Sensores

Sensores - Parte 2

SUMÁRIO

1) SENSORES DE PRESSÃO

2) SENSORES DE TEMPERATURA

3) SENSORES DE VAZÃO

4) SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO

REFERÊNCIA

KILIAN, Christopher. Modern Control Technology:

Components & Systems, Capítulo 6. Delmar, 2a Ed., 2004.

1 / 24

1) SENSORES DE PRESSÃO

Pressão: força por unidade de área que um material exerce

sobre o outro.

Unidades comuns: psi (lb/in2) e Pa (N/m2).

Sensores de pressão são compostos por duas partes:

Conversão de pressão numa força ou deslocamento.

Conversão de força ou deslocamento em sinal elétrico.

Medidas de pressão feitas para gases e líquidos.

Tipos de medida de pressão:

Gauge pressure - diferença entre a pressão de

interesse e a presão ambiente

Pressão diferencial - diferença de pressão entre dois

pontos distintos no circuito

Pressão absoluta - medida por um sensor de pressão

diferencial com um dos lados em 0 psi

(aproximadamente vácuo).

2 / 24

Tubo de Bourdon

O movimento é proporcional à pressão aplicada.

O deslocamento pode ser linear ou angular.

Um sensor de posição, como um LVDT, transforma o

deslocamento num sinal elétrico.

Disponível para pressões de 30 a 100.000 psi.

Uso típico: medida de pressão gauge de vapor d'água e

água.

3 / 24

Fole (Bellow)

Foles de metal para transformar pressão em um

movimento linear.

Medidor de pressão diferencial: fole dentro de recipiente

(canister).

Mais sensíveis que o tubo de Bourdon nas pressões de 0 a

30 psi.

4 / 24

Sensores de pressão a semicondutor

Utilizam a propriedade piezoelétrica do silício.

Pressão - resistência elétrica - voltagem.

Não há partes móveis.

Pressões nas faixas de 0-1,5 psi a 0-5000 psi.

5 / 24

Sensor comercial ST2000 da Sym Inc.

Pode ser utilizado para medir pressão de fluidos e gases.

Possui amplificador interno.

Saída: voltagem proporcional à tensão absoluta.

6 / 24

2) SENSORES DE TEMPERATURA

Fornecem uma saída proporcional à temperatura.

Sensores de temperatura bimetálicos

Utilizados para controle ON-OFF.

Fechamento de contato por mercúrio.

Termopares

Efeito Seebeck: uma voltagem proporcional à temperatura

pode ser produzida por um circuito composto por dois

metais distintos.

Exemplo: termopar de ferro-constantan, uma liga (alloy),

fornece 0,35V/oC.

7 / 24

Junção quente: ponta de prova (probe).

Junção fria: referência de temperatura.

Vnet = Vhot - Vcold

Na prática: termopares conectados a cabos de cobre - três

junções se formam.

Junções com os cabos de cobre devem ser mantidas à

mesma temperatura (bloco isotérmico).

Também utilizam-se cabos de compensação.

Originalmente junção fria imersa em um banho de gelo

(ice-water bath).

Vcold fica então constante e conhecida.

Modernamente não é mais necessário o banho de gelo,

8 / 24

utilizam-se, por exemplo, um sistema de acondicionamento

de temperatura para a junção fria.

Pode-se compensar numericamente o efeito da

temperatura da junção fria, consultando numa tabela a

tensão correspondente Vcold à temperatura ambiente e

somando a Vnet, obtendo-se diretamente Vhot.

Pode-se também usar um diodo sensível à temperatura.

A junção fria e o diodo são mantidos à mesma temperatura

por um bloco isotérmico.

9 / 24

Termopares comerciais são disponíveis para diversas faixas

de temperatura e valores de sensibilidade.

Exemplo 6.14

Um forno é suposto estar mantido a 1000oF por um sistema

de controle, mas você suspeita que a temperatura está

bem