Anemômetro com sensor foto elétrico

Anemômetro com Sensor
Fotoelétrico
Alexandre Alves dos Santos
Farias
O
projeto consiste na construção de
um anemômetro de baixo custo
utilizando um sensor fotoelétrico.
 Anemômetro
(do grego anemus =
vento) é um instrumento utilizado
para medir a velocidade do vento.
 Um
rotor com, no mínimo, 3
conchas hemisféricas aciona
um
mecanismo
onde
é
instalado um sensor eletrônico.
A
vantagem deste sistema é
que ele independe da direção
do vento, e por conseguinte de
um dispositivo de alinhamento.
 Utilizando-se
um
anemômetro com 4
conchas montadas a
distâncias iguais e
formando
ângulos
retos com o eixo
vertical,
pôde-se
calcular a velocidade
do vento.
A
força exercida pelo vento na superfície
interna da concha é maior do que na
externa, assim, as conchas fazem com que
o eixo vertical comece a girar e possibilite
o registro da velocidade.
A
velocidade
de
rotação
é
aproximadamente igual à velocidade do
vento, desde que esta seja constante e
superior á velocidade mínima necessária
para colocar as conchas em movimento.
 Quando
as conchas
giram, são gerados
pulsos
elétricos
através
de
um
encoder.
O
encoder é formado
pelo
conjunto
do
disco perfurado e um
sensor fotoelétrico.
 Os
pulsos elétricos são enviados pelo
sensor fotoelétrico para um circuito
de controle assim que o disco
começa a girar.
O
circuito de controle recebe os
pulsos elétricos e transforma a
variação de sua freqüência numa
variação de tensão.
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
Baseia-se na transmissão e recepção de luz
infravermelha, podendo ser refletida ou interrompida
pelo objeto a ser detectado.
Composto por dois circuitos básicos: um transmissor
(LED), responsável pela emissão do feixe de luz, e o
receptor (fototransistor ou fotodiodo), responsável pela
recepção do feixe de luz.
É possível a aplicação de encoders, onde um disco
perfurado permite a passagem ou não do feixe de luz.
Desta forma a posição ou velocidade é registrada
contando-se o número de pulsos gerados obtendo uma
freqüência.
A
freqüência de pulsos captados pelo
sensor gera uma onda quase quadrada
que é enviada ao circuito integrado
LM741 que torna esta onda dos pulsos
vindos do sensor em uma onde
perfeitamente quadrada.
A
onda fornecida pelo circuito integrado
LM741 é enviada para outro circuito integrado
LM331 que transforma a freqüência de pulsos
em uma variação de tensão.
 Basicamente
pode-se dizer que o circuito de
controle transforma a variação da freqüência
em uma variação de tensão, sendo que esta
aumenta linearmente conforme as conchas do
anemômetro giram.
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01 fonte de tensão simétrica -12, +12;
01 sensor fotoelétrico (foto-diodo, e foto-transistor);
01 LM 741;
01 LM 331;
01 placa de montagem padrão;
Resistores e capacitores diversos;
01 caixa plástica 100X100mm;
01 disco de alumínio com 50 furos nas bordas, com
50mm de raio, e 2mm de espessura;
01 haste de ferro pontiaguda de 250mm de
comprimento, 5mm de espessura;
01 suporte de sustentação tipo “U”, para haste;
02 bolas de ping-pong.
O
disco perfurado é suspenso pela haste a uma
altura de 50mm da base, e fixado com cola,
nesta mesma haste, mais a cima, encontra-se
quatro braços que sustentas as conchas de
captação do vento, o suporte em forma de “U”,
é posto em uma posição a qual a haste fique a
exatamente 90º da base, a haste pontiaguda
serve para reduzir o atrito com o suporte, o
sensor fotoelétrico é montado de forma que o
disco fique entre o emissor e o receptor do
mesmo.

A freqüências e a tensão da tabela 01 foram obtidas da
leitora de um freqüencímetro e um voltímetro
respectivamente, já o número de rotações por segundo
(RPS) foi calculada sabendo que o disco perfurado tem
50 furos, e que se uma volta completa em exatamente 1
segundo, ela fornece ao sistema 50 ciclos (HZ).
Freqüência HZ
50
100
200
300
400
Tensão DC saída
0,34
0,7
1,4
2,04
2,78
RPS
1
2
4
6
8
m/s
0,628 1,256 2,512 3,768 5,024
RPM
60
120
240
360
480
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LM3915 Dot/Bar Display Driver
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www.national.com - Data-sheet LM741, LM331 e LM3915.

http://hermes.ucs.br/ccet/demc/vjbrusam

http://www2.eletronica.org


BALBINOT, A. (Docente ); BRUSAMARELLO, V. J. (Docente ) , 2006.
Instrumentação e Fundamentos de Medidas; 1, Rio de Janeiro, LTC
Livros Técnicos e Científicos Editora, n.pag. 489, ISBN:
8521614969, Impresso.
Notas de aula Aulas: Professor Luciano Fontes Cavalcanti