Efeitos Físicos aplicados em Sensores. Introdução à Instrumentação Óptica

ETAPA 1.

_ Aula-tema: Efeitos Físicos aplicados em Sensores. Introdução à

Instrumentação Óptica.

Esta atividade é importante para que você conheça os sensores e os efeitos físicosque podem ser aplicados nesses sensores; além disso, também é feita uma introdução àinstrumentação óptica.Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1.

Estudar os tipos de sensores existentes, suas características e particularidades. Fazer um

resumo.

Os sensores em gerais são elementos primários de um processo. Podendo ser sensores de presença, deslocamentos e velocidade, de proximidade ou sensores de aceleração.

Sensor de presença podem ser chaves fim de curso que geram campos eletro magnéticos.

Sensores capacitivos.

São sensores que seu funcionamento é baseado em campo elétrico desenvolvido através do oscilador que é controlado por capacitor, ele é formado por duas placas metálicas, carregadas com cargas elétricas opostas, ele projeta um campo elétrico na parte externa. Quando o material aproxima do campo elétrico, o dielétrico se altera provocando mudança no circuito do oscilador que por sua vez atua no estagia da saída.

Sensores indutivos.

São sensores de proximidade indutivos, empregados para detectar materiais condutores como metais através do fluxo magnético. Seu campo magnético de alta frequência que é desenvolvida por uma bobina. Quando o metal se aproxima do campo magnético diminui a amplitude do sinal gerado no oscilador, passando a atuar a saída.

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Sensores fotoelétricos

Constitui na transmissão e recepção de luz infravermelha sendo refletido ou interrompido um objeto a ser detectado

A parte do transmissor envia um feixe de luz fotodiodo, com potencia de cura duração para não confundir com a luz ambiente.

Já o receptor que é constituído por um fototransistor que é sensível a luz, que é um filtro sintonizado com uma frequência de pulsação, fazendo que compreenda somente a luz vinda do transmissor.

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Sensor ultrassónico.

Seu funcionamento também é composto por transmissor e receptor de ondas sonoras, eles trabalham em ondas altíssimas de frequência. Seu sinal emitido quando é interrompido por um objeto é refletido de volta na direção do sensor, ele comprara o tempo que este sinal é refletido configurando uma faixa ou ranger.

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Sensores do tipo encoders.

São muitos utilizados para medir o deslocamento e velocidade angular e linear, fazendo uma realimentação da posição angular, velocidade, direção de rotação. Seu funcionamento é através da luz de um led que é transmitida através da mascara estacionaria que já vem com um padrão definido, para um disco rotativo com padrões de códigos. Este disco é varrido pelo fotodetector do circuito que por sua vez processa em forma digital para um controlador. O encoders Incremental possui um disco e sua trilha composta por traços escapados para fazer sua medição, que são lidos por um sensor óptico. Sua saída pode ser a contagem dos pulsos dando a posição ou frequência dos pulsos dando a velocidade.

O encoders Absoluto Segue o mesmo principio do encoders Incremental, a única diferença que pode ser associado a um determinado ângulo de rotação, convertendo os números bináriospara o gray, que varia o numero para outro apenas por bit.

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Sensores de Força ou StrainGauges, sua medição é referente a deformação na superfície do material. Ele é composto do extensômetro que é colocado a uma superfície do material alterando a resistência elétrica proporcionalmente. O Straingauges podem ser axial, biaxial, triaxial, cisalhamento, gradiente de tensão uniaxial, gradiente de tensão biaxial e tensão em diafragma.

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Sensores de Posição (LVDT).

Seu funcionamento é baseado em três bobinas e um núcleo de ferromagnético cilíndrico de alta permeabilidade. A corrente aplicada na bobina a primaria faz induza uma tensão na bobina segundaria. Sua frequência da corrente alternada está entre 1 e 10khz.

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Passo 3.

Descrever de que modo se deu a introdução à instrumentação óptica. Fazer um breve resumo.

As células fotocondutoras são resistores que depende de iluminação, os elétrons absorve os fóton de frequência v, elevando sua banda de Valencia a condução, aumentando a condutividade do material. Existem alguns materiais fotocondutores como o sulfeto de cádmio, seleneto de cádmio, sulfeto de chumbo e o seleneto de chumbo.

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Instrumentação Óptica são elementos para medição que são caracterizados em fontes de luz, feita por analise do material. Os elementos emissores podem ser led, neon ou ate mesmo lâmpada encandeceste.

O fotodetector pode ser um fotocondutor, um fotodiodo ou um foto transistor. Ele pode ser usado para fazer a leitura deum código de barras e um fotodiodo como detector, de modo a ser refletida através de lentes esféricas.

Já a fibra óptica te sua característica meio dielétrico cristalino, na qual define a refração e o comportamento da luz ao passar de um meio para outro. Os raios luminosos ao passar de um meio de refração podem ser refletidosdependendo o ângulo de incidência.

A fibra óptica é formada por um capilar, sendo um material cristalino e homogêneo.O material centralda fibra chamadonúcleo e o externo casca a qual sua refração é menor que o núcleo para possibilitar a reflexão total. Há diversos tipos de fibras de podendo o índice de refração do material, o mais usado é a fibra com degrau, onde o coeficiente do núcleo e casca é constante.

A modulação de intensidade luminosa, o que acontece com a fibra, ou melhor, dizendo é a intensidade luminosa durante sua passagem.

A detecção de uma fase modulada é um método interferométricos que é possível modular a fase óptica, que é produzida por mudanças de comprimento, de índice de refração e dimensão geométrica transversais da fibra.

A frequência ótica acontece pelo efeito Doppler, que permite a utilização para a transdução.

A detecção de modulação de cor já pode ser usada em analise químico, fosforescência e luminescência, que são em geral técnicas de espectrometria para realizar a modulação.

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Passo 4.

Escolher o projeto a ser desenvolvido, proposto no Desafio, e entender o funcionamento docircuito. Incluir todas as informações vistas nos passos no Relatório Parcial 1: Efeitos Físicos