Sensores Analógicos Flashcards
O que sabe sobre sensores-transdutores eletromecânicos?
Foco no movimento: posição, velocidade, aceleração e jerk.
Sensores mais usados: posição e aceleração.
Regra:
- Monitorizar a posição para f= 1 Hz
- Monitorizar a velocidade para f« 1kHz
- Monitorizar a aceleração e Jerk f» 1kHz
Além do movimento também há:
Foco no esforço: força, momentos de força, binário.
Desempenho: depende da dinâmica mecânica da tecnologia.
Sensores de força para monitorizar movimento: os sensores de força podem ser usados como sensores de aceleração , de velocidade e de posição
- Podem incluir elementos inerciais: para converter a em F.
- Podem incluir elementos de amortecimento: para converter v em F.
[Exemplos: acoplamentos eletromecânicos]
- Podem incluir elementos de compressão/extensão: para converter p em F.
[Exemplo: molas]
Nos sensores-trandutores eletromecânicos a sua localização é significativa?
A localização do sensor de força tem uma influência significativa no desempenho do sensor:
- O ideal é ser instalado exatamente onde os dados de força são necessários
- Posicionamentos relativos podem afetar a estabilidade e controlo dos
processos (devido à dinâmica dos processos intermédios)
O que sabe sobre o potenciómetro?
Tipo de transdutor: ativo e de contacto.
Princípio de funcionamento: Variação da resistência com a variação do deslocamento.
Efeito de carga: alteração de v0 com a alteração da carga elétrica (circuitos a jusante) e/ou carga mecânica (atrito).
Potenciómetro rotacional: medem deslocamentos angulares.
Vantagens: menor dimensão em comparação com os potenciómetros lineares.
[O comprimento do elemento resistivo não necessita aumentar em proporção com a gama de medida]
Potenciómetro rotacional em hélice: permitem medição de ângulos » 360º.
Efeito de carga: erro não linear em função da carga elétrica e/ou mecânica.
O que sabe sobre sensores-transdutores eletromagnéticos?
Foco na indução eletromagnética: criação de uma diferença de potencial com a variação de um campo magnético. - Variação do campo magnético por:
(1) variação de uma corrente que criou o campo magnético;
(2) movimento físico:
(i) relativo entre bobinas e ímanes;
(ii) do meio, pelo qual o campo magnético induz uma tensão a
um condutor;
(iii) do condutor, no qual a tensão é induzida.
Princípio mais usado: movimento físico relativo que causa
variação de campo magnético.
Indique os principais tipos de transdutores de indutância variável
Transdutores de indução mútua:
- Elementos básicos: dois enrolamentos, um primário e outro secundário
- Princípios básicos de funcionamento: o enrolamento primário é alimentado por uma corrente alternada para induzir uma tensão no enrolamento secundário. Mecanismos de transdução:
(i) Mover um objeto ferromagnético ao longo do percurso do fluxo magnético
entre o primário e o secundário: variação da relutância ao longo do percurso do fluxo. Exemplos: - LVDT (Transformador/Transdutor Diferencial Variável Linear). ii) Mover um dos enrolamentos. Exemplos: resolver, tacómetro.
Transdutores de relutância variável: são transdutores de indutância variável que usam um meio ferromagnético não-magnetizado para alterar a relutância
Imanes permanentes.
Em que consiste um LVDT?
Tipo de transdutor: passivo e sem contato.
Elementos básicos: dois enrolamentos em volta de uma estrutura não-magnética (primário no meio e secundário nas extremidades), um núcleo ferromagnético translacional.
Princípio de funcionamento: A onda portadora aplicada ao enrolamento primário gera uma tensão no enrolamento secundário de igual frequência. A amplitude neste enrolamento secundário depende da posição do núcleo: é zero na região central e nas extremidades (devido a estar ligado em série com oposição de fase, os potenciais induzidos em cada um dos enrolamentos opõem-se), e diferente de zero nas restantes posições do núcleo (devido aos potenciais induzidos de diferente amplitude).
O que sabe sobre sensores de proximidade por indução mútua?
Tipo de transdutor: passivo e sem contacto.
Elementos básicos: dois enrolamentos em volta de uma estrutura não-magnética (com similaridades com as dos transformadores): o primário no meio e secundário nas extremidades.
Princípio de funcionamento: alteração da relutância magnética entre o enrolamento primário e os enrolamentos do secundário quando um objeto ferromagnético externo se aproxima da estrutura do sensor
- A relação tensão-deslocamento é não linear
- Deve ser usado para pequenos deslocamentos (geralmente « 5mm ): a
sensibilidade aumenta com a proximidade ao sensor.
No que consiste um resolver?
Tipo de transdutor: passivo e sem contacto.
Elementos básicos: um enrolamento num rotor; dois conjuntos de enrolamentos num estator, separados em 90º.
Princípio de funcionamento: alteração das tensões induzidas nos enrolamentos do
secundário com o movimento rotacional.
- Os dois conjuntos de enrolamentos são necessários para monitorizar a amplitude e a direção do deslocamento (nos 4 quadrantes).
- A relação tensão-deslocamento é não linear.
Quais as vantagens do resolver?
Vantagens:
- Desempenho robusto, mesmo em ambientes hostis,
(opera numa gama de temperaturas ).
- Elevada exatidão de medida (embora não linear).
- Baixa impedância de saída (saídas de elevada amplitude).
- Pequeno volume.
O que sabe sobre transdutores de indução?
Tipo de transdutor: passivo e sem contacto.
Elementos básicos: um enrolamento; circuito elétrico de medição de indutância.
Princípio de funcionamento: alteração da relutância magnética quando um objeto
ferromagnético externo se aproxima da estrutura do sensor
- A relação tensão-deslocamento é não linear.
- Deve ser usado como sensor de proximidade (deteção somente a poucos mm).
O que sabe sobre sensores-transdutores de ímanes permanentes?
Ímanes permanentes: fornecem um campo magnético estacionário e independente e outros campos magnéticos.
- Transdutores de ímanes permanentes tendem a apresentar menores
linearidades em relação a outros tipos de transdutores por indutância variável
- Realizam deteção de objetos mais afastados do sensor (» 1cm ).
- Não fazem falsas deteções.
[Ao contrário dos transdutores de relutância variável, aquando da presença de outros objetos ferromagnéticos além do objeto a detetar].
Sensores típicos: tacómetros.
O que sabe sobre o tacómetro?
Tipo de transdutor: passivo e de contacto.
Elementos básicos: um enrolamento e dois ímanes.
Princípio de funcionamento: Uma tensão é induzida aos terminais do enrolamento devido ao movimento relativo entre o enrolamento e o campo magnético (a tensão induzida é proporcional à variação do campo magnético). O objeto em movimento é acoplado aonnúcleo (sensor translacional) ou ao rotor (sensor rotacional). A variação do campo magnético pode dar-se de dois modos: (1) movimento do enrolamento e ímanes fixos (necessita de contactos deslizantes); (2) movimento dos ímanes e enrolamento fixo (mais desejável).
O que sabe sobre transdutores por correntes de Eddy?
Tipo de transdutor: passivo e de não contacto.
Elementos básicos: dois enrolamentos (ativo e de compensação), uma ponte de Wheatstone, superfície metálica do objeto a detetar.
Princípio de funcionamento: geração de correntes de Eddy na superfície metálica do objeto a detetar, devido ao fluxo de campo magnético gerado pelo enrolamento ativo. Estas correntes criam um desequilíbrio na saída da ponte de Wheatstone. Na ausência de objeto, a ponte está balanceada e, portanto, a tensão de saída da ponte é zero.
- As correntes de Eddy são geradas se um meio condutor é introduzido num campo magnético variável.
- O objeto a detetar tem de ser metálico, mas um revestimento metálico é suficiente- O enrolamento de compensação retira influências ambientais (ex: térmicas) .
O seu desempenho é como funcionamento adequado como sensor de proximidade.
O que sabe sobre transdutores de capacidade variável?
Tipo de transdutor: ativo e de não contacto.
Elementos básicos: duas placas, paralelas ou em co-superfície.
Princípio de funcionamento: Variação da capacidade elétrica com a variação da distância () entre placas, da área ( ) das placas ou do meio dielétrico ( ). Possibilidade de medir pequenos , grandes rotações e grandes alterações do meio dielétrico.
Circuitos para medição da variação da capacidade: necessidade de circuitos de compensação para evitar erros de leitura devido a mudanças de temperatura, humidade, fadiga, etc.
- Os 4 circuitos tipicamente usados: (1) Ponte capacitiva; (2) Circuito com potenciómetro; (3) Realimentação capacitiva; (4) Circuito oscilador LC.
Fale sobre o circuito de ponte capacitiva.
Circuitos para medição da variação da capacidade: Ponte capacitiva
- O sensor é conectado a um braço da ponte, juntamente com um condensador de
compensação. O outro braço é introduzido com a mesma impedância para a deteção.
Princípio de funcionamento: Para variações nulas, a ponte encontra-se balanceada (tensão nula). Para variações não nulas, a saída é um sinal em tensão amplificado modulado.
