Sensores Eletrônicos

SENSORES

São dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente, podendo ser luminosa, térmica, cinética, relacionando informações sobre uma grandeza física que precisa ser medida, tal como: temperatura, pressão, velocidade, corrente elétrica, aceleração, etc.

Um sensor nem sempre tem as características elétricas necessárias para ser utilizado em um sistema de controle. Geralmente, o sinal de saída deve ser manipulado antes de ser feito a leitura. Isso normalmente é realizado com um circuito de interface para produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador.

Se levarmos em consideração, que a saída de um sensor, ao ser sensibilizado por uma energia externa, é dada por um valor de tensão muito baixo, torna-se necessário uma amplificação. Essa interface seria então um amplificador, capaz de elevar o nível do sinal, para sua efetiva utilização.

Alguns tipos de sensores:

1. FOTODIODO

Um fotodiodo consiste num diodo (dispositivo formado por uma junção entre dois semicondutores de características diferentes denominada junção p-n) utilizado na detecção de luz ou na medição da sua intensidade.

Na ausência de luz, o fotodiodo conduz a corrente elétrica num único sentido, apresentando uma resistência elétrica muito elevada no sentido oposto. Quando a luz incide na junção, a resistência no sentido oposto ao fluxo normal cai abruptamente, o que permite um fluxo de corrente nos dois sentidos. O aumento da corrente no sentido proibido permite detectar a luz incidente e pode ser relacionado com a intensidade luminosa que atinge a junção.

Existem fotodiodos de vácuo ou de semicondutor sensível à luz. Os fotodiodos de vácuo usam-se como geradores de corrente constante, enquanto os de semicondutor (normalmente de arsenieto de gálio) apresentam dois modos de funcionamento: fotovoltaico, em que o fotodiodo, tal como o de vácuo, constitui um gerador de corrente, e fotocondutor, em que o fotodiodo inversamente polarizado e exposto à luz funciona como detector de sinais pulsatórios.

Os fotodiodos são utilizados em sistemas de alarmes, no controlo da exposição de máquinas fotográficas e em comunicação ótica.

2. FOTOTRANSISTOR

O fototransistor é um transistor bipolar comum, porém com uma janela de modo a facilitar entrada de luz. A luz age sobre as junções internas do transistor exatamente como se fosse uma corrente de base, incrementando a condução entre o coletor e o emissor, em razão da intensidade da luz.

São usados para acionar, dispositivos eletroeletrônicos como controles-remotos, alarmes, trancas elétricas, portas, circuitos eletrônicos de partida...

3. OPTOACOPLADOR

Fotoacoplador, também chamado de acoplador ótico, optoacoplador ou optoisolador, é um componente formado basicamente por um LED e um fototransistor dentro de um CI com a função de transferir uma informação elétrica entre dois circuitos através de luz, ou seja, sem contato elétrico entre eles.

Aplicando uma tensão nos pinos do LED, este acende e a luz polariza a base do fototransistor interno. Desta forma, o fototransistor conduz e faz a corrente circular por outro circuito isolado eletricamente. Estes componentes são usados como sensores em alarmes, aparelhos de som, videocassetes, eletrônica industrial e em fontes chaveadas são usados para ajudar a regular as tensões de saída. Existem vários tipos de fotoacopladores, alguns com dois LED’s e dois fototransistores (duplo), outros ainda mais complexos, contendo muitos componentes no interior do CI.

4. LDR

O LDR, Resistor Dependente de Luz ou basicamente fotocélulas, é um tipo de resistor que varia de resistência à partir da luminosidade captada.

O LDR è constituído de cádmio, um material semicondutor, que é disposto na superfície do componente. Esse material tem a propriedade de diminuir sua resistência quando a luminosidade sobre ele aumenta. Já quando está escuro ou a luminosidade é baixa, a sua resistência é aumentada.

• Escuridão: resistência máxima, geralmente acima de 1M ohms.

• Luz muito brilhante: resistência mínima, aproximadamente 100 ohms.

O LDR é muito utilizado nas chamadas fotocélulas que controlam o acendimento de poste de iluminação e luzes em prédios.

Dependendo do tipo, um LDR pode ser sensível às faixas de luz: Infravermelhos (IR), luz visível ou ultravioleta (UV).

5. TERMISTOR

São dispositivos elétricos que têm a sua resistência elétrica alterada termicamente, isto é, apresentam um valor de resistência elétrica para cada temperatura absoluta.

Muito usados para controlar / alterar a temperatura em dispositivos eletroeletrônicos, como alarmes, termômetros, "relógios", circuitos eletrônicos de compensação térmica, dissipadores de calor, ar-condicionado...

5.1 – NTC: do inglês Negative Temperature Coefficient, são termistores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo, ou seja, a resistência diminui com o aumento da temperatura.

5.2 – PTC: do inglês Positive Temperature Coefficient, têm funcionamento inverso ao NTC, assim sua resistência aumenta proporcionalmente ao aumento da temperatura.

6. SENSOR CAPACITIVO:

São sensores capazes de detectar a aproximação de objetos sem a necessidade de contato físico, com principio de funcionamento baseado na variação da capacitância.

O fenômeno da capacitância elétrica é utilizado numa grande variedade de sensores devido a algumas características convenientes que ele apresenta.

Basicamente, dois princípios podem ser utilizados para caracterizar uma determinada grandeza variante no tempo:

• O primeiro princípio é baseado na variação da distância entre as placas do

capacitor;

• O segundo utiliza a variação do meio dielétrico existente no interior das placas

do capacitor.

Seu funcionamento baseia-se no princípio da mudança de frequência de oscilação de um circuito ressonante com a alteração do valor de capacitância formada pela placa sensível e o ambiente,