Sensores e Transdutores

Os circuitos eletrônicos podem ser projetados para piscar repetidamente uma luz, tocar uma nota musical, entre outros. Porém, para que um circuito eletrônico possa executar qualquer tarefa útil, ele precisa ser capaz de se comunicar com o “mundo real”. Para que isso ocorra, os circuitos necessitam de certos dispositivos que permitam fazer a leitura de dados.

1Fonte: http://goo.gl/cDmgMy

Em outras palavras, um circuito eletrônico deve ser capaz de fazer alguma coisa e, sensores ou transdutores, são componentes perfeitos para executar alguma tarefa.

A palavra transdutor é um termo genérico utilizado para a definição de sensores. Um transdutor é um dispositivo capaz de detectar uma larga variedade de diferentes formas de energia, tais como movimento, sinais elétricos, radiação, energia térmica ou magnética, etc.

Existem diferentes tipos de sensores e transdutores, analógicos e digitais, de entrada e de saída de sinais. A escolha do transdutor que será utilizado depende do tipo de sinal ou processo a ser detectado ou controlado.

Os transdutores que executam uma função de “entrada” são comumente chamados de Sensores. Os dispositivos que executam uma função de “saída” são geralmente chamados de Atuadores e são usados para controlar algum dispositivo externo.

Os transdutores eletrônicos são utilizados para converter um tipo de energia em outro, por exemplo, um microfone (dispositivo de entrada) converte as ondas sonoras em sinais elétricos, que serão amplificados por um  amplificador e, como resultado, o sinal será enviado para um alto-falante (dispositivo de saída).

01Entrada/Saída de um Sistema Utilizando Transdutores de Som
Fonte: http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_1.html

Com a diversidade de sensores e transdutores disponíveis no mercado, a escolha de qual usar depende do que será mensurado ou controlado. A tabela a seguir, mostra os sensores e transdutores mais comuns que são utilizados.

02Adaptado de: http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_1.html

O tipo ou a quantidade de sinal de saída que será captada depende do tipo de sensor a ser utilizado. Mas, geralmente, os sensores podem ser divididos em dois grupos: Sensores Passivos e Sensores Ativos.

Os sensores passivos necessitam de uma fonte de alimentação externa para funcionar, um sinal de excitação usado pelo sensor para produzir o sinal de saída. Sensores ativos são dispositivos que geram uma tensão com o seu próprio funcionamento e não precisam de uma excitação externa tais como os sensores passivos.

 

Sensores Analógicos

Os Sensores Analógicos produzem um sinal de tensão contínuo que é geralmente proporcional à quantidade a ser medida. Grandezas físicas, como temperatura, velocidade, pressão, deslocamento, tensão e outras, são todas medidas analógicas. Por exemplo, a temperatura de um líquido pode ser medida utilizando um termômetro de termopar  que responde às variações de temperatura continuamente enquanto o líquido é aquecido.

03Termopar utilizado para produzir um sinal analógico
Fonte: http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_1.html

Os sensores analógicos tendem a produzir sinais que se alteram ao longo do tempo. Esses sinais tendem a ser muito pequenos, na ordem de microvolts até milivolts, de modo que algum tipo de amplificação seja necessária para a leitura dos sinais. Na maioria dos casos, os sensores analógicos requerem uma fonte de alimentação externa e algum tipo de amplificação adicional ou filtragem do sinal, afim de produzir um sinal elétrico adequado, que possa ser medido ou utilizado. Os sinais analógicos podem ser facilmente convertidos em sinais digitais para serem utilizados em microcontroladores, sendo, neste caso, utilizados conversores analógicos digitais (A/D).

 

Sensores Digitais

Como o próprio nome indica, Sensores Digitais produzem um sinal de saída digital com tensões que representam o nível digital a ser medido. Os sensores digitais produzem um sinal de saída binário, sob a forma de um sinal lógico “1” ou de um sinal lógico “0”, (“ON” e “OFF”). Um sinal digital produz valores discretos (não contínuos) e pode ser transmitido como um único “bit”, (transmissão em série) ou combinando os bits para gerar uma única saída de “bytes” (transmissão em paralelo).

04Sensor de Luz utilizado para produzir um sinal digital
Fonte: http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_1.html

No exemplo mostrado acima, a velocidade de rotação do eixo é medido por meio de um sensor digital (um LED e um sensor óptico). O disco, que está fixado a um eixo de rotação (que pode ser um motor), tem um certo número de orifícios. À medida que o disco rotaciona, passa pelos orifícios a luz do LED que é captada pelo sensor óptico, produzindo um impulso de saída que representa um sinal lógico “1” ou “0”.

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Referências: http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_1.html

 

Nelson Vicente Soares
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Técnico em Eletrônica e Analista de Sistemas

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