Sensores - UTFPR · Sensores - Piezoelétricos Em sua rede cristalina, cargas elétricas são...
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SensoresInterpretando o Ambiente
Engenharia Eletrônica
Claudinei de Jesus Donato10/2013
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Conforto
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Segurança
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Comodidade, Agilidade...
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Resultado
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Meio Ambiente
Instinto de sobrevivência: dominar o meio que vivemos, por mais inóspito que seja.
Abraham Maslow:
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Meio Ambiente
Tecnologia, fundamental em nossa evolução e sobrevivência
Permite interpretar, interagir e controlar o ambiente
Como??? Sensores Atuadores Controladores
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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...
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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
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Sensores
Algumas características importantes de sensores são:
Linearidade Faixa de operação Repetitividade Sensibilidade Estabilidade Erro/Incerteza Robustez
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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)
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Sensores - Capacitivo
C=qV
C= 0 ra bd
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Sensor - Indutivo
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Sensores - Fotoelétricos Os transdutores fotoelétricos detectam variação de
radiação térmica ou de luminosidade
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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
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Sensores - Extensometria
Ocorre variação na resistência de um material condutor quando o mesmo sofre deformação (strain)
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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..
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Condicionamento de Sinal
Adequação de nível (geralmente amplificação)
Filtragem
Conversão (A/D, D/A...)
Linearização
Isolação
Casamento de Impedâncias
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Condicionamento de Sinal
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Amplificador de Instrumentação
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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
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Aquisição de Dados
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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...
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Sensores Inteligentes
http://www.3minovacao.com.br/blog/tecnologia-2/2013/03/12/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.
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=copiloto-inteligente&id=010150120716
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.