RESULTADO DOS TESTES DOS SENSORES MONITORAÇÃO DE

RESULTADO DOS TESTES DOS SENSORES
MONITORAÇÃO DE AMBIENTES
Eduardo Dalazen, Fernando Sulzbacher, Marcos Campana
1. SENSOR DE TEMPERATURA
O sensor de temperatura LM35 é um sensor em centígrados que nos fornece com
precisão em sua saída Vout uma tensão que seja linear e proporcional à temperatura ambiente.
Cada grau Celsius é representado por 10mV. Por exemplo: uma temperatura de 23 graus
Celsius é representada por 0.23V ou 230mV. A principal qualidade do LM35 é a facilidade de
conexão com outros componentes e microprocessadores. Além disso, o LM35 não requer
nenhuma calibração.
Para verificar o funcionamento do sensor usamos uma tensão de entrada (Vs) igual a
5V e um resistor (R1) de 1K ohm. O circuito para teste do sensor é mostrado na Figura 1.
Figura 1: Circuito utilizado para testar o sensor de temperatura LM35.
A seguir, os resultados obtidos utilizando gelo para diminuir a temperatura e uma
lâmpada de 100W para aumentar a temperatura.
TEMPERATURA
7ºC
18ºC
21ºC
32ºC
46ºC
TENSÃO
70mV ou 0.07V
180mV ou 0.18V
210mV ou 0.21V
320mV ou 0.32V
460mV ou 0.46V
Tabela 1: Resultados obtidos utilizando o circuito da Figura 1.
Através dos resultados, traçamos o gráfico a seguir:
500
mV
400
300
200
100
0
7
18
21
32
46
ºC
Gráfico 1: Relação entre a temperatura e tensão da saída Vout do LM35.
2. SENSOR DE LUMINOSIDADE
O sensor de luminosidade LDR (Light Dependent Resistor) é um transdutor de
entrada (sensor) que converte a (luz) em valores de resistência. É feito do sulfureto de cádmio
(CdS). Sua resistência diminui quando a luz é muito alta, e quando a luz é baixa, a resistência
no LDR aumenta. É composto de um material semicondutor, o sulfeto de cádmio, CdS, ou o
sulfeto de chumbo. O processo de construção de um LDR consiste na conexão do material
fotossensível com os terminais, sendo que uma fina camada é simplesmente exposta à
incidência luminosa externa. Com o LDR pode-se fazer o controle automático de porta,
alarme contra ladrão, controle de iluminação em um recinto, contagem industrial, todos estes
foto controlados para a operação de um relé.
2.1 Características
Também chamado de célula fotocondutiva, ou ainda de foto resistência, o LDR é um
dispositivo semicondutor de dois terminais, cuja resistência varia linearmente com a
intensidade de luz incidente, obedecendo à equação R = C.L.a , onde L é a luminosidade em
Luz, C e a são constantes dependentes do processo de fabricação e material utilizado. 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.
Figura 2: LDR (Light Dependent Resistor).
A seguir a resistência do LDR variando a luminosidade:
• Escuridão: resistência máxima, sobre o 1M ohms.
• Luz muito brilhante: resistência mínima, aproximadamente 100 ohms.
2.2 Aplicação
Nesse projeto o LDR será utilizado para o controle da luminosidade de um ambiente
de acordo com a quantidade de luz existente no mesmo.
3. SENSOR ALARME
O sensor funciona com um LED emissor de luz infravermelho, é detectado por um
foto transistor, que o mesmo pode ser refletido por algum obstáculo. Quanto mais próximo do
obstáculo maior será a intensidade da reflexão da transmissão.
O objetivo da utilização desse sensor é a verificação se alguma pessoa obstruiu um
determinado obstáculo ativando o sensor, no caso soando o alarme, em que o mesmo será
colocado na parte superior do muro da casa, que está sendo elaborado em nosso projeto.
Como utilizaremos uma maquete para demonstrar nosso projeto; utilizaremos como mostra na
Figura 3 abaixo o LED emissor, TIL32, e do foto transistor (receptor), TIL78; onde esses não
podem ser utilizados para fins comerciais em relação a alarme (definição do projeto), pois não
levamos em conta o clima e a distância.
Figura 3: Foto Transistor (receptor) e LED (emissor).
O tempo de resposta de um sensor para o outro é de 1µs, no caso do TIL78 e o TIL32.
Para o consumo de energia foram feitos testes os quais estão sendo mostrados na
Tabela 2 abaixo em relação ao sensor se está com ou sem obstáculo.
TESTES PRÁTICOS VALORES OBTIDOS
Tensão (sem obstáculo)
1,65V
Tensão (com obstáculo)
0,084V
Corrente (sem obstáculo)
55µs
Corrente (com obstáculo)
1µs
Tabela 2: Testes práticos.
Figura 4: Diagrama de montagem do circuito.
SENSOR INFRAVERMELHO PASSIVO (PIR)
Utiliza-se de apenas um receptor de radiação infravermelha e é ativado quando há
alteração nesta. Como a radiação esta ligada a temperatura, o que o sensor detecta é alteração
da temperatura.
O sensor lê a intensidade de radiação emitida por um ambiente, quando sobrepuser
um objeto de temperatura diferente entre o ambiente e o sensor, varia também a radiação
recebida, admitindo uma presença.
Geralmente necessita-se de uma alteração de 3ºC para que o sensor atue. A principal
vantagem do sensor PIR em relação a sensores ativos é que sua atuação não é restrita a um
feixe, mas sim tem uma ampla área de cobertura do ambiente. Para proporcionar um melhor
funcionamento e sensibilidade, o sensor deve ser colocado de forma que o movimento seja
lateral a ele.
Como a área de cobertura sensível ao campo de visão do sensor cresce
quadraticamente com a distância deve-se utilizar de um sistema de lentes para reduzir o
campo de visão, reduzindo a probabilidade de erros de presença. As lentes de silício têm um
melhor resultado, porém maior custo, sendo assim utilizaremos lentes de Fresnel feitas de
plástico. As lentes de plástico são transparentes ao infravermelho apenas ate uma espessura e
são fisicamente mais adequadas por sua espessura reduzida.
Este sensor em nosso projeto consiste em determinar a menor e maior taxa de
variação de movimento no ambiente.
Figura 5: Diagrama de bloco do circuito.
O amplificador vai ser projetado para ter o maior ganho possível, mantendo
imunidade a ruídos. Freqüências utilizadas na ordem de 0.1Hz e 20Hz. O filtro vai ser
dimensionado a fim de eliminar os ruídos e a componente DC.