Baixe Sensores Parte 2 e outras Notas de estudo em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! 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 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 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 mais fria. Você dispõe de um termopar tipo J e um 10 / 24 voltímetro. Descreva como usar o equipamento para verificar a temperatura do forno. Resistance Temperature Detector (RTD) Sensor de temperatura baseado no fato de que os metais aumentam sua resistência elétrica com o aumento de temperatura. Metal mais usado: platina. Encapsulamento em barras de cerâmica. Coeficiente de temperatura positivo, para a platina 0,0039 //oC. PT 100: resistência de 100 a 0oC e coeficiente de , /temperatura de 0 39 o .C .Muito preciso e estável Baixa sensibilidade e resposta lenta a variações bruscas de .temperatura 11 / 24 .Alto custo Termistores Dispositivos de dois terminais que variam a resistência com a .temperatura .Materiais semicondutores baseados em óxidos : .Não lineares não são obtidas leituras precisas de temperatura - , Utilizam se para indicações de mudança de temperatura como .indicação de superaquecimento .Alta sensibilidade 12 / 24 LM-35: Vout = 10mV/oC. Montagens para temperaturas positivas e negativas. LM-135: saída em Kelvin. 15 / 24 Analog Devices AD7414: sistema completo de monitoramento digital de temperatura. Analog Devices TMP1: termostato em um só chip. Três resistores fornecem os limites superior e inferior da temperatura. A saída pode comandar diretamente relés para acionar aquecedores e refrigeradores. 16 / 24 3) SENSORES DE VAZÃO Sensores de vazão medem a quantidade de material fluido passando por um ponto a um certo tempo. Usualmente o material, gás ou líquido, está fluindo em um tubo ou um canal aberto. Não se trata da vazão de sólidos neste documento. Sensores de vazão baseados na pressão A pressão de um fluido em movimento é proporcional à vazão. O sensor de vazão mais simples é a placa de orifício. Q=CA2gd P2−P1  Q: vazão (in3) C: coeficiente de descarga (aprox. 0,63 para a água se o diâmetro do orifício for ao menos metade do diâmetro do tubo) A: área do orifício (in2) d: densidade do fluido (lb/in2) P2 - P1: diferença de pressões (psi) g: aceleração da gravidade (384in/s2) 17 / 24 Sensores de vazão por turbinas Sensores de vazão por turbinas, também conhecidas por tipo spin ou flowmeters, empregam uma hélice (paddle wheel ou propeller) instalado na direção da vazão. A velocidade de rotação da hélice é proporcional à velocidade de escoamento do fluido. O movimento da hélice é captado por um sensor de efeito Hall. 20 / 24 O sensor de efeito Hall fornece um pulso a cada rotação da hélice. Medidores de vazão magnéticos O fluido em movimento age como um condutor em movimento em um gerador. Uma seção não condutora do tubo é colocada sob um campo magnético. Produz-se então uma tensão proporcional à velocidade do fluido, detectada por eletrodos aos lados do tubo. 21 / 24 4) SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO Os sensores de nível líquido medem a altura de um líquido dentro de um vaso. Podem ser discretos ou contínuos. Detetores de nível discretos Detectam quando um líquido encontra-se em uma certa algura. Tecnologias mais empregadas: Bóia com chave de nível. Fotocélulas. Sondas com eletrodos que detectam a resistência (para líquidos levemente saturados). 22 / 24