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Uma descrição detalhada dos sensores elétricos e magnéticos, incluindo termistores (ntc e ptc), sensores indutivos, capacitivos, termoelétricos, piezoelétricos e fotoelétricos. Além disso, discute os sensores magnéticos e acústicos, seus princípios de funcionamento e aplicações.
Tipologia: Resumos
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A resistência varia em função da variação de temperatura. São muito utilizados em circuitos de proteção, uma vez que sua resistência aumenta com o aumento da temperatura, limitando assim a corrente do circuito. Podem ser do tipo NTC ou PTC. NTC (Negative Temperature Coefficient) diminuição da resistência com o aumento da temperatura. Geralmente fabricados em cerâmica. PTC (Positive Temperature Coefficient)- elevação do valor da resistência com o aumento da temperatura. Geralmente fabricados em platina. Na figura abaixo temos o comportamento desses dois sensores. Figura 27 - Sensor PTC X NTC Operando em faixas de temperatura que vão de valores negativos até aproximadamente 125oC, esses dispositivos são utilizados como sensores em uma grande quantidade de aplicações, dada a facilidade com que podemos trabalhar inclusive seu baixo custo. O NTC é mais usado que o PTC, devido a maior facilidade de manutenção, além de ser muito mais sensível a temperatura do que outros sensores. Figura 28 - Sensores PTC e NTC -Indutivos Os sensores indutivos são emissores de sinal que detecta, sem contato direto, elementos metálicos que atravessam o seu campo magnético convertendo em um sinal elétrico inteligível Esses sensores consistem basicamente numa bobina em torno de um núcleo. Consiste na variação da indução de uma bobina por uma variação externa. O deslocamento do objeto provoca a variação da indutância. Figura 29 - Sensor Indutivo
Quando uma corrente percorre a bobina do indutor, forma-se um campo magnético. As características da bobina que formam esse campo magnético se alteram na presença de objetos que tenham características magnéticas como ímãs, materiais ferrosos e mesmo materiais diamagnéticos ( que dispersam as linhas de força de um campo magnético), pois estes interferem no campo magnético gerado por um oscilador conectado à bonina. Essa variação é sentida (a uma distância pré-determinada) e o sensor comuta. Pode-se destacar mais algumas características desses sensores: Não necessitam de energia mecânica para operar; Atuam por aproximação, sem contato físico com a peça; Funcionam com altas velocidade de comutação; São imunes à vibração e choques mecânicos -Capacitivos São muito semelhantes aos sensores indutivos, distinguem-se, no entanto, pelo fato de produzirem um campo eletrostático, em vez de um campo magnético. Além disso, os sensores capacitivos podem detectar objetos metálicos e não metálicos: papel, vidro, plástico, tecido, etc. Figura 30 - Sensor Capacitivo Os sensores capacitivos são projetados para operar gerando um campo eletrostático e detectando mudanças nesse campo, que acontecem quando um alvo se aproxima da face ativa. As partes internas do sensor consistem em uma ponta capacitiva, um oscilador, um retificador de sinal, um circuito de filtragem e um circuito de saída. Quando o alvo se aproxima, a capacitância do circuito é modificada, e ao atingir um valor determinado, ativa o oscilador que ativa o circuito de saída, comutando seu estado. Aplicações: Touch screen Figura 31 - Touch screen
Figura 35 - Esquema de funcionamento sensor fotoelétrico Aplicações: Comparando os sensores elétricos de detecção: Sensores Indutivos: Detecção de materiais metálicos. Ex.: Detecção de brocas partidas, detecção de parafusos para velocidade ou sentido de rotação, detecção de enlatados e tampas metálicas e detecção de válvulas abertas ou fechadas. Sensores Capacitivos: Detecção de materiais metálicos e não-metálicos. Ex.: Detecção de embalagens de papel, detecção de líquidos dentro de embalagens de papel, detecção do nível de líquidos em silos e detecção de todos os componentes não metálicos. Sensores Fotoelétricos: São indicados quando o contato físico não é possível, quando o material não pode ser detectado por outros tipos de sensores. Ex.: Contagem e posicionamento de objetos e sistemas de segurança SENSORES MAGNÉTICOS Sensor que é acionado quando entra em contato com um campo magnético. Geralmente é constituído por um material magnético, ou seja: ferro, níquel, etc. Efeito Hall: geração de uma diferença de potencial proporcional a um campo magnético.
Um fio metálico conduzindo corrente elétrica sofre ação de um campo magnético externo, a presença do campo magnético faz com que os portadores de carga experimentem uma força magnética que causa mudança de direção dos elétrons. Essa mudança causa um surgimento de um campo elétrico na direção y chamado campo de hall. As cargas se acumularão em torno dessa direção resultando em uma diferença de potencial de Hall. Os sensores magnéticos são utilizados para detectar abertura de portas, portões e janelas. O campo magnético é obtido através de um imã e tamanho próximo a do sensor. Exemplos: Sensor magnético aparente: indicado para portas ou janelas de vidro de residências. O sensor da figura abaixo trabalha da mesma forma do sensor aparente, porém é indicado para janelas e portas de madeira. Sensor magnético metálico - utilizado em portões pesados e portas de enrolar
Figura 38- Sensor Químico Exemplo: detector de CO SENSORES BIOLÓGICOS