Sensores Capacitivos

sensoresSENSORES RESISTIVOSSENSORES INDUTIVOSSENSORES CAPACITIVOSGrupo: Ailana Navarro, der Falco, Jessika Eurico, Luiza Albuquerque, Rafaella Del PomoIntroduoSensoresA medio das grandezas fsicas uma necessidade. Para essa funo so utilizados sensores;Convertem a grandeza a ser medida em outra. No caso da instrumentao a varivel de sada normalmente eltrica. A informao adquirida pode servir para monitorizao, controle de processos ou mesmo proteo.2

2IntroduoUm sensor um dispositivo que recebe e responde a um estmulo ou um sinal. Um transdutor por sua vez um dispositivo que converte um tipo de energia em outra no necessariamente em um sinal eltrico. Um instrumento de medida pode ser um sensor com indicao direta (como um termmetro de mercrio) ou um sensor em conjunto com um indicador de modo que o valor detectado se torne legvel pelo homem (como um conversor analgico para digital, um computador, um display).

3 Muitas vezes um sensor composto de um transdutor e uma parte que converte a energia resultante em um sinal eltrico.

3IntroduoOs sensores so largamente usados na medicina, na indstria e na robtica, alm de outras aplicaes.Como o sinal uma forma de energia, os sensores podem ser classificados de acordo com o tipo de energia que detectam.Tipos de sensores: LuzSomtemperatura e calorSensores de radiaocorrente eltrica: tenso eltricapotncia eltricaMagnticospresso4

IntroduoFigura 1 Sensores de temperatura: termopares

5Figura 2 Sensores de temperatura: cmara por infravermelhos. IntroduoFigura 3 Sensor capacitivo.Figura 4 Sensor indutivo.6

IntroduoDiviso feita basicamente em dois tipos:

Essa diviso feita de acordo com a forma a qual o componente responde variao da condio.7SENSORES ANALGICOSSENSORES DIGITAISIntroduoOs sensores analgicos so os dispositivos mais comuns. Sinais analgicos so aqueles que, mesmo limitados entre dois valores de tenso, podem assumir infinitos valores intermedirios. Isso significa que, pelo menos teoricamente, para cada nvel da condio medida, haver um nvel de tenso correspondente.

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Tais sensores so assim designados pois baseiam-se em sinais analgicos. 8IntroduoJ os sensores digitais baseiam-se em nveis de tenso bem definidos. Tais nveis de tenso podem ser descritos como Alto (High) ou Baixo (Low), ou simplesmente 1 e 0. Ou seja, esses sensores utilizam lgica binria, que a base do funcionamento dos sistemas digitais. S poder apenas alternar entre certos estados bem definidos, no sendo possvel haver um valor intermedirio entre eles.

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IntroduoComparao de um sinal analgico com um digital.10

SENSOR RESISTIVO11So aqueles que em circuitos comportam-se como resistores;

Devido a certas propriedades fsicas ou qumicas, variam o valor de sua resistncia de acordo com certas caractersticas, como luminosidade ou temperatura.

Modelos mais comuns:LDR;Termistor;Sensor de peso;Potencimetro.

Sensor Resistivo12Sensor Resistivo - LDRResistor Dependente de Luz;

No tem pinagem, ou seja, pode-se ligar seus terminais de qualquer forma.

Sensor onde uma uma variao na luminosidade resulta numa variao na sua resistncia.

So compostos por sulfeto de cdmio (CdS), um material semicondutor;

Propriedade de diminuir sua resistncia passagem da corrente eltrica quando a luminosidade sobre ele aumenta.Ambiente escuro Resistncia alta Prximo ou superiores a 1 M.Aumento da intensidade da luz Resistncia baixa Valores prximos 1k.

13Sensor Resistivo - TermistorDestinado a medir variaes de temperatura;

Assim como o LDR, o termistor no possui uma pinagem especfica;

Dois tipos de termistores, classificados de acordo com sua resposta em funo da temperatura:NTC Coeficiente e Temperatura Negativo Modelos mais comuns; feitos de materiais semicondutores simples. Resistncia diminui quando a temperatura aumenta.

PTC - Coeficiente de Temperatura Positivo - Mais difceis de serem encontrados; elementos mais complexos e, portanto, mais caros. Comportamento contrrio aos NTC, pois o aumento da temperatura faz com que sua resistncia tambm aumente.

14Sensor Resistivo Sensor de PesoTambm conhecidos como sensores de presso ou de fora;

Pode-se medir o peso de algum objeto ou fora aplicada sobre ele;

O monitoramento desses fatores extremamente importante;

Princpio de seu funcionamento: quanto maior a fora exercida sobre ele, menor ser a resistncia entre seus terminais.

Exemplo: Em industrias alimentcias, monitorando a entrada de matria-prima e a sada do produto acabado, pode-se evitar desperdcios e realizar certos processos de forma mais eficiente;

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Sensor Resistivo - PotencimetroFinalidade principal do potencimetro Ajustar algum parmetro, por exemplo, o volume do aparelho de som;

Componente Eletrnico que cria uma limitao para o fluxo de corrente eltrica que passa por ele, e essa limitao pode ser ajustada manualmente.

Potencimetro e Resistores tem a finalidade de limitar o fluxo de corrente eltrica em um circuito, a diferena que o potencimetro pode ter a resistncia ajustada e o resistor comum possui um valor de resistncia fixo.

Composto por uma faixa de material resistivo, geralmente grafite, ligada entre seus dois terminais externos. Nesse material, desliza um cursor, ligado diretamente ao terminal central do potencimetro. Esse cursor pode ser movimentado atravs de um eixo rotativo ou um pino de plstico ou metal.

Quando a posio do cursor alterada, a resistncia entre o terminal central e os dois terminais externos do potencimetro so alterados tambm.

16Aplicao17

SENSOR RESISTIVO

Iluminao pblicaCmeras fotogrficasMsseisLDR (Light Dependent Resistor)

Controle de temperatura;Segurana para motores;Proteo contra a dissipao ineficiente de calor;Proteo contra curtos-circuitos.TERMISTOR

SENSOR INDUTIVO23Sensor IndutivoDispositivo eletrnico capaz de reagir a proximidade de objetos metlicos;

Exploram o princpio da impednciade umabobina de induo; quando um objeto metlico, passa pelo campo magntico da bobina do sensor indutivo, libera a passagem da corrente eltrica;

Composto por quatro partes:Oscilador Verifica as mudanas de corrente contnua (DC) para corrente alternada (AC);Ncleo de ferro envolto em fios ou em uma bobina Responsvel pela criao de um campo magntico que ser afetado pela presena do objeto metlico;Dispositivos de sensoriamento Monitoram o campo magntico por meio de um circuito, e as mudanas de campo causadas por metais passando nas proximidades;Processador de sada Leva a informao ao circuito do sensor e envia um sinal para outros equipamentos.

24Sensor IndutivoPrincipio de Funcionamento:Um campo eletromagntico varivel gerado pelo oscilador em conjunto com a bobina na extremidade do dispositivo. Quando um material metlico penetra este campo, so induzidas pequenas correntes parasitas. Com a induo no metal, ocorre uma diminuio na energia do campo e, consequentemente na amplitude do sinal proveniente do oscilador. Quando este sinal se torna muito baixo, o circuito de disparo percebe a mudana e altera a tenso de sada. Fornecendo uma resposta lgica, de nvel alto ou baixo, que pode ser utilizada no controle do processo.25

Vantagens do Sensor Indutivo26No so afetados pela umidade ; No so afetados pelos ambientes com poeira/sujeira ; Sem partes mveis/sem desgaste mecnico ; No dependem de cor; Menor superfcie dependente do que outras tecnologias sensoras.Desvantagens do Sensor IndutivoDetectam somente a presena de alvos metlicos; A amplitude operacional menor do que em outras tecnologias sensoras; Podem ser afetados por campos eletromagnticos fortes.27APLICAO 28

SENSORINDUTIVOUmsensor indutivo um dispositivo eletrnico que detecta a presena de metal. Estes dispositivos foram introduzidos na dcada 60 e tm rapidamente substitudo as chaves mecnicas, especialmente em ambientes sujos ou molhados. Sensores indutivostm uma ampla gama de usos. Estes sensores so normalmente produzidos como dispositivos normalmente abertos ou normalmente fechados.

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DISPOSITIVOABERTOUm sensor indutivo normalmente aberto ir permitir que uma corrente eltrica flua at que o sensor ativado. Um exemplo simples disso um abridor de porta da garagem, onde o sensor de proximidade ir parar o motor quando o conjunto que abre a porta aproximado do motor pendurado no teto.31

DISPOSITIVOFECHADOOs sensores normalmente fechados mudaro para aberto e permitiro o fluxo de corrente quando o metal detectado. Eles so usados quando um objeto de metal precisa transformar um circuito ou operar uma mquina. As aplicaes podem incluir sensores de posio para as vlvulas remotas, classificando a maquinaria para separar o metal de outros materiais, ou nas lavagens de carros onde o rolo de passagem do carro ou de guia gira sobre o equipamento da lavagem de carro.32

34SENSOR CAPACITIVO35Sensores Capacitivos36So sensores semelhantes aos de proximidade indutivos, porm sua diferena est exatamente no princpio de funcionamento, o qual baseia-se na mudana da capacitncia da placa detectora.Sensor Capacitivo

37Figura 1.Sensor capacitivoou de proximidade capacitivo.FONTE: CitisystemsFuncionamentoCapacitncia a capacidade de um material de armazenar carga eltrica.

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Figura 2.Representao de um capacitor de placas paralelas.FONTE: CitisystemsFuncionamento

Osensor capacitivoopera de forma similar ao capacitor. No entanto a capacitncia do sensor varivel de acordo com a distncia entre a superfcie de leitura do sensor e o material a ser detectado.

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Figura 3.Bloco capacitivoFONTE: MecawebTodo esse conjunto eletrnico montado em forma bastante moderna utilizando tcnicas avanadas, o qual alojado em invlucros de plstico ou metlicos e encapsulados com resina de alta densidade. 40

Figura 4.Sensores capacitivos

FONTE: MecawebPodem ser de:

corrente alternada (AC); corrente continua (DC); sadas normalmente aberta (NA); normalmente fechadas (NF); transistor NPN ou PNP facilmente integrado a controladores lgico programveis (CLP).

41Vantagens do Sensor Capacitivo42Funcionam em quaisquer condies de ambiente (vide especificaes do fabricante);Acionamento sem contato fsico (existe uma distancia mnima entre o sensor e o dispositivo a ser detectado que suficiente para comut-lo);Chaveamento eletrnico totalmente em estado slido;Alta durabilidade;Manuteno praticamente inexistente;Alta velocidade de comutao.Desvantagens do Sensor Capacitivo43Distncia sensora curta (1 polegada ou menos) varia amplamente de acordo com o material a ser detectado; Muito sensvel aos fatores ambientais - umidade em climas litorneos podem afetar o resultado da deteco; Nem um pouco seletivo em relao ao alvo - o controle do que se aproxima do sensor essencial.Sensor Capacitivo x Sensor Indutivo

44Tabela 1.Comparao resumida entre as categorias desensor capacitivoe indutivos.FONTE: CitisystemsAPLICAO45

SENSORCAPACITIVOSo sensores capazes de detectar a aproximao de objetos sem a necessidade de contato fsico. No sensor capacitivo o material dieltrico o ar, cuja constante dieltrica igual a 1, portanto o valor da capacitncia muito baixo. Quando um objeto que possui constante dieltrica maior que 1 aproximado do sensor capacitivo, o campo magntico gerado pela atrao entre as cargas passa por esse objeto e a capacitncia aumenta. O circuito de controle detecta essa variao e processa a presena do objeto.47

TELA CAPACITIVAO sensor percebe a pequena diferena de potencial dos dedos eletricamente polarizados de uma pessoa.48

CONTROLE DE NVELMXIMO E MNIMO

CONTROLE DE NVELDE PREENCHIMENTODE SLIDOS

CONTROLE DE EMBALAGEMCONTROLE DE NVELDE PREENCHIMENTO

CONTAGEM E CLASSIFICAODE PRODUTOS OBRIGADO PELA ATENO!52Bibliografiahttp://www.mecaweb.com.br/eletronica/content/e_sensor_capacitivo. Acessado em : 09/01/2016. http://www.citisystems.com.br/sensor-capacitivo/. Acessado em : 09/01/2016. http://www.maxwellbohr.com.br/downloads/robotica/mec1000_kdr5000/tutorial_eletronica_-_aplicacoes_e_funcionamento_de_sensores.pdf. Acessado em: 10/01/2016

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