Efeitos físicos aplicados a sensores

Transcrição

1 LEB 5030 Instrumentação e Automação para Sistemas Agrícolas Efeitos físicos aplicados a sensores Prof. Dr. Rubens Tabile tabile@usp.br FZEA - USP

2 Os efeitos utilizados em sensores surgem de pesquisas em propriedades de materiais. O surgimento de novos materiais e o avanço e microeletrônica, culminou em sensores mais precisos, robustos e miniaturizados.

3 PADRÃO DE COMUNICAÇÃO

4 Chaves ON OFF; NA e NF Transmissão Eletrônica ( decada de 1960) 4-20 ma; ma; 0-5 V; 0 10 V Fieldbus (decada de 1980) É um sistema de comunicação digital bidirecional, que interliga equipamentos inteligentes de campo com o sistema de controle ou com equipamentos localizados na sala de controle, Wireless Redes de sensores sem fio consistem de um grande número de dispositivos sem fios (nós sensores ou simplesmente sensores) densamente distribuídos em uma região de interesse.

5 On/Off 4-20ma Profbus Wireless

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8 EFEITO PIEZOELÉTRICO

9 1880 Jacques e Curie fizeram experimentos com um cristal de quartzo Aplicaram pressão mecânica e obtiveram um potencial elétrico denominado efeito piezoelétrico. Aplicaram um sinal elétrico e obtiveram uma deformação denominado efeito piezoelétrico reverso. Atualmente o material usado é o PZT que é uma cerâmica policristalina de zirconatos e titanatos de chumbo

10 Cilindro de PTZ submetido a força Sem carga Compressão Tração Cilindro de PTZ submetido a tensão elétrica Mesma polaridade Polaridade oposta

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12 Limpeza de componentes Frequência de ressonância entre 18 e 45 khz

13 Limpeza de componentes Frequência de ressonância entre 18 e 45 khz

14 Limpeza de componentes / difusão de liquidos

15 Transdutores ultrassonicos para ar Correntes de ar e gradientes de temperatura influenciam Geralmente o emissor e o receptor são o mesmo transdutor chaveados eletronicamente Aumento da frequencia aumenta sensibilidade e diminui o alcance (100 m ~ 200 khz) (0,1 m ~ 5000 khz)

16 Transdutores de som

17 EFEITO PIROELÉTRICO

18 Similar ao efeito Piezoelétrico porem a indução de cargas elétricas se da pelo efeito térmico e não mecânico. O material mais usado é o TGS - Sulfato de Triglicina Quando absorve parte da energia térmica incidente (geralmente IR) apresenta aumento de temperatura, que pode ser associada com a radiação da fonte

19 O sensor é formado por uma pastilha cerâmica (TGS) com dois eletrodos formando as conexões. Quando a radiação incidente (geralmente IR) faz aumentar a temperatura da cerâmica altera sua polarização interna ocasionando redução da carga superficial induzindo carga nos eletrodos.

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21 Detector de presença Calibrado para detectar radiação na faixa emitida pelo corpo humano Detector de chamas

22 Medida de temperatura a distância

23 EFEITO INDUTIVO

24 Baseia-se na alteração da indutância de uma bobina na presença de um material ferromagnético (como imãs e materiais ferrosos).

25 O oscilador fornece energia à bobina que produz um campo eletromagnético que perderá força (amplitude) quando um objeto metálico se aproximar da face sensora, reduzindo a amplitude da oscilação, esta queda se dá devido a indução de correntes parasitas no objeto metálico.

26 Os detectores de proximidade indutivo é um elemento ativo capaz de efetuar um chaveamento elétrico sem contato

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29 EFEITO CAPACITIVO

30 Capacitância é uma propriedade elétrica que existe entre dois condutores que estão separados por um não condutor.

31 São característicos por serem sensíveis a objetos de qualquer material, inclusive líquidos a uma distancia predeterminada das placas sensoras.

32 Telas sensíveis ao toque

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34 EFEITO MAGNETORRESITIVO

35 Sensores que usam esse efeito se baseiam na propriedade física de uma liga ferromagnética (permalloy) que tem sua resistividade elétrica alterada pela intensidade e ou orientação de um campo magnético que a permeia. As propriedades desse filme fazem com que haja variação de 2 a 3% na resistência na presença de um campo magnético, medida por meio de uma ponte de Wheatstone.

36 Podem ser usados em bussolas, medidores de corrente, cabeças de leitura, chaves on-off, etc

37 Uma montagem comum e seu uso associado a uma roda dentada magnética, ou para detecção de posição

38 Cilindros pneumáticos para detecção de fim de curso

39 EFEITO HALL

40 Também é um efeito gerado pela interferência de um campo magnético. Quando um CONDUTOR é exposto a um CAMPO MAGNÉTICO TRANSVERSAL os ELÉTRONS EM MOVIMENTO são repelidos para uma das bordas, causando uma DIFERENÇA DE POTENCIAL.

41 1. Elétrons (condutor) 2. Sensor Hall 3. Imãs 4. Campo magnético 5. Fonte de alimentação

42 Medição de corrente

43 Medição de posição e rotação

44 LEB 5030 Instrumentação e Automação para Sistemas Agrícolas Efeitos físicos aplicados a sensores Prof. Dr. Rubens Tabile tabile@usp.br FZEA - USP