SensoresInterpretando o Ambiente

Engenharia Eletrônica

Claudinei de Jesus Donato10/2013

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Conforto

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Segurança

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Comodidade, Agilidade...

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Resultado

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Meio Ambiente

Instinto de sobrevivência: dominar o meio que vivemos, por mais inóspito que seja.

Abraham Maslow:

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Meio Ambiente

Tecnologia, fundamental em nossa evolução e sobrevivência

Permite interpretar, interagir e controlar o ambiente

Como??? Sensores Atuadores Controladores

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Meio Ambiente

Temperatura, deslocamento, inclinação, aceleração, força, deformação, movimento...

Queremos saber e controlar tudo, instinto humano...

Como exemplo, acelerômetros permitem desde ajustar a visualização de um celular, a:

Ativar um airbag Detectar queda livre Controlar velocidades e deslocamentos Detectar movimento → controle remoto...

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Sensores

Sensores são dispositivos usados para detectar, medir ou gravar fenômenos físicos

Mudam seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que indica esta grandeza

Sensor Ideal: Não extrai energia da grandeza mensurada

Possui dimensão nula

Não possui massa

Não recebe energia de fonte externa

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Sensores

Algumas características importantes de sensores são:

Linearidade Faixa de operação Repetitividade Sensibilidade Estabilidade Erro/Incerteza Robustez

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Sensores - Transdução

Alguns princípios de transdução: Capacitivo (ΔC)

Indutivo (ΔL)

Eletromagnético (ΔV)

Fotocondutivo (ΔR)

Fotovoltaico (ΔV)

Piezoelétrico (ΔQ ou ΔV)

Potenciométrico (ΔR)

Extensométrico (ΔR)

Termorresistivo (ΔR)

Termoelétrico – Termopar (ΔV)

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Sensores - Capacitivo

C=qV

C= 0 ra bd

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Sensor - Indutivo

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Sensores - Fotoelétricos Os transdutores fotoelétricos detectam variação de

radiação térmica ou de luminosidade

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Sensores - Piezoelétricos

Em sua rede cristalina, cargas elétricas são geradas quando submetidos a um esforço mecânico.

A resposta em estado estacionário é zero. Só responde a estímulos dinâmicos

Algumas aplicações: Sensores de força Pressão Aceleração Ultra-som Som Atuadores, como o buzzer

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Sensores - Extensometria

Ocorre variação na resistência de um material condutor quando o mesmo sofre deformação (strain)

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Sensores - Extensometria

Os extensômetros são largamente utilizados para medir deformações em estruturas como pontes, máquinas, locomotivas, navios...

Usados para medir variações de carga, pressão, torque, deslocamento, tensão, compressão, aceleração, vibração..

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Condicionamento de Sinal

Adequação de nível (geralmente amplificação)

Filtragem

Conversão (A/D, D/A...)

Linearização

Isolação

Casamento de Impedâncias

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Condicionamento de Sinal

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Amplificador de Instrumentação

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Conversores

Tensão – Corrente e Corrente – Tensão

Frequência – Tensão e Tensão – Frequência

Sinal Digital – Sinal Analógico (DAC)

Sinal Analógico – Sinal Digital (ADC) Paralelo ou “flash”: frequência elevada, porém geralmente é

limitado a poucos bits (8) Aproximação sucessiva: é simples e de baixo custo, pode

apresentar alta resolução Dupla rampa: apresenta grande exatidão Modulação sigma/delta: apresenta grande linearidade e não

precisa de filtro anti-aliasing

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Aquisição de Dados

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Sensores Inteligentes

Linearização, compensações... Discretização da grandeza medida Fusão de sensores Filtragem Algoritmos já implementados para aplicações

pré-definidas Comuns em sensores inerciais (Micro-Electro-

Mechanical Systems – MEMS), sensores de toque, sensores de pressão...

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Sensores Inteligentes

http://www.3minovacao.com.br/blog/tecnologia-2/2013/03/12/sensores-inteligentes-podem-evitar-desperdicio-de-alimentos/

O circuito criado dentro do sensor de plástico mede os “sinais vitais”do alimento de dentro da embalagem. Esta informação pode ser comunicada tanto a um dispositivo móvel, como a o sensor que produz um sinal analógico.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=copiloto-inteligente&id=010150120716

Sensores podem ser adicionados conforme a necessidade, mas a grande inovação está em um algoritmo que analisa os dados e identifica zonas seguras para trafegar.

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Muito Obrigado pela Atenção!!!

Perguntas???

Claudinei de Jesus Donatoclaudinei@inovetecnologia.com.br