Sensores. Interpretando o Ambiente Engenharia Eletrônica. Claudinei de Jesus Donato 10/2013

Transcrição

1 Sensores Interpretando o Ambiente Engenharia Eletrônica Claudinei de Jesus Donato 10/2013

2 Conforto 2

3 Segurança 3

4 Comodidade, Agilidade... 4

5 Resultado 5

6 Meio Ambiente Instinto de sobrevivência: dominar o meio que vivemos, por mais inóspito que seja. Abraham Maslow: 6

7 Meio Ambiente Tecnologia, fundamental em nossa evolução e sobrevivência Permite interpretar, interagir e controlar o ambiente Como??? Sensores Atuadores Controladores 7

8 Meio Ambiente Temperatura, deslocamento, inclinação, aceleração, força, deformação, movimento... Queremos saber e controlar tudo, instinto humano... Como exemplo, acelerômetros permitem desde ajustar a visualização de um celular, a: Ativar um airbag Detectar queda livre Controlar velocidades e deslocamentos Detectar movimento controle remoto... 8

9 Sensores Sensores são dispositivos usados para detectar, medir ou gravar fenômenos físicos Mudam seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que indica esta grandeza Sensor Ideal: Não extrai energia da grandeza mensurada Possui dimensão nula Não possui massa Não recebe energia de fonte externa 9

10 Sensores Algumas características importantes de sensores são: Linearidade Faixa de operação Repetitividade Sensibilidade Estabilidade Erro/Incerteza Robustez 10

11 Sensores - Transdução Alguns princípios de transdução: Capacitivo (ΔC) Indutivo (ΔL) Eletromagnético (ΔV) Fotocondutivo (ΔR) Fotovoltaico (ΔV) Piezoelétrico (ΔQ ou ΔV) Potenciométrico (ΔR) Extensométrico (ΔR) Termorresistivo (ΔR) Termoelétrico Termopar (ΔV) 11

12 Sensores - Capacitivo C= q V C= 0 r a b d 12

13 Sensor - Indutivo 13

14 Sensores - Fotoelétricos Os transdutores fotoelétricos detectam variação de radiação térmica ou de luminosidade 14

15 Sensores - Piezoelétricos Em sua rede cristalina, cargas elétricas são geradas quando submetidos a um esforço mecânico. A resposta em estado estacionário é zero. Só responde a estímulos dinâmicos Algumas aplicações: Sensores de força Pressão Aceleração Ultra-som Som Atuadores, como o buzzer 15

16 Sensores - Extensometria Ocorre variação na resistência de um material condutor quando o mesmo sofre deformação (strain) 16

17 Sensores - Extensometria Os extensômetros são largamente utilizados para medir deformações em estruturas como pontes, máquinas, locomotivas, navios... Usados para medir variações de carga, pressão, torque, deslocamento, tensão, compressão, aceleração, vibração.. 17

18 Condicionamento de Sinal Adequação de nível (geralmente amplificação) Filtragem Conversão (A/D, D/A...) Linearização Isolação Casamento de Impedâncias 18

19 Condicionamento de Sinal 19

20 Amplificador de Instrumentação 20

21 Conversores Tensão Corrente e Corrente Tensão Frequência Tensão e Tensão Frequência Sinal Digital Sinal Analógico (DAC) Sinal Analógico Sinal Digital (ADC) Paralelo ou flash : frequência elevada, porém geralmente é limitado a poucos bits (8) Aproximação sucessiva: é simples e de baixo custo, pode apresentar alta resolução Dupla rampa: apresenta grande exatidão Modulação sigma/delta: apresenta grande linearidade e não precisa de filtro anti-aliasing 21

22 Aquisição de Dados 22

23 Sensores Inteligentes Linearização, compensações... Discretização da grandeza medida Fusão de sensores Filtragem Algoritmos já implementados para aplicações pré-definidas Comuns em sensores inerciais (Micro-Electro- Mechanical Systems MEMS), sensores de toque, sensores de pressão... 23

24 Sensores Inteligentes 03/12/sensores-inteligentes-podem-evitar-desperdicio -de-alimentos/ O circuito criado dentro do sensor de plástico mede os sinais vitais do alimento de dentro da embalagem. Esta informação pode ser comunicada tanto a um dispositivo móvel, como a o sensor que produz um sinal analógico. Sensores podem ser adicionados conforme a necessidade, mas a grande inovação está em um algoritmo que analisa os dados e identifica zonas seguras para trafegar. 24

25 Muito Obrigado pela Atenção!!! Perguntas??? Claudinei de Jesus Donato 25