24_Sensores

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SENSORES
DISCIPLINA DE MATERIAIS ELÉTRICOS
ALUNOS: André Sato
Érico Noé
Leandro Percebon
Indrodução
„ SENSORES são dispositivos que mudam seu 
comportamento sob a ação de uma grandeza física, 
podendo fornecer diretamente ou indiretamente um 
sinal que indica esta grandeza. Quando operam 
diretamente, convertendo uma forma de energia em 
outra, são chamados transdutores. Os de operação 
indireta alteram suas propriedades, como a 
resistência, a capacitância ou a indutância, sob 
ação de uma grandeza, de forma mais ou menos 
proporcional.
Funções dos Sensores
„ substituir a medição manual com eficiência, 
certeza e rapidez.
„ O sinal de um sensor pode ser usado para 
detectar e corrigir desvios em sistemas de 
controle (SC), e nos instrumentos de 
medição, que freqüentemente estão 
associados aos SC de malha aberta (não 
automáticos), orientando o usuário.
Características
„„ Linearidade:Linearidade: É o grau de proporcionalidade entre 
o sinal gerado e a grandeza física. Quanto maior, 
mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo. Os 
sensores mais usados são os mais lineares, 
conferindo mais precisão ao SC. Os sensores não 
lineares são usados em faixas limitadas, em que 
os desvios são aceitáveis, ou com adaptadores 
especiais, que corrigem o sinal.
„„ Faixa de atuaFaixa de atuaçção:ão: É o intervalo de valores da 
grandeza em que pode ser usado o sensor, sem 
destruição ou imprecisão.
Tipos de Sensores
„ 1. Sensores de temperatura: possui 
elemento que, conforme sua temperatura é
variada produz um sinal elétrico. 
Para processos industriais ou comerciais,
como a refrigeração de alimentos e 
compostos químicos, fornos de fusão, 
destilação fracionada, usinas nucleares.
Sensores de Temperatura
„ O NTC (Negative Temperature Coeficient, 
Coeficiente Negativo de Temperatura), tem 
resistência inversamente proporcional à
temperatura. Ele é feito de compostos 
semicondutores, como os óxidos de ferro, 
magnésio e cromo. 
„ Devido a seu comportamento não linear, o 
NTC é utilizado numa faixa pequena de 
temperaturas, em que a curva é próxima de 
uma reta. 
Sensores de Temperatura
„ O PTC (Positive Temperature Coeficient) 
tem resistência proporcional à temperatura, e 
atua numa faixa restrita. A variação da 
resistência é maior que a de um NTC, na 
mesma faixa. Seu uso é mais freqüente 
como sensor de sobretemperatura, em 
sistemas de proteção, por exemplo, de 
motores. 
Sensores de Temperatura
„ O DIODO comum de silício, polarizado 
diretamente com corrente de 1mA, tem 
queda de tensão próxima de 0.62V, a 25oC. 
Esta tensão cai aproximadamente 2mV para 
cada ºC de aumento na temperatura, e pode 
ser estimada pela equação:
Vd = A - BT
„ A e B variam um pouco conforme o diodo. 
Sensores de Temperatura
„ O diodo é encontrado em controles e 
termômetros de baixo custo e razoável 
precisão, até uns 100 ºC. 
Sensores de Temperatura
„ TERMOPAR: Quando dois metais encostados são 
submetidos a uma temperatura, surge nos extremos 
deles uma tensão proporcional à temperatura. Este 
é o efeito Seebeck.
V=KT
K é uma constante para cada par de metais,
„ custo é elevado, alta confiabilidade e precisão.
Sensores de Temperatura
„„ Sensores IntegradosSensores Integrados::
„ Há circuitos integrados sensores de 
temperatura, 
„ Oferecem alta precisão, por conterem 
circuitos linearizados. Operam de 0 a 100ºC 
aproximadamente.
Sensores de Temperatura
„ Sensor de temperatura por Infravermelho:
utilizados onde a medida direta de 
temperatura não é possível, absorvem a 
radiação infravermelho irradiada por 
superfícies aquecidas. 
Tipos de Sensores
„„ 2. Sensores de Velocidade2. Sensores de Velocidade
„ Empregam-se nos controles e medidores de 
velocidade de motores dentro de máquinas 
industriais, eletrodomésticos como 
videocassete e CD, unidades de disquetes e 
Winchesters de computadores, na geração 
de eletricidade, etc.
Sensores de Velocidade
„ Tipos: 
‰ Tacogerador,
‰ Interruptor de Lâminas,
‰ Óticos.
Tipos de Sensores
„„ 3. Sensores de Vazão3. Sensores de Vazão
„ Servem para medir o fluxo de líquidos em 
tubulações.
„ Tipos:
‰‰ Sensor de turbinaSensor de turbina,
‰‰ Sensor por diferenSensor por diferençça de pressãoa de pressão,
‰‰ Sensor tSensor téérmicormico
Tipos de Sensores
„„ 4. Sensores de Posi4. Sensores de Posiççãoão
„ Em aplicações em que se necessita 
monitorar a posição de uma peça, como 
tornos automáticos industriais, ou contagem 
de produtos, ou verificar a posição de um 
braço de um robô ou o alinhamento de uma 
antena parabólica com outra ou um satélite 
Sensores de posição
„ Tipos:
‰ Sensores de passagem,
‰ Detectores de fim-de-curso,
‰ Contadores,
‰ Sensores de posição. 
Tipos de Sensores
„ 5. Sensores de vibração: são sensores 
para medição, exibição e análise de 
velocidade linear, disposição e proximidade, 
ou aceleração. Possui muitos princípios de 
operação, o mais comum é o piezoelétrico. 
As formas de saída deste sensor são sinais 
de tensão ou corrente, e freqüência. 
Tipos de Sensores
„ 6. Sensores de capacitância elétrica: são 
essencialmente osciladores com um 
capacitor em aberto que gera um campo 
eletrostático. 
„ 7. Sensores de gás: interage com o gás 
para iniciar a medição de concentração, 
então um sinal elétrico é produzido.
Tipos de Sensores
„ 8.Sensores de pressão: possui elementos 
que produzem um sinal elétrico proporcional 
a pressão aplicada ou a diferença de 
pressão. 
Sensores
Sensores Fotoelétricos
Luz ultravioleta
Placa de zinco 
(limpa) 
Elétron massa (m)
h = (1/2)mv2 + Ø
„ h = energia do fóton
„ Ø = energia necessária para arrancar o 
elétron do metal
„ (1/2)mv2 = energia cinética dos 
fotoelétrons
Foto Diodo
Foto transistor
Vcc+
Saída
Sensor básico
Foto 
transistor
„ Feixe de luz
„ Proximidade
Categorias de sensores fotoelétricos:
emissor receptor
Feixe de luz
Feixe de Luz
Proximidade
receptor
emissor
Feixe de luz
LVDT
Linear Variable Differential Transformer
(Transformador Diferencial Variável Linear)
Histórico 
„ Os primeiros Transformadores diferenciais surgiram no começo do 
século passado, sendo utilizados para controle de potência AC de 
motores e geradores.
„ Em meados de 1930 os transformadores lineares começaram a ser 
utilizados em processos telemétricos em equipamentos de análises 
químicas, tornando-se dispositivos lineares. 
„ O uso do LVDT foi difundido com a publicação do artigo “The linear 
variable differencial transformer” por Herman Shaevitz em 1946.
O LVDT é um dispositivo eletromecânico que produz uma tensão 
proporcional a posição de seu núcleo. É composto basicamente de:
„ Bobina excitadora ou primária
„ 2 bobinas secundárias
„ Núcleo ferromagnético móvel
„ Eixo não-ferromagnético acoplado ao núcleo
„ Estrutura isolante para as bobinas
„ Carcaça metálica para blindagem e resistência mecânica
O principio de medição consiste da variação da indutância mútua 
entre as bobinas de acordo com a posição do núcleo ferromagnético.
Princípio de Funcionamento
Princípio de Funcionamento
Princípio de Funcionamento
Conforme o a posição do núcleo muda aparecem nas bobinas 
secundárias tensões proporcionais à tensão aplicada na bobina 
excitadora, respeitando a forma de onda, ou seja, pode ser usado em 
sinais senoidais tanto como em sinais contínuos. 
Aplicações
„ Aviões, navios e submarinos
„ Naves e laboratórios espaciais
„ Reatores nucleares
„ Medições industriais
„ É largamente usado como Dilatômetro