Tipos de sensores com seus diagramas de circuito

Geralmente , usamos quadros de distribuição convencionais para ligar eletrodomésticos industriais ou eletrodomésticos, como ventiladores, resfriadores, motores industriais e assim por diante. Porém, é muito difícil operar os interruptores regularmente. Conseqüentemente, os sistemas de automação residencial e industrial são desenvolvidos para facilitar o controle de todas as cargas elétricas e eletrônicas necessárias. Esta automação em um sistema de energia pode ser projetada usando vários tipos de sensores e circuitos de sensores. Portanto, este artigo oferece uma visão geral abrangente do que é um sensor, diferentes tipos, princípio, juntamente com diagramas de circuito.

O que é sensor?

Um dispositivo que fornece uma saída ao detectar as mudanças nas quantidades ou eventos pode ser definido como um sensor. Em geral, os sensores são denominados como os dispositivos que geram um sinal elétrico ou sinal óptico de saída correspondente às variações no nível de entradas. Existem diferentes tipos de sensores, por exemplo, considere um termopar que pode ser considerado um sensor de temperatura que produz uma tensão de saída com base nas mudanças de temperatura de entrada.

Pode-se observar muitos tipos de sensores em muitos domínios empregados para várias aplicações. Vamos considerar alguns dos tipos de sensores .

Diferentes tipos de sensores em eletrônicos

Em nossa vida cotidiana, estamos habituados a implementar diferentes tipos de sensores frequentemente em nossos sistemas de energia, como aparelhos elétricos e eletrônicos, sistemas de controle de carga, automação residencial ou automação industrial e assim por diante.

Todos os tipos de sensores podem ser classificados basicamente em sensores analógicos e sensores digitais. Mas, existem alguns tipos de sensores, como sensores de temperatura, sensores IR, sensores ultrassônicos, sensores de pressão, sensores de proximidade e sensores de toque são frequentemente usados ​​na maioria das aplicações eletrônicas.

1. Sensor de temperatura
2. Sensor IR
3. Sensor ultrassônico
4. Sensor de toque
5. Sensores de proximidade
6. Sensor de pressão
7. Sensores de nível
8. Sensores de fumaça e gás

Sensor de temperatura

A temperatura é uma das grandezas ambientais mais comumente medidas por diferentes razões. Existem diferentes tipos de sensores de temperatura que podem medir a temperatura, como um termopar, termistores, sensores de temperatura semicondutores, detectores de temperatura por resistência (RTDs) e assim por diante. Com base no requisito, diferentes tipos de sensores são usados ​​para medir a temperatura em diferentes aplicações.

Circuito do sensor de temperatura

Um sensor de temperatura simples com o circuito pode ser usado para ligar ou desligar a carga em uma temperatura específica que é detectada pelo sensor de temperatura (termistor é usado aqui). O circuito consiste na bateria, termistor, transistores e relé que são conectados conforme mostrado na figura.

O relé é ativado pelo sensor de temperatura detectando a temperatura desejada. Assim, o relé liga a carga conectada a ele (a carga pode ser CA ou CC). Podemos usar este circuito para controlar o ventilador automaticamente com base na temperatura.

Aplicação prática do sensor de temperatura

Primeiramente, considere os sensores de temperatura que são novamente classificados em diferentes tipos de sensores, como termistores, sensores digitais de temperatura e assim por diante.

O controlador de temperatura digital programável é um prático projeto eletrônico baseado em sistema embarcado, que é utilizado para controlar a temperatura de qualquer dispositivo com base nas necessidades de aplicações industriais. O kit de circuito do sensor digital de temperatura é mostrado na figura abaixo.

O diagrama de blocos do circuito do projeto pode ser representado como segue com diferentes blocos como mostrado na figura.

O bloco de fonte de alimentação consiste em uma fonte AC 230V, transformador abaixador para abaixar a tensão, um retificador para retificação da tensão AC para DC, regulador de tensão para manter a saída constante Tensão DC para fornecer entrada para o circuito do projeto.

O display LCD tem interface com os microcontroladores 8051 para exibir as leituras de temperatura na faixa de -55 graus C a + 125 graus C. O sensor digital de temperatura IC DS1621 é usado para fornecer leituras de temperatura de 9 bits para o microcontrolador.

A memória não volátil EEPROM é usada para armazenar configurações de temperatura definidas pelo usuário (máxima e mínima) por meio de um conjunto de interruptores para os microcontroladores 8051. Um relé é conectado ao microcontrolador, que pode ser acionado usando o driver do transistor. A carga pode ser conduzida usando este relé (aqui a carga é representada como uma lâmpada para fins de demonstração).

Sensor IR

Os pequenos chips fotográficos com uma fotocélula que são usados ​​para emitir e detectar a luz infravermelha são chamados de sensores infravermelhos. Sensores infravermelhos são geralmente usados ​​para projetar tecnologia de controle remoto. Sensores infravermelhos podem ser usados ​​para detectar obstáculos do veículo robótico e, assim, controlar a direção do veículo robótico. Existem diferentes tipos de sensores que podem ser usados ​​para detectar luzes infravermelhas.

Circuito do sensor IR

Um circuito sensor de IV simples é usado em nossa vida cotidiana como controle remoto de uma TV. Ele consiste em um circuito emissor de infravermelho e um circuito receptor de infravermelho, que pode ser projetado conforme mostrado na figura.

O circuito emissor de IV que é usado como controle remoto pelo controlador é usado para emitir luz infravermelha. Essa luz infravermelha é enviada ou transmitida para o circuito receptor de infravermelho, que faz interface com o dispositivo como uma TV ou um robô controlado por infravermelho. Com base nos comandos recebidos, a TV ou o robô é controlado.

Aplicação prática do sensor infravermelho

Sensores de infravermelho são freqüentemente usados ​​para projetar controles remotos de TV. É um projeto eletrônico simples baseado em sensor infravermelho usado para controlar um veículo robótico remotamente usando o controle remoto geral de TV ou controle remoto infravermelho. O circuito de projeto de veículo robótico controlado por sensor infravermelho é mostrado na figura.

O diagrama de blocos de veículos robóticos controlados por infravermelho consiste em diferentes blocos, como motores e mergulhador com interface com os microcontroladores 8051, bateria para fonte de alimentação, bloco receptor de infravermelho e controle remoto de TV ou remoto IR conforme mostrado na figura.

Aqui, o controle remoto de TV baseado em sensor IR é usado para enviar comandos ao veículo robótico remotamente pelo usuário. Com base nos comandos recebidos pelo receptor IR conectado ao microcontrolador na extremidade do receptor. O microcontrolador gera sinais apropriados para acionar os motores de modo a controlar a direção do veículo robótico para frente ou para trás ou para a esquerda ou para a direita.

Sensor ultrassônico

Um transdutor que funciona no princípio semelhante ao sonar ou radar e estima os atributos do alvo por interpretação é chamado de sensores ultrassônicos ou transceptores. Existem diferentes tipos de sensores que são classificados como sensores ultrassônicos ativos e passivos que podem ser diferenciados com base no funcionamento dos sensores.

As ondas sonoras de alta frequência geradas pelos sensores ultrassônicos ativos são recebidas de volta pelo sensor ultrassônico para avaliação do eco. Assim, o intervalo de tempo necessário para transmitir e receber o eco é usado para determinar a distância a um objeto. Porém, os sensores ultrassônicos passivos são usados ​​apenas para detectar ruído ultrassônico que está presente em condições específicas.

O módulo ultrassônico mostrado na figura acima consiste em um transmissor ultrassônico, receptor e um circuito de controle. A aplicação prática de um sensor ultrassônico com o circuito pode ser usada como um circuito de sensor ultrassônico de distância, conforme mostrado abaixo.

Sempre que a fonte de alimentação é fornecida ao circuito, as ondas ultrassônicas são geradas e transmitidas do sensor e refletidas de volta a partir de um obstáculo ou objeto à frente dele. Em seguida, o receptor o recebe e o tempo total gasto para envio e recebimento é usado para calcular a distância entre o objeto e o sensor. O microcontrolador é usado para processar e controlar operações inteiras usando técnicas de programação. O display LCD é conectado ao circuito para exibir a distância (geralmente em cm).

Aplicação prática do sensor ultrassônico

Sensores ultrassônicos com circuitos podem ser usados ​​para medir a distância de um objeto. Este método é usado, onde não podemos implementar os métodos convencionais para medir áreas inacessíveis, como zonas de alta temperatura ou pressão, etc. O kit de circuito de projeto de medição de distância baseado em sensor ultrassônico é mostrado na figura.

A medição da distância pelo diagrama de blocos do circuito do projeto do sensor ultrassônico é mostrada no diagrama de blocos abaixo. Ele consiste em diferentes blocos, como um bloco de fonte de alimentação, display LCD, módulo ultrassônico, um objeto cuja distância deve ser medida e os microcontroladores 8051.

O transdutor ultrassônico usado neste projeto consiste em um transmissor e receptor ultrassônico. As ondas transmitidas do transmissor ultrassônico são refletidas de volta para o receptor ultrassônico do objeto. O tempo gasto para enviar e receber de volta essas ondas é calculado usando a velocidade do som.

Sensor de toque

Sensores de toque podem ser definidos como interruptores ativados pelo toque. Existem diferentes tipos de sensores de toque que são classificados com base no tipo de toque, como interruptor de toque de capacitância, interruptor de toque de resistência e interruptor de toque piezo.

Circuito do sensor de toque

O circuito representa uma aplicação simples de um sensor de toque que consiste em um temporizador 555 operando em modo monoestável, sensor de toque ou placa, LED, bateria e componentes eletrônicos básicos.

O circuito é conectado conforme mostrado na figura acima. Durante o estado normal, quando a placa de toque não é tocada, o LED permanece no estado desligado. Se uma vez a placa de toque for tocada, um sinal será dado aos 555 temporizadores. Ao detectar o sinal recebido da placa de toque, o temporizador 555 ativa o LED e, assim, o LED acende indicando o toque feito no sensor de toque ou na placa.

Aplicação prática do sensor de toque

Uma carga sensível ao toque é projetada para controlar a carga. O kit de circuito do projeto da chave de carga controlada por toque é mostrado na figura.

A chave de carga controlada por toque baseada no princípio do sensor de toque consiste em diferentes blocos, como bloco de fonte de alimentação, temporizadores 555, placa de sensor de toque ou placa de toque, relé e carga, conforme mostrado em o diagrama de blocos da chave de carga controlada por toque.

Os 555 temporizadores usados ​​no circuito são conectados no modo monoestável, que é usado para acionar um relé para ligar uma carga por um período de tempo fixo. O pino de disparo dos temporizadores 555 é conectado à placa de toque, portanto, os temporizadores 555 podem ser acionados por toque. Sempre que 555 temporizadores são acionados por toque (a tensão se desenvolve com o toque do corpo humano), ele fornece lógica alta por um intervalo de tempo fixo. Este intervalo de tempo fixo pode ser alterado alterando a conexão da constante de tempo RC para o cronômetro. Assim, a saída do temporizador 555 aciona a carga através do relé e a carga desliga automaticamente após um período de tempo fixo.

Da mesma forma, podemos desenvolver projetos elétricos e eletrônicos simples e inovadores usando sensores mais avançados, como um sistema de abertura automática de porta baseado em sensor PIR. Geração de eletricidade baseada em sensor de pressão que pode ser implementada colocando as placas piezoelétricas (estes são um tipo de sensores de pressão) sob um disjuntor de velocidade em rodovias para gerar eletricidade para iluminação pública em rodovias. Circuito detector de proximidade baseado em sensor de proximidade.

Agora, vamos seguir em frente e conhecer os tipos de sensores com base em cada domínio, como em IoT, robótica, construção e em muitos setores.

Sensores em IoT

A IoT é a plataforma onde, em tempos recentes, se posiciona como o escopo central para todas as coisas relacionadas à tecnologia. A função da IoT é fornecer vários tipos de informações e inteligência por meio da implementação de vários tipos de sensores. Esses sensores operam para reunir informações, funcionar nelas e compartilhar entre vários dispositivos conectados. Com todas as informações coletadas, os sensores permitem funcionalidade automática e tornam a tecnologia mais inteligente. Abaixo estão os tipos de sensores na IoT domínio.

Sensores de proximidade

Este é um tipo de sensor IoT onde identifica a existência ou não existência do objeto circundante ou encontra as propriedades do objeto. Em seguida, ele converte o sinal detectado em uma forma que seja claramente compreendida pelo usuário ou pode ser um simples dispositivo eletrônico que não entra em contato com ele.

A aplicação de sensores de proximidade é principalmente no domínio do varejo, onde eles podem descobrir o movimento e a associação que existe entre o produto e o consumidor. Com isso, os usuários podem receber notificações rápidas de atualizações de descontos e ofertas exclusivas de produtos interessantes. E o outro domínio está nos automóveis.

Por exemplo, quando você dá ré em um carro, você obterá sons se algum obstáculo for encontrado, e aqui a operação do sensor de proximidade é implementada.

Existem muitos outros tipos de sensores de proximidade e são eles:

• Sensores capacitivos
• Sensores indutivos
• Sensores fotoelétricos

Sensor Químico

Esses sensores são implementados em várias indústrias. O objetivo principal desses sensores é sinalizar qualquer tipo de alteração no líquido ou detectar quaisquer variações químicas do ar. Estes são implementados de forma crucial em vilas e cidades maiores porque é importante procurar mudanças e fornecer segurança para a população.

A implementação essencial de sensores químicos pode ser vista na observação atmosférica comercial e no gerenciamento de processos que podem ser produtos químicos desenvolvidos intencionalmente ou fortuitamente, exposição perigosa ou radioativa, operações reutilizáveis ​​em estações espaciais, indústrias farmacêuticas e muitos outros.

Os sensores químicos mais comumente usados ​​são

• Tipo de gás eletroquímico
• FET químico
• resistor Chemi
• IR não dispersivo
• tipo de eletrodo de vidro de pH
• nanobastão de óxido de zinco
• Tipo de cloreto fluorescente

Sensor de gás

São quase iguais aos sensores químicos, mas são implementados exclusivamente para observar modificações na qualidade do ar e descobrir a existência de diferentes tipos de gases. Semelhante aos sensores químicos, eles são empregados em vários domínios como agricultura, saúde, manufatura e utilizados para observação da qualidade do ar, reconhecimento de gás tóxico ou inflamável, supervisão de gás perigoso em indústrias de carvão, negócios de petróleo e gás, investigação de laboratório químico, engenharia - tintas , plásticos, borracha, medicamentos e petroquímicos e outros.

Alguns dos sensores de gás mais implementados são de

• Tipo de hidrogênio
• Tipo de monitoramento de ozônio
• Higrômetro
• Sensor de dióxido de carbono
• Tipo gasoso eletroquímico
• Tipo de esfera catalítica
• Tipo de poluição do ar
• Tipo de detecção de monóxido de carbono
• Tipo de detecção de gás

Trata-se de sensores de gás e produtos químicos e seus tipos.

Sensores de umidade

Umidade é o termo que é especificado como a quantidade de vapor que existe no ar atmosférico ou em outras substâncias gasosas. Os sensores de umidade geralmente aderem à utilização de sensores de temperatura porque a maioria das operações de fabricação precisam de condições operacionais exatas. Com a medição da umidade, pode-se ter certeza de que todo o procedimento transcorre facilmente e quando ocorrer modificação abrupta, eles vão com ação imediata, pois esses sensores identificam a variação mais rapidamente.

Muitos dos domínios, como residencial e comercial, usam esses sensores de umidade para fins de aquecimento, ventilação e resfriamento. Mesmo esses sensores podem ser observados em muitos outros domínios, como pintura, hospitais, farmacêutico, meteorologia, automóveis, estufas e indústrias de revestimento.

Estes são os tipos de sensores usados ​​principalmente na IoT domínio.

Sensores em robótica

Os sensores têm mais importância na indústria de robótica, pois permitem que o robô seja informado sobre o ambiente ao redor e, assim, o facilita para realizar as operações necessárias. Sem a implementação desses sensores, os robôs podem realizar apenas algumas atividades monótonas que restringem a capacidade do robô.

Com todas essas habilidades, os robôs podem realizar muitas operações de alto nível. Vamos discutir mais claramente sobre os vários tipos de sensores em robótica .

Sensor de aceleração

Este tipo de sensor é empregado para calcular os valores angulares e de aceleração. Um acelerômetro é usado principalmente para o cálculo da aceleração. Existem dois tipos de forças que mostram o impacto em um acelerômetro e são:

Força estática - Esta é a força de atrito que existe entre dois objetos quaisquer. Com o cálculo da força gravitacional, pode-se saber o valor de inclinação do robô. Este cálculo é útil para o balanceamento robótico ou para saber se o robô tem um movimento de direção em uma subida ou em uma borda plana.

Força Dinâmica - Isso é medido como a quantidade de aceleração necessária para o movimento de um objeto. O cálculo da força dinâmica por meio de um acelerômetro define a velocidade ou as taxas de velocidade do movimento do robô.

Esses sensores de acelerômetro estão disponíveis em várias configurações. O tipo de seleção depende da exigência da indústria. Alguns dos parâmetros que devem ser verificados antes da seleção adequada do sensor são a largura de banda, o tipo de saída digital ou analógica, o número total de eixos e a sensibilidade.

A imagem abaixo mostra o diagrama esquemático de um sensor de aceleração.

Sensor de som

Esses sensores são geralmente dispositivos de microfone usados ​​para reconhecer o som e fornecer o nível de voltagem correspondente com base no nível de som detectado. Com a implementação de um sensor de som, um pequeno robô pode ser fabricado para navegar dependendo do nível do som recebido.

Quando comparado com sensores de luz, o processo de design de sensores de som é um tanto complicado. Isso ocorre porque os sensores de som fornecem uma diferença de voltagem mínima e isso deve ser amplificado para fornecer uma variação de voltagem mensurável. O circuito de comutação do sensor de som é mostrado abaixo:

Sensor de luz

Sensores de luz são uma espécie de dispositivo transdutor que é usado para identificar a luz e gera uma mudança de voltagem que é a mesma que a intensidade da luz que chega sob os sensores de luz.

Existem principalmente dois tipos de sensores na indústria de robótica:fotoresistor e fotovoltaico. Mesmo que existam outros tipos de sensores de luz que não são muito implementados, como fototransistor e fototubos.

Resistor de foto

Este é um tipo de resistor empregado principalmente para fins de detecção de luz. Neste, o valor da resistência é alterado em correspondência com o nível de intensidade da luz. A luz que incide sobre o fotorresistor tem uma relação inversa com o valor da resistência do fotorresistor. Na maioria dos casos, o fotorresistor é ainda denominado como LDR, que é um resistor dependente de luz. O diagrama do circuito do fotorresistor é mostrado abaixo:

Células fotovoltaicas

As células fotovoltaicas são os dispositivos de transformação de energia empregados com o objetivo de converter a radiação solar em energia elétrica. Eles são usados ​​principalmente no processo de fabricação de robôs solares. Separadamente, as células fotovoltaicas são consideradas como dispositivos de fonte de energia, que é a aplicação que se mescla com os capacitores e transistores e podem transformá-los em um dispositivo sensor.

Sensores táteis

Este é um tipo de sensor que indica o contato que está entre o sensor e o objeto. Sensores táteis são provavelmente implementados em cenários cotidianos, como nas lâmpadas que escurecem ou aumentam o brilho ao tocar em sua base e nos botões de elevação. Além disso, existem muitas aplicações extensas de sensores táteis onde as pessoas não estão exatamente cientes. Os principais tipos de sensores táteis são

Sensor de toque

Este é o sensor que detém a capacidade de sentir e identificar o toque do objeto e do sensor. Alguns dos dispositivos onde os sensores de toque são usados ​​são interruptores limitadores, micro interruptores e outros. Quando algum dos conectores entrar em contato com qualquer uma das seções sólidas, este dispositivo será mais prático e isso interromperá o movimento robótico. Além disso, é usado para fins de inspeção onde há uma sonda usada para a medição do tamanho do componente.

Sensor de força

Isso é utilizado para medir os valores de força de várias operações, como descarregamento e carregamento da máquina, transporte de material e outros que são operados por um robô. Este sensor também é amplamente empregado na abordagem de montagem para analisar os problemas. Existem várias abordagens que são implementadas neste sensor, como detecção conjunta e detecção de matriz tátil.

Além desses, existem muitos tipos de sensores em muitas indústrias. Deixe-nos uma rápida visão geral desses:

Tipos de sensores usados ​​na construção

Os sensores usados ​​principalmente na indústria de construção são:

• Sensores de temperatura
• Sensores de detecção de movimento
• Sensores de tensão e corrente elétrica
• Sensores de detecção de fumaça e incêndio
• Sensores de câmera
• Sensores de gás

Tipos de sensores em sensoriamento remoto

Existem principalmente dois tipos de sensores de sensoriamento remoto e esses são sensores ativos e passivos.

Sensores ativos

Eles geram energia para escanear as coisas e locais e, em seguida, um sensor identifica e calcula a quantidade de radiação retroespalhada ou refletida do objeto alvo. Os exemplos de sensores ativos são RADAR e LIDAR, onde a diferença de tempo entre o processo de emissão e o processo de retorno é calculada pela determinação da área, velocidade e direção do objeto.

Sensores passivos

Esses sensores coletam radiação que é irradiada ou refletida pelos locais ou objetos circundantes. O exemplo mais importante de um sensor passivo é a luz solar refletida. E os outros exemplos são radiômetros, objetos de carga acoplada, infravermelho e trabalho de câmera de filme.

A classificação dos sensores em sensoriamento remoto são

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