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Prof. Rafael Vilas Boas Wiecheteck
Instrumentação eletrônica
Aula 2
Conversa Inicial
Os sensores são elementos fundamentais na instrumentação eletrônica É por meio deles que podemos realizar medições no ambiente que desejamos monitorar ou controlar
Nesta aula, abordaremos Princípios de funcionamento Sensores resistivos Sensores capacitivos, indutivos e termopares Sensores piezoelétricos, piroelétricos e efeito Hall Sensores comerciais Sensores de posição, velocidade e temperatura
Sensores resistivos
Sensor Qualquer dispositivo com alguma propriedade que varie em função de determinada grandeza física A grandeza física pode ser mensurada
Representação matemática 𝑝 𝑡 ൌ ℎ 𝑥 𝑡 , 𝑥ଵ 𝑡 , 𝑥ଶ 𝑡 , …
Desprezando as entradas espúrias 𝑝 𝑡 ≅ ℎ 𝑥 𝑡
Normalmente os sensores possuem características lineares 𝑥 𝑡 ≅ ℎି ଵ^ 𝑝 𝑡
Nos sensores resistivos, a resistência elétrica varia com a grandeza a ser medida 𝑅 𝑡 ൌ ℎ 𝑥 𝑡 , 𝑥ଵ 𝑡 , 𝑥ଶ 𝑡 , … Ω
Considerando que a resistência elétrica do dispositivo varia com a temperatura 𝑅 𝑡 ≅ ℎ 𝑇 𝑡 ሺΩሻ 𝑇 𝑡 ≅ ℎି ଵ^ 𝑅 𝑡 ሺ°𝐶ሻ
Potenciômetro
Elemento resistivo que permite que sua resistência elétrica varie com a posição de seu cursor Utilizado em situações em que se deseja medir a posição Expressão matemática 𝑅 𝑥 ൌ ℎ 𝜌, 𝑇, 𝐿 𝑥 , 𝐴 𝑅 𝑥 ൌ ℎ 𝑥ሺ𝑡ሻ 𝑥 𝑡 ൌ ℎିଵ^ 𝑅 (^) Fonte: Aguirre, 2013.
Extensômetro ( strain gage ) Propriedade de variar a resistência em função de sua deformação Termorresistências Relação entre resistência e temperatura para realizar a medição
Sensores capacitivos,
indutivos e termopares
Sensores capacitivos Há a variação da capacitância em função de uma determinada grandeza a ser medida 𝐶 𝑡 ൌ ℎ 𝑥 𝑡 , 𝑥ଵ 𝑡 , 𝑥ଶ 𝑡 , … F
A capacitância é a capacidade de um determinado dispositivo armazenar carga elétrica a um determinado potencial elétrico (...)
Efeito piroelétrico
Está relacionado com o efeito piezoelétrico, pois os materiais que têm o primeiro efeito também apresentam o segundo Produzem uma diferença de potencial entre suas faces em função da mudança de temperatura Quando o fluxo de calor aplicado ao material for interrompido, a temperatura no cristal torna-se homogênea
Efeito Hall Utilizado para medir a sensibilidade à variação de campo magnético Pode ser utilizado na medição de corrente Em uma carga negativa em movimento sob a ação de um campo magnético, aparecerá uma força que fará com que ela seja atraída para um dos lados do material
Medição de posição e proximidade
Medição de posição Potenciômetro Sensores mais simples que podem ser utilizados para a medição de posição A indicação de tensão é proporcional à posição do terminal móvel (...)
Sensor magnetorresistivo A resistência elétrica é dependente do campo magnético ao qual o sensor está submetido Em relação aos potenciômetros, os magnetorresistores têm a vantagem de não sofrerem atrito entre o elemento resistivo e as demais peças A desvantagem é serem muito mais sensíveis à temperatura
Transformador diferencial linear variável (LVDT) Transdutor analógico utilizado para medir o deslocamento linear
Fonte: Aguirre, 2013.
Medição de proximidade por sensor de efeito Hall – aplicação
Fonte: Aguirre, 2013.
Medição de temperatura
A temperatura é uma das grandezas mais comuns de serem medidas, pois é considerada uma das quatro grandezas fundamentais
Termorresistências
Sensores comerciais são conhecidos como RTDs
Fonte: Aguirre, 2013.
Termistores São sensores semicondutores que têm a característica de serem muito mais sensíveis que as termorresistências Comportam-se de modo não linear Esses dispositivos podem ter coeficiente de temperatura Positivo (PTC) Negativo (NTC)
Termopares
Também chamados de sensores termoelétricos Sensores bimetálicos que se baseiam no efeito Seebeck Funcionamento baseado em dois materiais condutores diferentes conectados para formarem um circuito elétrico
Referências
