Sensores

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Escola de Engenharia de Lorena - EEL
Departamento de Engenharia de Materiais
Sensores Capacitivos
Estéferson Cecílio de Almeida Rosa - 05M040
Fernando Freire Graber – 05M004
Professor: Carlos Yujiro
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Índice:
1. INTRODUÇÃO 3
1.1. Necessidade do uso de sensores 3
2. CAPACITORES E CAPACITÂNCIA 4
2.1. Circuito para Medição de Capacitância 5
3. SENSORES CAPACITIVOS 6
3.1. DetectoresCapacitivos de Proximidade 8
3.2. Detectores Capacitivos de Deslocamento 8
4. APLICAÇÕES 9
4.1. Tacômetros Capacitivos 9
4.2. Capacitores Diferenciais 9
4.3. Medição de Pressão 10
4.4. Medição Capacitiva de Nível 10
4.5. Medição de Umidade 11
4.6. Análise de Composição 11
5. REFERÊNCIAS 12
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1. INTRODUÇÃO
1.1. Necessidade do uso de sensores
Os sensores tornaram-se vitais na indústria e osfabricantes estão mostrando
uma tendência de integração de equipamentos controlados por computador. No
passado, os operadores eram os cérebros de um equipamento e fonte de toda
informação sobre a operação de um processo. O operador sabia se as peças estavam
disponíveis, que peças estavam prontas, se eram boas ou más, se o trabalho feito com
ferramentas estava aceitável, se o dispositivoelétrico estava ligado ou não, e assim por
diante. O operador podia detectar problemas na operação vendo, ouvindo, sentindo
(vibração, etc.), e cheirando problemas.
A indústria está usando agora computadores (em muitos casos PLCs) para
controlar os movimentos e as seqüências das máquinas. Um PLC é muito mais rápido e
mais preciso do que um operador nestas tarefas. Um PLC não pode ver, ouvir, tersensações, ou cheirar os processos, mas pode usar sensores industriais para substituir
estas capacidades.
O PLC pode usar sensores simples para verificar se peças estão presentes ou
ausentes, para medir peças, e mesmo para verificar se o produto está vazio ou cheio. O
uso de sensores para monitorar processos é vital para o sucesso de uma manufatura e
para assegurar a segurança do equipamentoe do operador. De fato, os sensores
executam tarefas simples mais eficientemente e mais precisamente do que pessoas. Os
sensores são muito mais rápidos e cometem poucos erros.
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Estudos foram realizados para avaliar quão eficazes os seres humanos são em
tarefas repetitivas como p.e., inspeção. Um estudo examinou pessoas que
inspecionavam bolas de tênis de mesa. Uma correia transportadoratrazia as bolas de
tênis para um trabalhador. As bolas brancas eram consideradas boas, e as bolas pretas
eram consideradas sucata. O estudo descobriu que as pessoas eram eficazes
aproximadamente 70 por cento, para encontrar as bolas defeituosas.
Certamente, os trabalhadores podiam descobrir todas as bolas pretas, mas ao
executar tarefas simples, tediosas e repetitivas cometiam muitos erros. Umsensor
simples poderia, entretanto, executar tarefas simples como esta quase sem cometer
falhas.
2. CAPACITORES E CAPACITÂNCIA
O capacitor mais familiar consiste em duas placas paralelas separadas por um
espaço preenchido por ar ou algum material dielétrico. Se uma carga, q, é transferida
de uma placa para outra, uma diferença de tensão V será criada. Para uma carga dada,
a tensão será maiorquando a placas forem pequenas e distantes uma da outra do que
quando elas forem grandes e próximas uma da outra. A capacitância do par de placas é
a medida da quantidade de carga que pode ser transferida antes de ser alcançada certa
tensão.
A capacitância também é influenciada pelo dielétrico presente entre as placas. O
campo elétrico produzido entre as placas carregadas distorce as órbitasdos elétrons do
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dielétrico, o que faz com que a força do campo seja reduzida e a capacitância seja
aumentada.
Um capacitor não precisa ser feito de duas placas paralelas. Qualquer par de
condutores, independentemente de seus formatos e da distância entre si, apresentam
capacitância.
2.1. Circuito para Medição de Capacitância
A impedância de um capacitor é dada por 1/(2πfC), onde C é...
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