Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando
Disciplina de Tecnologias Aplicadas
Módulo 6: Sensores e Transdutores

Sensores e Transdutores

0. Diferença entre Sensores e Transdutores

0.1. Definições

Transdutor

É um dispositivo, normalmente eléctrico ou electrónico, que converte uma forma de energia noutra forma de energia, para efeitos de medição e transferência de informação.

A maioria dos transdutores são sensores ou actuadores.

Os transdutores, conforme os casos, podem ou não ter como componente um elemento sensor.

Sensor

Um sensor é um dispositivo físico ou órgão biológico que detecta, ou sente, um sinal ou uma determinada condição do mundo físico ou de compostos químicos.

Por exemplo, um sensor traduz/converte uma grandeza (velocidade, pressão, temperatura, etc.) noutra grandeza eléctrica (corrente, tensão, resistência), que passa a conter informação sobre a grandeza original.

0.2. Exemplos de Transdutores e Sensores

Transdutor

. Um tipo curioso de transdutor é formado a partir de cristais naturais denominados cristais piezoeléctricos. Quando recebem um estímulo mecânico (força/peso), gera um sinal eléctrico proporcional (exemplo: as agulhas dos antigos gira-discos eram ligadas à um cristal piezoeléctrico que ao receber da agulha a vibração causada pela passagem da mesma pelos sulcos do LP, geravam um sinal eléctrico proporcional à vibração, convertendo assim a energia mecânica em eléctrica.).

Devido às suas características precisas eles são muito utilizados na electrónica para regularem a frequência de circuitos osciladores utilizados em computadores, relógios digitais,

transmissores, etc.

. Um alto-falante é um exemplo de transdutor pois converte o sinal eléctrico correspondente ao som em energia mecânica para produzir as ondas sonoras no ar, ou seja, o som que ouvimos.

Sensor

Uma fotocélula é um exemplo de sensor pois converte a energia luminosa em energia eléctrica.

0.3. Diferença entre Sensor e Transdutor do ponto de vista da Instrumentação

Interessa perceber estes dois conceitos do ponto de vista da instrumentação, que é uma área mais ligada ao nosso curso.

Para isso vamos definir alguns dispositivos que fazem parte de um sistema de instrumentação, que depois se encontra ligado a um sistema de controlo mais abrangente. Essas definições que apresentamos abaixo permitem verificar qual a diferença entre um sensor e um transdutor.

Qualquer instrumento de aplicação industrial é composto pelos seguintes elementos:

Sensor

É o elemento de conversão, que converte a grandeza medida (pressão, temperatura, nível de um líquido, etc.) para uma grandeza eléctrica (tensão, corrente, frequência, etc.)
Condicionador

Conforme a situação em causa, um condicionador é formado por circuitos electrónicos que executam uma ou mais das seguintes acções: amplificam o sinal do sensor, contém filtros, converte corrente para tensão, capacidade para tensão, corrigem não-linearidades, etc.

Transmissor

Em aplicações industriais o transmissor adapta o sinal do condicionador para a rede industrial, sinal esse que é depois transmitido através de cabo coaxial, par trançado, via rádio, wireless, etc. Esse sinal pode ser um sinal de 4 a 20 mA, 3 a 15 PSI, rede 485, internet, etc.

Transdutor

Dispositivo que pode ser composto apenas pelo sensor, pelo sensor + condicionador + transmissor, ou somente sensor + condicionador.

0.5. Complemento

Transdutor

Termo empregado para dispositivos sensíveis a alguma forma de energia sensibilizante.

Esta energia sensibilizante (luz ,calor, movimento,) possui informação sobre uma grandeza que precisamos medir (temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição, etc.).

Um sensor nem sempre tem as características eléctricas necessárias para ser utilizado de imediato em um sistema de controlo. Normalmente o sinal de saída deve ser trabalhado antes da sua utilização por outro circuito. Diz-se neste caso que se segue ao sensor propriamente dito um circuito de interface para adequação do sinal.

Suponha que a saída de um sensor ao ser sensibilizado por uma energia externa, é dada por um nível de tensão muito baixo. É então necessária uma amplificação do mesmo. Esta interface seria então um amplificador capaz de elevar o nível do sinal para sua efectiva utilização.

Transdutor é pois a denominação de um dispositivo completo, utilizado para transformar uma grandeza qualquer em outra que pode efectivamente ser utilizada pelo dispositivos de controlo (computador, autómato programável, etc.). Neste sentido podemos considerar um transdutor como uma interface entre o sensor e o circuito de controlo ou eventualmente entre o controlo e o actuador (motor, contactor, lâmpada, led, campainha, etc.).

Os transdutores transformam uma grandeza física (temperatura, pressão, etc)  num sinal de tensão ou corrente que pode ser facilmente interpretado por um sistema de controlo.

Muitas vezes os termos “sensor” e “transdutor” são usados indistintamente, pois um dispositivo que contenha o elemento sensor e o transdutor integrados costuma ser chamado simplesmente de transdutor. Neste caso, o transdutor é o instrumento completo englobando sensor e todos os circuitos de interface capaz de ser usado numa aplicação industrial.

(continua…)

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(… continuação)

8. Animação

Este semáforo simples tem apenas dois estados, ‘STOP’ e ‘GO’. Se o sinal está ‘STOP’, então a luz vermelha deverá acender. Se o sinal está ‘GO’, então a luz verde deverá acender. O Animation Editor (Editor de Animação) é a peça chave para definir como um objecto é animado dependendo dos valores dos pontos. Para configurar as animações:

8.1. Por simplicidade, seleccione o objecto que representa a Luz Verde.

8.2. Na barra de ferramentas, clique no botão

Existem várias acções disponíveis para cada objecto particular. Com uma configuração adequada, cada uma dessas acções pode ser aplicada a cada objecto: por exemplo, podem ser dadas à luz verde as seguintes acções:

. Piscar;

. Fechar Página;

. Mudar de Cor, etc.

8.3. Dê um duplo clique e seleccione Colour Change (Mudar a Cor) Digital.

Seleccionando esta animação, a cor da luz verde (uma elipse) será alterada de acordo com o valor de uma determinada variável, ou expressão, Booleana (Digital).

Abrir-se-á então a caixa de diálogo Colour Change:

8.4. Para animar o Ponto, clique no botão Browse na caixa de diálogo Colour Change.

Aparecerá então a caixa de diálogo Select Required Item.

8.5. Escolha o novo ponto ‘GO’ e clique no botão OK.

8.6. Na caixa de diálogo Colour Change (Digital), assegure-se que ‘GO’ foi digitada como a expressão digital solicitada.

8.7. A caixa de diálogo Colour Change mostra as duas cores entre as quais a luz alternará. É preciso seleccionar as cores, de modo a que quando o semáforo estiver ‘GO’, a luz verde acenderá (é o valor por defeito), mas quando estiver ‘STOP’, isto é, no estado ‘0’, a cor verde (verde-escuro ou cinzento) indicará que a luz não está acesa. As cores podem ser mudadas clicando na caixa préver cores (colour preview) , e utilizando a caixa de diálogo palete de cores (Colour Palette) que aparecerá subsequentemente, para seleccionar os tons de cor adequados.

A caixa de diálogo deverá agora estar como esta:

8.8. Clique no botão OK

A animação da lâmpada verde está agora definida.

Teste a aplicação para garantir que a luz está a funcionar correctamente. Apesar de a lâmpada Vermelha poder ser animada também nesta fase, é melhor executar antes um teste para ver como ela opera.

(continua…)

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CX Supervisor Tutorial 2

A versão/tradução deste tutorial, bem como o original em inglês, está aqui