Atividade Prática - Materiais Elétricos

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA DE MATERIAIS ELÉTRICOS
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO E APLICAÇÕES DOS SENSORES CAPACITIVOS
 
aluno
SILVANO ANTONIO CHALEGA BARROS
professor
HERBERT SCHÄFER
PETROLINA-PE
2018
SUMÁRIO
RESUMO	i
1	INTRODUCAO	1
2	desenvolvimento	2
2.1	Princípio de funcionamento	2
2.2	MEIOS E OBJETOS DETECTADOS	3
2.3	APLICAÇÕES DOS SENSORES CAPACITIVOS	3
2.4	VANTAGENS DE UTILIZAÇÃO	4
3	CONCLUSÕES	6
4	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	7
RESUMO
Um sensor é um tipo de transdutor que é capaz de alterar sua característica física interna devido à um fenômeno externo, alterando seu comportamento mediante uma ação de alguma grandeza e convertendo em sinal elétrico. O sensor capacitivo utiliza o princípio de funcionamento dos capacitores, isto é, podem detectar objetos e materiais de diferentes tipos, por exemplo, com alta confiabilidade e precisão. Fornecem diversos tipos de benefícios e uma larga lista de opções para aplicações.
Palavras-chave: sensor, capacitor, materiais.
Abstract: A sensor is a type of transducer that is able to change its physical characteristic inter-na due to an external phenomenon, changing its behavior by action of al-guma magnitude and converting into electrical signal. The capacitive sensor uses the principle of capacitor function, that is, it can detect objects and materials of different types, for example with high reliability and precision. They provide several types of benefits and a wide-ranging list of options for applications.
Keywords: sensor, capacitor, materials.
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1. INTRODUCAO 
Um sensor pode ser definido como um transdutor que altera a sua característica física interna devido a um fenômeno físico externo, como a presença ou não de luz, som, gás, campo elétrico ou magnético. Isto é, ele muda seu comportamento sob a ação de alguma dessas grandezas podendo fornecer direta ou indiretamente um sinal que indica essa grandeza e convertendo a uma quantidade física em um sinal elétrico. Quando operado indiretamente altera suas propriedades, sendo neste caso, a capacitância por meio do princípio de funcionamento de um capacitor.
desenvolvimento
Princípio de funcionamento
Para compreender o funcionamento do sensor capacitivo é necessário conhecer conceitos básicos sobre capacitor que trata-se de um dispositivo eletrônico passivo que armazena carga e energia elétrica. Consiste em duas placas condutoras elétricas que armazenam cargas opostas e que são separadas por um dielétrico (isolante) que pode ser observado na Figura 1. Como possui cargas opostas nas placas, o processo de armazenamento é caracterizado pela movimentação e transferência de elétrons de uma placa para outra. A diferença de potencial (DDP) causada pela movimentação é o mesmo que a energia potencial armazenada na placa. 
Figura 1 - Representação de um capacitor de placas paralelas.
A capacitância de um capacitor é a razão entre a DDP entre as placas e a carga de uma delas, que por sua vez é inversamente proporcional a distância entre as placas e diretamente proporcional a área das placas e a constante dielétrica do material isolante.
Baseando-se neste conceito do capacitor, os sensores capacitivos funcionam semelhante ao capacitor, onde a diferença está no arranjo das placas condutoras, que ficam paralelas uma a outra. O funcionamento deste sensor capacitivo parte da mudança da capacitância da placa que é detectada na região sensível, ou seja, quando o dielétrico do meio varia. Esta capacitância pode ser alterada pode ser alterada (ocasionada pela mudança de frequência de oscilação de um circuito), praticamente por qualquer objeto que aproxime-se do campo de atuação do sensor (Figura 2).
Figura 2 - Superfície ativa do sensor capacitivo
A mudança de frequência ocasionada pela alteração da capacitância da placa sensível, é enviada a um circuito detector que transforma a variação da frequência em DDP. Utiliza-se de um circuito que trata de receber o sinal de tensão gerado no detector e acionar a comutação o que já é o suficiente para acionar circuitos externos.
MEIOS E OBJETOS DETECTADOS
Os sensores capacitivos permitem medir com grande precisão um grande número de grandezas físicas, tais como a posição, o deslocamento, a velocidade e a aceleração linear ou angular de um objeto; a humidade, a concentração de gases e o nível de líquidos ou sólidos; a força, o torque, a pressão e a temperatura; mas também detectar a proximidade de objetos, a presença de água e de pessoas, etc.
De modo geral um sensor capacitivo pode ser utilizado para detectar materiais diferentes, por exemplo, um sólido ou um líquido sendo necessária apenas a calibração do sensor de acordo com o material a ser detectado
APLICAÇÕES DOS SENSORES CAPACITIVOS
Hoje em dia existe uma grande variedade de aplicações que utilizam sensores capacitivos, de forma discreta ou integrada, pois a utilização dos mesmos tem possibilitado melhorias no controle de processos industriais, como também tem facilitado em procedimentos na vida cotidiana. Com o avanço da tecnologia, a demanda deste tipo de sensor tem aumentado consequentemente a diversificação das aplicações e de produtos que utilizam-no.
Os sensores capacitivos têm a capacidade de detectar objetos de natureza metálica ou não, tais como: Cimento, argila, plástico, vidro, cerâmica e entre outros. 
Outros exemplos de aplicações na indústria são na detecção de funções abertura/fechamento, de um atuador semi-rotativo, de pallets numa esteira, de fim de curso de cilindros e também na presença de objetos sem o contato (sensores de proximidade).
Devido a sua alta precisão, boa parte das aplicações destes sensores tem relação com a medição de precisão. Algumas destas aplicações específicas dos sensores capacitivos estão listadas abaixo:
· Medição de posicionamento com alta precisão:
· Medição de espessura:
· Testes de linha de produção/verificação de uniformidade nas dimensões dos mecanismos produzidos.
· Identificação da composição de certos materiais de diferentes permissividades.
· Aplicações gerais de sensores: Chave fim de curso sem contato, contador, entre outras funções.
Desta forma, pode-se observar as diversas aplicações dos sensores capacitivos.
VANTAGENS DE UTILIZAÇÃO
Existem muitas vantagens na sua utilização, porém as principais são:
 
· Funcionam em quaisquer condições de ambiente (vide especificações do fabricante);
· Acionamento sem contato físico;
· Chaveamento eletrônico totalmente em estado sólido;
· Alta durabilidade, precisão e resolução na diferenciação dos materiais;
· Manutenção praticamente inexistente;
· Alta velocidade de comutação e resposta.
Entre as vantagens listadas acima, esses sensores capacitivos ainda possuem outras em relação aos outros sensores, como a grande variedade de materiais que pode detectar, a facilidade em detectar objetos pequenos e de realizar a montagem, entre outras. 
CONCLUSÕES
De fato, os sensores, de um modo geral, mudam seu comportamento mediante à ação de alguma grandeza e converte em um sinal elétrico que indica a presença de algum objeto, por exemplo. Portanto, com todos os benefícios em relação aos outros sensores, os capacitivos são muito úteis para a detecção desses sinais de diversos tipos de materiais e ainda possuem alta precisão e velocidade de resposta do objeto detectado. Além de seu enorme campo de aplicação como em indústrias nas máquinas e em linhas de produção, possuem diversas vantagens devido às suas características.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ROSÁRIO, João Maurício. Princípios de mecatrônica. São Paulo-SP: Prentice Hall, 2005. p. 55-62.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sensores_capacitivos#Princ%C3%ADpio_de_funcionamento
http://www.mecaweb.com.br/eletronica/content/e_sensor_capacitivo
http://www.ufrgs.br/eng04030/Aulas/teoria/cap_07/senscapa.htm
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/5849-como-funcionam-os-sensores-capacitivos-art761
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