Sensores são dispositivos complexos frequentemente usados para detectar e responder a sinais elétricos ou ópticos. O dispositivo converte um parâmetro físico (temperatura, pressão arterial, umidade, velocidade) em um sinal que pode ser medido pelo dispositivo.
A classificação dos sensores neste caso pode ser diferente. Existem vários parâmetros básicos para a distribuição de dispositivos de medição, que serão discutidos mais adiante. Basicamente, essa separação se deve à ação de várias forças.
Isso é fácil de explicar usando a medição de temperatura como exemplo. Mercúrio em um termômetro de vidro expande e comprime o líquido para converter a temperatura medida, que pode ser lida por um observador a partir de um tubo de vidro calibrado.
Critérios de seleção
Existem alguns recursos a serem considerados ao classificar um sensor. Eles estão listados abaixo:
- Precisão.
- Condições ambientais - geralmente os sensores têm limitações de temperatura, umidade.
- Intervalo - limitemedições do sensor.
- Calibração - necessária para a maioria dos instrumentos de medição, pois as leituras mudam com o tempo.
- Custo.
- Repetibilidade - As leituras de variáveis são medidas repetidamente no mesmo ambiente.
Distribuição por categoria
As classificações dos sensores são divididas nas seguintes categorias:
- Número de entrada primária de parâmetros.
- Princípios de transdução (usando efeitos físicos e químicos).
- Material e tecnologia.
- Destino.
O princípio da transdução é um critério fundamental seguido para a coleta eficaz de informações. Normalmente, os critérios logísticos são selecionados pela equipe de desenvolvimento.
A classificação dos sensores com base nas propriedades é distribuída da seguinte forma:
- Temperatura: termistores, termopares, termômetros de resistência, microcircuitos.
- Pressão: Fibra Óptica, Vácuo, Manômetros Flexíveis, LVDT, Eletrônicos.
- Fluxo: eletromagnético, pressão diferencial, deslocamento posicional, massa térmica.
- Sensores de nível: pressão diferencial, radiofrequência ultrassônica, radar, deslocamento térmico.
- Proximidade e deslocamento: LVDT, fotovoltaica, capacitiva, magnética, ultrassônica.
- Biossensores: espelho ressonante, eletroquímico, ressonância plasmônica de superfície, potenciométrico endereçável à luz.
- Imagem: CCD, CMOS.
- Gás e química: semicondutor, infravermelho, condução, eletroquímica.
- Aceleração: giroscópios, acelerômetros.
- Outros: sensor de umidade, sensor de velocidade, massa, sensor de inclinação, força, viscosidade.
Este é um grande grupo de subseções. Vale ress altar que com a descoberta de novas tecnologias, as seções são constantemente reabastecidas.
Atribuição da classificação do sensor com base na direção de uso:
- Controle, medição e automação do processo produtivo.
- Uso não industrial: aviação, dispositivos médicos, automóveis, eletrônicos de consumo.
Os sensores podem ser classificados de acordo com os requisitos de energia:
- Sensor ativo - dispositivos que requerem energia. Por exemplo, LiDAR (detecção de luz e telêmetro), célula fotocondutora.
- Sensor passivo - sensores que não necessitam de alimentação. Por exemplo, radiômetros, fotografia de filme.
Estas duas seções incluem todos os dispositivos conhecidos pela ciência.
Nas aplicações atuais, a atribuição da classificação do sensor pode ser agrupada da seguinte forma:
- Acelerômetros - baseados na tecnologia de sensores microeletromecânicos. Eles são usados para monitorar pacientes que ligam marca-passos. e dinâmica do veículo.
- Biossensores - baseados em tecnologia eletroquímica. Usado para testar alimentos, dispositivos médicos, água e detectar patógenos biológicos perigosos.
- Sensores de imagem - baseados na tecnologia CMOS. Eles são usados em eletrônicos de consumo, biometria, monitoramento de tráfegotráfego e segurança, bem como imagens de computador.
- Detetores de movimento - baseados em tecnologias de infravermelho, ultrassônico e microondas/radar. Usado em videogames e simulações, ativação de luz e detecção de segurança.
Tipos de Sensor
Há também um grupo principal. Está dividido em seis áreas principais:
- Temperatura.
- Infravermelho.
- Ultravioleta.
- Sensor.
- Aproximação, movimento.
- Ultrassom.
Cada grupo pode incluir subseções, se a tecnologia for parcialmente usada como parte de um dispositivo específico.
1. Sensores de temperatura
Este é um dos principais grupos. A classificação dos sensores de temperatura une todos os dispositivos que possuem a capacidade de avaliar parâmetros baseados no aquecimento ou resfriamento de um determinado tipo de substância ou material.
Este dispositivo coleta informações de temperatura de uma fonte e as converte em uma forma que outros equipamentos ou pessoas possam entender. A melhor ilustração de um sensor de temperatura é o mercúrio em um termômetro de vidro. O mercúrio no vidro se expande e se contrai com as mudanças de temperatura. A temperatura exterior é o elemento inicial para medir o indicador. A posição do mercúrio é observada pelo observador para medir o parâmetro. Existem dois tipos principais de sensores de temperatura:
- Sensores de contato. Este tipo de dispositivo requer contato físico direto com o objeto ou portador. Eles estão no controletemperatura de sólidos, líquidos e gases em uma ampla faixa de temperatura.
- Sensores de proximidade. Este tipo de sensor não requer nenhum contato físico com o objeto ou meio medido. Eles controlam sólidos e líquidos não refletivos, mas são inúteis para gases devido à sua transparência natural. Esses instrumentos usam a lei de Planck para medir a temperatura. Esta lei diz respeito ao calor emitido pela fonte para medir o benchmark.
Trabalho com vários dispositivos
O princípio de funcionamento e classificação dos sensores de temperatura são divididos em uso de tecnologia em outros tipos de equipamentos. Podem ser painéis em um carro e unidades de produção especiais em uma loja industrial.
- Termopar - os módulos são feitos de dois fios (cada um - de diferentes ligas ou metais homogêneos), que formam uma transição de medição conectando em uma extremidade. Esta unidade de medição está aberta aos elementos estudados. A outra extremidade do fio termina com um dispositivo de medição onde é formada uma junção de referência. A corrente flui através do circuito porque as temperaturas das duas junções são diferentes. A tensão em milivolts resultante é medida para determinar a temperatura na junção.
- Resistance Temperature Detectors (RTDs) são tipos de termistores feitos para medir a resistência elétrica à medida que a temperatura muda. Eles são mais caros do que qualquer outro dispositivo de detecção de temperatura.
- Termistores. Eles são outro tipo de resistor térmico no qual uma grandemudança na resistência é proporcional a uma pequena mudança na temperatura.
2. Sensor IR
Este dispositivo emite ou detecta radiação infravermelha para detectar uma fase específica no ambiente. Como regra, a radiação térmica é emitida por todos os objetos no espectro infravermelho. Este sensor detecta o tipo de fonte que não é visível ao olho humano.
A idéia básica é usar LEDs infravermelhos para transmitir ondas de luz para um objeto. Outro diodo IR do mesmo tipo deve ser usado para detectar a onda refletida do objeto.
Princípio de funcionamento
É comum a classificação dos sensores no sistema de automação neste sentido. Isso se deve ao fato de que a tecnologia possibilita o uso de ferramentas adicionais para avaliação de parâmetros externos. Quando um receptor infravermelho é exposto à luz infravermelha, uma diferença de voltagem se desenvolve entre os fios. As propriedades elétricas dos componentes do sensor IR podem ser usadas para medir a distância de um objeto. Quando um receptor infravermelho é exposto à luz, ocorre uma diferença de potencial entre os fios.
Onde aplicável:
- Termografia: De acordo com a lei da radiação dos objetos, é possível observar o ambiente com ou sem luz visível usando esta tecnologia.
- Aquecimento: O infravermelho pode ser usado para cozinhar e reaquecer alimentos. Eles podem remover o gelo das asas das aeronaves. Os conversores são populares na indústriacampos como impressão, moldagem de plástico e soldagem de polímeros.
- Espectroscopia: Esta técnica é usada para identificar moléculas analisando as ligações constituintes. A tecnologia usa radiação de luz para estudar compostos orgânicos.
- Meteorologia: medir a altura das nuvens, calcular a temperatura da terra e da superfície é possível se os satélites meteorológicos estiverem equipados com radiômetros de varredura.
- Fotobiomodulação: usada para quimioterapia em pacientes com câncer. Além disso, a tecnologia está sendo usada para tratar o vírus do herpes.
- Climatologia: monitoramento da troca de energia entre a atmosfera e a Terra.
- Comunicação: Um laser infravermelho fornece luz para comunicação por fibra óptica. Essas emissões também são usadas para comunicação de curta distância entre dispositivos móveis e periféricos de computador.
3. Sensor UV
Estes sensores medem a intensidade ou potência da radiação ultravioleta incidente. Uma forma de radiação eletromagnética tem um comprimento de onda maior que os raios X, mas ainda é menor que a radiação visível.
Um material ativo conhecido como diamante policristalino é usado para medir de forma confiável o ultravioleta. Os instrumentos podem detectar vários impactos ambientais.
Critérios de seleção do dispositivo:
- Intervalos de comprimento de onda em nanômetros (nm) que podem ser detectados por sensores ultravioleta.
- Temperatura de operação.
- Precisão.
- Peso.
- Intervalopoder.
Princípio de funcionamento
Um sensor ultravioleta recebe um tipo de sinal de energia e transmite outro tipo de sinal. Para observar e registrar esses fluxos de saída, eles são enviados para um medidor elétrico. Para criar gráficos e relatórios, as leituras são transferidas para um conversor analógico-digital (ADC) e depois para um computador com software.
Usado nos seguintes aparelhos:
- Os fototubos UV são sensores sensíveis à radiação que monitoram o tratamento de ar UV, tratamento de água UV e exposição solar.
- Sensores de luz - medem a intensidade do feixe incidente.
- Sensores de espectro UV são dispositivos de carga acoplada (CCDs) usados em imagens de laboratório.
- Detetores de luz UV.
- Detetores germicidas UV.
- Sensores de fotoestabilidade.
4. Sensor de toque
Este é outro grande grupo de dispositivos. A classificação dos sensores de pressão é utilizada para avaliar os parâmetros externos responsáveis pelo aparecimento de características adicionais sob a ação de determinado objeto ou substância.
O sensor de toque atua como um resistor variável de acordo com o local onde está conectado.
Sensor de toque consiste em:
- Um material totalmente condutor, como o cobre.
- Material intermediário isolado, como espuma ou plástico.
- Material parcialmente condutor.
Ao mesmo tempo, não há separação estrita. A classificação dos sensores de pressão é estabelecida selecionando um sensor específico, que avalia a tensão emergente dentro ou fora do objeto em estudo.
Princípio de funcionamento
O material parcialmente condutor se opõe ao fluxo de corrente. O princípio do encoder linear é que o fluxo de corrente é considerado mais oposto quando o comprimento do material pelo qual a corrente deve passar é maior. Como resultado, a resistência do material muda mudando a posição em que entra em contato com um objeto totalmente condutor.
A classificação dos sensores de automação é baseada inteiramente no princípio descrito. Aqui, recursos adicionais estão envolvidos na forma de software especialmente desenvolvido. Normalmente, o software está associado a sensores de toque. Os dispositivos podem lembrar do "último toque" quando o sensor está desativado. Eles podem registrar o "primeiro toque" assim que o sensor for ativado e entender todos os significados associados a ele. Esta ação é semelhante a mover um mouse de computador para a outra extremidade do mouse pad para mover o cursor para o outro lado da tela.
5. Sensor de proximidade
Cada vez mais, os veículos modernos utilizam essa tecnologia. A classificação de sensores elétricos usando módulos de luz e sensores está ganhando popularidade entre os fabricantes automotivos.
Sensor de proximidade detecta a presença de objetos que estão quase sem nenhumpontos de contato. Como não há contato entre os módulos e o objeto percebido e nenhuma parte mecânica, esses dispositivos têm uma longa vida útil e alta confiabilidade.
Diferentes tipos de sensores de proximidade:
- Sensores de proximidade indutivos.
- Sensores de proximidade capacitivos.
- Sensores de proximidade ultrassônicos.
- Sensores fotoelétricos.
- Sensores de salão.
Princípio de funcionamento
O sensor de proximidade emite um campo eletromagnético ou eletrostático ou um feixe de radiação eletromagnética (como infravermelho) e aguarda um sinal de resposta ou alterações no campo. O objeto detectado é conhecido como alvo do módulo de registro.
A classificação dos sensores de acordo com o princípio de funcionamento e finalidade será a seguinte:
- Dispositivos indutivos: existe um oscilador na entrada que altera a resistência à perda para a proximidade de um meio eletricamente condutor. Esses dispositivos são preferidos para objetos de metal.
- Sensores de Proximidade Capacitivos: Estes convertem a mudança na capacitância eletrostática entre os eletrodos de detecção e o terra. Isso ocorre ao se aproximar de um objeto próximo com uma mudança na frequência de oscilação. Para detectar um objeto próximo, a frequência de oscilação é convertida em uma tensão CC, que é comparada a um limite predeterminado. Essas luminárias são preferidas para objetos de plástico.
A classificação dos equipamentos de medição e sensores não se limita à descrição e parâmetros acima. Com o adventonovos tipos de instrumentos de medição, o grupo total está aumentando. Várias definições foram aprovadas para distinguir entre sensores e transdutores. Sensores podem ser definidos como um elemento que detecta energia para produzir uma variante na mesma ou em uma forma diferente de energia. O sensor converte o valor medido no sinal de saída desejado usando o princípio de conversão.
Com base nos sinais recebidos e criados, o princípio pode ser dividido nos seguintes grupos: elétrico, mecânico, térmico, químico, radiante e magnético.
6. Sensores ultrassônicos
O sensor ultrassônico é usado para detectar a presença de um objeto. Isso é alcançado emitindo ondas ultrassônicas da cabeça do dispositivo e, em seguida, recebendo o sinal ultrassônico refletido do objeto correspondente. Isso ajuda a detectar a posição, presença e movimento de objetos.
Como os sensores ultrassônicos dependem do som e não da luz para detecção, eles são amplamente utilizados na medição do nível de água, procedimentos de varredura médica e na indústria automotiva. As ondas ultrassônicas podem detectar objetos invisíveis, como transparências, garrafas de vidro, garrafas plásticas e chapas de vidro com seus sensores refletivos.
Princípio de funcionamento
A classificação dos sensores indutivos é baseada no escopo de seu uso. Aqui é importante levar em conta as propriedades físicas e químicas dos objetos. O movimento das ondas ultrassônicas difere dependendo da forma e do tipo de meio. Por exemplo, as ondas ultrassônicas viajam diretamente através de um meio homogêneo e são refletidas e transmitidas de volta para a fronteira entre diferentes meios. O corpo humano no ar causa reflexão significativa e pode ser facilmente detectado.
A tecnologia usa os seguintes princípios:
- Multioreflexão. A reflexão múltipla ocorre quando as ondas são refletidas mais de uma vez entre o sensor e o alvo.
- Zona limite. A distância de detecção mínima e a distância de detecção máxima podem ser ajustadas. Isso é chamado de zona limite.
- Zona de detecção. Este é o intervalo entre a superfície da cabeça do sensor e a distância mínima de detecção obtida ajustando a distância de varredura.
Dispositivos equipados com esta tecnologia podem escanear vários tipos de objetos. As fontes ultrassônicas são usadas ativamente na criação de veículos.
