Sensores Analógicos

Os sensores analógicos são aqueles que respondem através de sinais analógicos, ou seja, sinais que, mesmo limitados em uma certa faixa, podem variar entre inúmeros valores de tensão intermediários.

O exemplo mais comum de sensor resistivo é o LDR (Light Dependent Resistor – Resistor Dependente de Luz), um componente onde uma variação na luminosidade que incide sobre ele resulta numa variação na sua resistência.

O LDR não tem pinagem, ou seja, podemos ligar seus terminais de qualquer forma.

Para fazer a medida da luminosidade do ambiente através do LDR, precisamos fazer com que a variação da resistência do componente seja convertida numa variação de tensão. Essa tensão pode ser utilizada por um circuito externo ou ser monitorada através da entrada analógica do MEC1000 ou do KDR5000, por exemplo. O meio mais fácil de conectá-lo é através de um divisor de tensão.

Outro modelo de sensor resistivo muito comum é o termistor, um componente destinado medir variações de temperatura.

Assim como o LDR, o termistor não possui uma pinagem específica. O termistor, de acordo com a simbologia europeia.

Existem dois tipos de termistores, NTC e PTC, assim classificados de acordo com sua resposta em função da temperatura. Os termistores NTC (Negative Temperature Coef icient – Coeficiente de Temperatura Negativo) são os modelos mais comuns e são feitos de materiais semicondutores simples. Eles são assim denominados, pois a resistência desses componentes diminui quando a temperatura aumenta, ou seja, eles possuem um coeficiente de temperatura negativo.

Os termistores PTC (Positive Temperature Coef icient – Coeficiente de Temperatura Positivo) são mais difíceis de serem encontrados, pois são constituídos de elementos mais complexos e, portanto, mais caros. Seu comportamento é contrário aos NTC, pois o aumento da temperatura faz com que sua resistência também aumente. Os termistores PTC são mais comumente aplicados para proteger circuitos eletrônicos de excessos de correntes, substituindo os fusíveis tradicionais.

Para fazer a medição da temperatura através do termistor, podemos ligá-lo na forma de um divisor de tensão, pois ele é um sensor resistivo. Desse modo, a tensão resultante nesse circuito será correspondente à temperatura do ambiente. Isso porque, como vimos acima, a resistência do termistor está relacionada como a temperatura do ambiente ao seu redor.

Os sensores de peso (que também são conhecidos como sensores de pressão ou de força) podem ser construídos de diversas formas, mas os modelos mais comuns e cuja utilização é mais simples são os resistivos. O princípio de seu funcionamento é bem simples: quanto maior a força exercida sobre ele, menor será a resistência entre seus terminais.

Um potenciômetro é um componente eletrônico que possui resistência elétrica ajustável. Geralmente, é um resistor de três terminais onde a conexão central é deslizante e manipulável. Se todos os três terminais são usados, ele atua como um divisor de tensão.

Existem comercialmente, potenciômetros confeccionados com substrato em fio e carvão condutivo, a depender da corrente elétrica que circula nestes. Há potenciômetros cujo giro é de 270 graus e outros de maior precisão chamados multivoltas.

Exemplo de uso: tem-se fonte de 12V. Pretende-se ativar um circuito que necessita de 8V e outro que necessita de 4V. Coloca-se um potenciômetro com sua perna central conectada ao positivo da fonte e as outras duas conectadas aos circuitos e, então, basta regular. 

 

O microfone converte vibrações mecânicas na gama audível (em frequências de 20Hz a 20kHz – seja no ar, água ou num material sólido) em um sinal elétrico. Na maioria dos microfones em uso as ondas sonoras são convertidas em vibrações mecânicas através de um diafragma fino e flexível e em seguida convertidas em sinal elétrico através de bobina móvel ou por carga e descarga de um condensador. No caso de microfones de condensador estes necessitam de uma tensão de alimentação continua, chamada de phantom Power, que é de fato uma tensão de polarização. 

A tensão de repouso (Vrep), também chamada de nível DC ou Offset, é a tensão presente na saída do circuito quando o sensor estiver em repouso, ou seja, quando nenhum som é captado pelo microfone. No momento em que as ondas sonoras fazem vibrar o diafragma do microfone, é gerado então um sinal variável.

Como o sinal é alternado, a sua tensão varia acima e abaixo da tensão de repouso. No circuito acima, a tensão de repouso é de 0V. Ou seja, quando o microfone captar algum som, haverá um sinal analógico que varia até uma tensão de pico V, ou seja, de +V (valor máximo) a -V (valor mínimo).

A maior parte dos conversores A/D não pode ler tensões negativas, como por exemplo, o conversor A/D presente no microcontrolador do KDR5000 e do MEC1000, que suporta tensões de 5 V a 0 V. Sendo assim, é necessário fazer com que a tensão de repouso seja maior, para que o valor mínimo do sinal analógico seja ligeiramente maior que 0 V. Desse modo, o sinal de saída do microfone estará enquadrado nos valores de leitura do conversor.

O sensor de vibração é um componente destinado a captar uma vibração e convertê-la num sinal elétrico. Seu funcionamento é muito semelhante ao de um microfone, mas enquanto que no microfone as vibrações são causadas por ondas sonoras, o sensor de vibração destina-se à vibração de estruturas.

Como o sensor de vibração utilizado é composto unicamente por um cristal piezoelétrico com dois eletrodos, sem nenhum componente eletrônico extra, não é necessário alimentá-lo. Um dos terminais do sensor deve ser aterrado, ligado ao negativo da alimentação. O outro terminal será a origem do sinal do sensor, que será monitorado por um circuito externo, depois de ser previamente adequado.

Existem vários modelos de sensores de distância disponíveis no mercado, baseados em radar, ultra-som, laser ou infravermelho. Os sensores baseados em radar e ultra-somsão caros e relativamente difíceis de operar. Á os sensores ópticos, que utilizam raios laser ou infravermelho, tem seu funcionamento baseado no princípio da triangulação. Um feixe de luz é emitido por um diodo laser ou um LED infravermelho. Ao ser refletido por um objeto, esse raio é detectado por um PSD (Position Sensing Device – Dispositivo de Monitoramento de Posição). De acordo com a distância do objeto que refletiu a luz, esse raio incide de modo diferente no PSD.

O PSD é composto por vários componentes sensíveis à luz (fotodiodos). Um módulo de processamento monitora a resposta do PSD, podendo identificar a posição exata em que o raio incidiu no componente. Como essa posição depende da distância do objeto que refletiu o feixe de luz, o módulo processa esses sinais de modo a produzir uma saída correspondente a essa distância.

Quando alimentado corretamente, o módulo de processamento do sensor gera um sinal de saída cuja tensão varia de acordo com a distância do objeto. Objetos numa distância de 5 a 80 cm do sensor podem ser facilmente identificados. Quando a distância entre o sensor e o objeto se manter estável, a tensão de saída do sensor será constante, correspondente à distância do objeto.

A utilização desse sensor é muito simples. Ele possui apenas três terminais de conexão, que podem ser identificados através da figura abaixo. A alimentação deve ser feita ligando o terminal V+ é à alimentação de 5V e o terminal GND deve ser ligado ao 0 V. É importante que a tensão não seja superior ou inferior a 5 V, com o risco de queima ou não funcionamento do componente. O terminal Vo é à saída do sensor.

Assim como qualquer sensor analógico, eles possuem um sinal de saída cuja tensão corresponde à temperatura do ambiente onde se encontra o sensor. Esse sinal analógico pode ser utilizado por um outro circuito analógico, como um AmpOp comparador, ou pode ser convertido num sinal digital para ser monitorado por um circuito digital, como um microcontrolador.

Nos acelerômetros analógicos, a saída é um valor de tensão proporcional à aceleração sofrida pelo componente. Caso a aceleração se mantenha constante, a tensão na saída do acelerômetro também estará constante.

Para melhores explicações entre no link

http://www.maxwellbohr.com.br/downloads/robotica/mec1000_kdr5000/tutorial_eletronica_-_aplicacoes_e_funcionamento_de_sensores.pdf