Sensores E Atuadores

Todos os tipos de sensores

Uma infinidade de equipamentos eletrônicos depende de um interfaceamento com o mundo exterior para funcionar. Neste especial, faremos uma análise bastante resumida dos principais tipos de sensores que encontramos, analisando o seu funcionamento e uso.

Newton C. Braga

Existem diversos tipos de sensores utilizados em equipamentos eletrônicos. Podemos usar simples chaves ou dispositivos de acionamento momentâneo do tipo mecânico, até transdutores especiais que convertem alguma grandeza física numa grandeza elétrica como, por exemplo, uma tensão. Esses sensores servem para informar um circuito eletrônico a respeito um evento que ocorra externamente, sobre o qual ele deva atuar, ou a partir do qual ele deva comandar uma determinada ação.

Equipamentos mais simples podem usar apenas um sensor, mas um robô, uma máquina industrial ou um equipamento médico complexo podem empregar muitos sensores e de tipos diferentes.

A seguir, vamos relacionar os principais tipos de sensores que encontramos nas aplicações eletrônicas, com suas características e aplicações. Seria impossível, pela quantidade, abordar todos os sensores existentes, o que poderá ser assunto para artigos futuros, com maior detalhamento.

a)Sensores Mecânicos

Denominamos sensores mecânicos aqueles que sensoriam movimentos, posições ou presença usando recursos mecânicos como, por exemplo, chaves (switches).

Nessa categoria incluimos os micro-switches e chaves de fim de curso, como os exibidos na figura 1.

Figura 1

Esses sensores, como o nome sugere, são interruptores ou mesmo chaves comutadoras que atuam sobre um circuito no modo liga/desliga quando uma ação mecânica acontece no seu elemento atuador.

É possível usar esses sensores de diversas formas, como para detectar a abertura ou fechamento de uma porta, a presença de um objeto em um determinado local, ou ainda quando uma parte mecânica de uma máquina está numa certa posição, veja a figura 2.

Figura 2

Uma variação desse tipo de sensor é o sensor de “fim-de-curso” que, conforme o nome indica, detecta quando uma parte mecânica de um dispositivo atinge seu deslocamento máximo.

A finalidade da chave de fim-de-curso é evitar que o motor do sistema, por exemplo, continue atuando mesmo depois que a peça que ele movimenta chega ao seu ponto máximo. Isso poderia forçar o mecanismo ou ainda causar uma sobrecarga do motor ou do próprio circuito de acionamento.

Na figura 3 apresentamos um exemplo de aplicação em um portão automático em que a chave de fim-de-curso desliga o motor quando ele está totalmente aberto ou totalmente fechado.

Figura 3

Na foto A temos exemplares de microswitches da Honeywell que podem ser incluídas nessa linha de sensores.

Foto A

A seguir, na foto B, exemplos de chaves de fim-de-curso, também da Honeywell.

Foto B b)Sensores tipo Reed-Switch

Esses sensores podem ser usados para detectar a posição de uma peça ou de uma parte de um mecanismo pela posição de um pequeno ímã que é preso a ela. Poderíamos classificar esses sensores também como sensores magnéticos, uma vez que eles atuam com a ação de um campo, mas como são interruptores acionados por campos, será melhor separá-los em uma outra categoria, dentro de uma classificação de atuação mais simples.

Na figura 4 temos o princípio de atuação desse tipo de sensor que tanto pode ser usado para detectar a simples aproximação de uma peça quanto gerar pulsos de controle a cada passagem de uma peça móvel.

Figura 4

Na figura 5 vemos algumas aplicações desse tipo de sensor que se caracteriza pela sua velocidade de ação limitada e também pela pequena capacidade de corrente que os tipos comuns apresentam.

Figura 5

Nessas aplicações destacamos, por exemplo, sua utilização como sensor de fim-de-curso, para detectar quando uma peça atinge seu deslocamento máximo, atuando sobre o sensor pela ação de um pequeno ímã.

Outra aplicação é mostrada na figura 5, onde usamos o sensor para produzir pulsos tacométricos que permitem controlar a velocidade de um motor ou registrá-la em umdisplay.

Nas aplicações mais modernas e que exigem maior velocidade de resposta, em lugar do reed-swich podem ser usados sensores de estado sólido como os sensores de efeito Hall, ou ainda sensores indutivos, conforme veremos mais adiante.

Na foto C, a seguir, temos alguns exemplo de sensores tipo reed para uso industrial.

Foto C c)Sensores Fotoelétricos

Os sensores mecânicos têm por principal desvantagem o fato de terem peças móveis sujeitas a quebra e desgaste, além da inércia natural que limita sua velocidade de ação. Outro problema está no repique que pode falsear o sinal enviado quando são acionados.

Por outro lado, sensores que trabalham com a luz são muito mais rápidos, não apresentando praticamente inércia e não têm peças móveis que quebram ou desgastam. Os sensores fotoelétricos podem ser de diversos tipos, sendo empregados numa infinidade de aplicações na indústria e em outros campos.

O tipo mais simples de sensor consiste em um elemento foto-sensível que tem a luz incidente interceptada quando a parte móvel de um dispositivo passa diante dele, veja afigura 6.

Figura 6

Existem diversos dispositivos sensores que podem ser utilizados como sensores de luz, e sua escolha vai depender basicamente de suas características. Damos a seguir alguns exemplos de sensores:

Foto-resistores (LDRs)

De acordo com a figura 7, os LDRs possuem uma superfície de Sulfeto de Cádmio (CdS) que tem sua resistência elétrica dependente da quantidade de luz incidente.

Figura 7

A curva característica desses sensores nos mostra que a resistência cai enormemente à medida que a intensidade da luz incidente aumenta. Na figura 8 exibimos um exemplo de curva de resposta de um LDR