrica aplicada nos terminais do eletrodo, a tensão elétrica produz
deformação na estrutura do cristal (dimensão) produzindo ondas sônicas.
Este fenômeno é chamado de efeito piezelétrico.
O ar não é um bom condutor para as vibrações mecânicas. As ondas de ultra-som
sofrem grande atenuação ou amortecimento no meio em que se propaga.
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Este amortecimento mecânico é chamado “Dumping”.
As freqüências mais altas sofrem maior amortecimento do que as frequencias mais
baixas.
Um sistema de ultra-som deverá operar com freqüência adequada para cada tipo de
aplicação. Um sistema ultra-sônico pode funcionar com freqüências compreendidas
de 20kHz a 100kHz (baixa freqüência), 100kHz a 10MHz (alta freqüência).
Na figura abaixo está mostrado o receptor e transmissor ultra-sônico.
Se posicionarmos os sensores ultra-sônicos de forma a formar um ângulo conforme
está mostrado a figura, o feixe de ultra-som se propagará até encontrar algum
obstáculo. As vibrações mecânicas do ar ao encontrar um obstáculo serão refletidas e
retornará até o receptor de forma que será possível calcular a distância do anteparo.
Pode-se também utilizar um único sensor ultra-sônico colocado de forma que possa
emitir e receber o mesmo sinal refletido em um obstáculo.
A emissão é feita de modo pulsado com duração bem determinada .
O aparelho emite ultra-sons em forma de pulsos de ondas que atingem o objeto,
sendo refletidas sobre a forma de eco e voltando ao aparelho receptor.
Com base no tempo entre a emissão e a recepção, é calculada a distância.
O ultra-som é empregado em diversas áreas. Na mecânica, para medidas de
densidade de fluidos, cavidades em metais, medidores de distâncias etc.
Na segurança, o ultra-som é utilizado para detectar presença de corpos em recintos,
alarme de presença em carros etc.
O uso do ultra-som de baixa intensidade em medicina, para diagnóstico, se baseia na
reflexão das ondas ultra-sônicas. O diagnóstico com ultra-som é mais seguro porque
as ondas não são radiações ionizantes como os raios-x e por isso há a preferência
em uso nos exames pré-natais.
