Introdução a Engenharia Turma:CK Aluno: Danilo Costa de Sousa Ferreira

1. SENSORES Devido a larga variedade de sensores, o que seria inviável a exposição de todos aqui, nesse trabalho a ênfase será em três tipo de sensores fotoelétricos, que são os que mais se assemelham. Introdução a Engenharia Turma:CK Aluno: Danilo Costa de Sousa Ferreira

2. Introdução • Um sensor é um dispositivo que detecta um estímulo físico (calor, luz, som, pressão, campo magnético, movimento) e transmite um impulso (mensurável ou operante) correspondente.

3. Introdução • Alguns sensores respondem com sinal elétrico a um estímulo, isto é, convertem a energia recebida em um sinal elétrico. Nesse caso, podem ser chamados de transdutores. São geralmente compostos por um elemento sensor, que capta o estímulo e um conversor, que transforma o sinal. • O conjunto formado por um transdutor, um condicionador de sinal (amplificador) e um indicador é chamado de sistema de medição.

4. Introdução • Quando o sinal é disponibilizado não por um indicador, mas na forma de corrente ou tensão já condicionado - (4 a 20) mA ou (0 a 5) V, geralmente - o dispositivo é chamado de transmissor. • Entre outras aplicações, os sensores são largamente usados na medicina, indústria e robótica.

5. Sensores Fotoelétricos • Sensores que trabalham com a luz são muito 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 luz incidente interceptada quando a parte móvel de um dispositivo passa diante dele. • Existem diversos dispositivos sensores que podem ser utilizados como sensores de luz, e sua escolha vai depender basicamente de suas características. A seguir são encontrados alguns exemplos de sensores:

6. Foto Resistores(LDR’s) • Os LDRs (Light Dependent Resistor) possuem uma superfície de Sulfeto de Cádmio (CdS) que tem sua resistência elétrica dependente da quantidade de luz incidente. • A curva característica destes sensores nos mostra que a resistência cai enormemente à medida que a intensidade da luz incidente aumenta. A grande vantagem dos LDRs está no fato de que eles podem trabalhar com correntes relativamente elevadas, sendo muito sensíveis, o que simplifica o projeto de seus circuitos. No entanto, a desvantagem está na sua velocidade de resposta.

7. Foto Resistores(LDR’s) • Os LDRs são sensores lentos, não operando em velocidades maiores do que algumas dezenas de quilohertz. • Como foi dito anteriormente o LDR tem sua resistência diminuída ao ser iluminado. A energia luminosa desloca elétrons da camada de valência para a de condução (mais longe do núcleo), aumentando o número destes, diminuindo a resistência.  • Conforme aumenta a intensidade de luz incidente no LDR, um número maior de elétrons na estrutura tem também seu nível de energia aumentado, devido à aquisição da energia entregue pelos fótons. O resultado é o aumento de elétrons livres e elétrons fracamente presos ao núcleo.

8. Fotodiodos • Os fotodiodos operam segundo o princípio de que fótons incidindo numa junção semicondutora liberam portadores de cargas. Estes portadores tanto podem fazer com que apareça uma tensão entre os terminais do diodo quanto também afetar sua resistência à passagem da corrente. • Os fotodiodos não são muito sensíveis, exigindo bons circuitos de amplificação mas, em compensação, são extremamente rápidos podendo detectar pulsos de luz que chegam a dezenas ou mesmo centenas de megahertz. • A curva de resposta, no entendo, é rápida. Pois é formada pelo material semicondutor: silício. • Por sua velocidade de resposta esses sensores são utilizados em aplicações que exigem operação com sinais rápidos como, por exemplo, leitores de códigos de barra, sensores de máquinas muito rápidos, etc.

9. Fotodiodos • Existem duas formas de utilizar-se os fotodiodos em sensores, como mostra a figura. • No primeiro caso, o fotodiodo é usado no modo de gerador, gerando uma pequena tensão, da ordem de 0,6V quando iluminado. No segundo caso, o diodo é empregado no modo resistivo, tendo a corrente no sentido inverso alterada quando a junção é iluminada. Nesse modo de operação é utilizada uma fonte de polarização.

10. Fototransistores • Os fototransistores operam segundo o mesmo princípio dos fotodiodos: liberação de cargas nas junções com a incidência de luz. A diferença está no fato de que os fototransistores podem amplificar as correntes que são geradas no processo.

11. Fototransistores • Os transistores têm a mesma curva de resposta dos fotodiodos e fotocélulas podendo ser usados nas mesmas aplicações, embora sejam um pouco mais lentos. Os fototransistores podem ser tanto usados no modo fotodiodo em que o terminal de base permanece desligado, quanto no modo fototransistor em que a base é polarizada ou para aumentar a sensibilidade ou para aumentar a velocidade. • A grande vantagem no uso dos fotodiodos, fototransistores e sensores à base de silício está no fato de que sua curva tem grande sensibilidade no ponto de emissão de fontes comuns, principalmente LEDs infravermelhos.