Sensor | Tipos de Sensor

Consideremos um sistema de medição. Ele é composto por um dispositivo de entrada que detecta o ambiente ou o entorno para gerar uma saída, um bloco de processamento de sinal que processa o sinal do dispositivo de entrada e um dispositivo de saída que apresenta o sinal ao operador humano ou de máquina em uma forma mais legível e utilizável.

A etapa inicial é o dispositivo de entrada, que é principalmente o que vamos discutir neste capítulo.

Sensor

Um sensor é um dispositivo que responde a qualquer mudança em fenômenos físicos ou variáveis ambientais, como calor, pressão, umidade, movimento, etc. Essa mudança afeta as propriedades físicas, químicas ou eletromagnéticas dos sensores, que são posteriormente processadas em uma forma mais utilizável e legível. O sensor é o coração de um sistema de medição. É o primeiro elemento que entra em contato com as variáveis ambientais para gerar uma saída.

O sinal produzido pelo sensor é equivalente à quantidade a ser medida. Os sensores são usados para medir uma característica específica de qualquer objeto ou dispositivo. Por exemplo, um termopar, um termopar detectará energia térmica (temperatura) em uma de suas junções e produzirá uma saída equivalente de voltagem que pode ser medida por um voltmímetro.
Todos os sensores precisam ser calibrados em relação a algum valor de referência ou padrão para medição precisa. Abaixo está a figura de um termopar.

Observe que um transdutor e um sensor não são a mesma coisa. No exemplo acima do termopar. O termopar atua como um transdutor, mas os circuitos ou componentes adicionais necessários, como o voltmímetro, um display, etc., juntos formam um sensor de temperatura.

Portanto, o transdutor apenas converterá a energia de uma forma para outra e todo o trabalho restante será feito pelos circuitos adicionais conectados. Este dispositivo inteiro forma um sensor. Sensores e transdutores estão intimamente relacionados entre si.

Características dos Sensores

Um bom sensor deve ter as seguintes características

1. Alta Sensibilidade: A sensibilidade indica quanto a saída do dispositivo muda com a mudança unitária na entrada (quantidade a ser medida). Por exemplo, a tensão de um sensor de temperatura muda em 1mV para cada 1oC de mudança na temperatura, então a sensibilidade do sensor é dita ser 1mV/oC.

2. Linearidade: A saída deve mudar linearmente com a entrada.

3. Alta Resolução: A resolução é a menor mudança na entrada que o dispositivo pode detectar.

4. Menos Ruído e Distúrbios.

5. Menor consumo de energia.

Tipos de Sensores

Os sensores são classificados com base na natureza da quantidade que medem. Seguem-se os tipos de sensores com alguns exemplos.

Classificação de Sensores

Com base na quantidade sendo medida

• Temperatura: Detector de Temperatura por Resistência (DTR), Termistor, Termopar

• Pressão: Tubo Bourdon, manômetro, diafragmas, indicador de pressão

• Força/torque: Gauge de deformação, célula de carga

• Velocidade/posição: Tacômetro, codificador, LVDT

• Luz: Fotodiodo, Resistor dependente de luz

E assim por diante.
(2) Sensores ativos e passivos: Com base no requisito de energia, os sensores podem ser classificados como ativos e passivos. Sensores ativos são aqueles que não requerem fonte de energia externa para seu funcionamento. Eles geram energia dentro de si para operar e, portanto, são chamados de tipo autogerador. A energia para o funcionamento é derivada da quantidade sendo medida. Por exemplo, um cristal piezelétrico gera uma saída elétrica (carga) quando submetido a aceleração.

Sensores passivos requerem fonte de energia externa para seu funcionamento. A maioria dos sensores resistivos, indutivos e capacitivos são passivos (assim como resistores, indutores e capacitores são chamados de dispositivos passivos).

(3) Sensores analógicos e digitais: Um sensor analógico converte a quantidade física sendo medida para uma forma analógica (contínua no tempo). Termopar, DTR, Gauge de deformação são chamados de sensores analógicos. Um sensor digital produz saída na forma de pulso. Codificadores são exemplos de sensores digitais.

(4) Sensores inversos: Há alguns sensores capazes de detectar uma quantidade física para convertê-la em outra forma e também detectar a forma do sinal de saída para obter a quantidade na forma original. Por exemplo, um cristal piezelétrico, quando submetido a vibração, gera tensão. Ao mesmo tempo, quando um cristal piezelétrico é submetido a tensão variável, eles começam a vibrar. Essa propriedade os torna adequados para uso em microfones e alto-falantes.

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