Aula 4: Sensores
Conteúdo
• Sensores Potenciométricos
• Sensores Ultrasonicos
• Sensores de Temperatura
• Termopares
• Termistores
• Sensores Strain Gage (extensiométricos)
• Pesquisa
Aula 4: Sensores
Compostos de um resistor variável e um circuito divisor de tensão. É
utilizado para o controle de posição angular e linear.
Sensores Potenciométricos
Compostos de um emissor e um receptor de ultra-som. O
funcionamento é muito parecido com o dos sensores fotoelétricos
e têm aplicação na detecção de obstáculos e determinação do
nível de líquidos. Ex.: Nível de reservatórios de água.
Sensores Ultrasonicos
Termopares
Quando aquecemos um determinado condutor há uma
agitação de moléculas proporcional à temperatura aplicada.
Sabemos que dois materiais condutores distintos ao serem
aquecidos por uma mesma fonte de calor, se agitarão com
velocidades diferentes, assim ao fundirmos esses dois
materiais surge o termopar e nas extremidades dos
condutores teremos uma d.d.p. proporcional à temperarura
aplicada. Esse então é o efeito Seebeck em homenagem a
Thomas Seebeck descobridor desse efeito.
Sensores de Temperatura
Termistores
São semicondutores que possuem uma forte variação da resistência
elétrica com a variação da temperatura. Os semicondutores podem
ser à base de silício dopado ou arsenieto de Gálio (GaAs).
Podem ser de dois tipos:
NTC (Negative Temperature Coefficient) – Aumento na
quantidade de elétrons e lacunas livres gerado por excitação
térmica, assim a resistência diminui com o aumento da
temperatura.
PTC (Positive Temperature Coefficient) – Aumento da vibração
dos átomos, dificultando a movimentação de elétrons e surgimento
de lacunas, assim a resistência aumenta com o aumento da
temperatura.
Obs.: Como esses efeitos acontecem simultaneamente em um
semicondutor, dependendo do material empregado e da temperatura
de operação, um deles prevalece em relação ao outro.
Sensores de Temperatura
Termopares X Termistores
Termistor
Termopar
Faixa típica de temperatura: -270º C a 1800º C
Sensibilidade: faixa dos microvolts por oC
Precisão típica: +/- 0,5%
Linearidade: precisa de uma correção polinomial
ou equivalente de 4ª ordem.
Robustês: para a conexão deste tipo de sensor
normalmente são usados fios grossos, o que os
torna bastante robustos. Contribui para esta
robustês os materiais isolantes que são usados.
Tempo de resposta: curto, da ordem de menos de
1 segundo
Excitação externa: não necessita de um circuito
de excitação externa
Sinal de saída: tensão
Preço: médio
Faixa de temperatura: -100 a +450º C
Sensibilidade: vários ohms/ohms/oC
Precisão: +/- 0,1º C
Linearidade: também precisam de uma correção
polinomial de 3ª ordem de uma tabela de
correção
Robustês: existem vários tipos de invólucros
para os termistores, os quais influem muito na
sua resistência a choques, vibrações e outros
elementos. Por exemplo, os tipos com
invólucros de vidro são os mais robustos apesar
da maior dificuldade no manuseio.
Tempo de resposta: médio, dependendo da
capacidade térmica. Na faixa de 1 a 5 segundos
geralmente
Excitação: precisam de uma fonte externa de
tensão
Sinal de saída: consiste numa resistência
Custo: baixo
Sensores de Temperatura
Termopares X Termistores
Termopar: são usados no sensoriamento de temperaturas muito
altas, pois são os que podem suportar os valores mais altos. Isso
inclui o controle de temperatura de fornos, motores de
combustão, etc.
Termistor: usados na compensação de junções frias, pontes de
medida, calibração de pirômetros, etc.
Termopares
Sensores de Temperatura
Termistores
Seu principio de funcionamento está baseado na ponte de
wheatstone, a qual é constituída de 4 resistores e um
galvanômetro. Se todas as resistências forem de mesmo
valor a d.d.p. no galvanômetro é 0V. Ao passo que, ao
variarmos um único valor de resistência, ocorre o
desequilíbrio da ponte e o galvanômetro deflexiona no
sentido positivo ou negativo conforme a variação de
resistência.
Assim, e baseado também no princípio de que a resistência
de um condutor é proporcional ao seu comprimento, contróise o Strain Gage ou extensômetro utilizado para medir
deformações de corpos sólidos. Pode ser utilizado também
em balanças elétricas.
Sensores Strain Gage
Sensores Strain Gage
Foram apresentados até o momento apenas os principais
sensores utilizados na robótica. Assim, segue abaixo alguns
sensores que podem ser pesquisados por vocês para melhorar o
conhecimento.
• Sensores Magnéticos;
• Sensores de Pressão;
• Sensores de Luminosidade;
• Acelerômetros;
• Sensores para a detecção de gases (O2, CO2, etc);
• Sensores de PH;
• Sensores de Tensão;
• Sensores de corrente e
• Sensores de potência.
Pesquisa