Sensores de velocidade e aceleração

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- Reação da armadura

Se considerarmos a fórmula que fornece a velocidade de um motor CC (N) em função de tensão de armadura Va, da corrente de armadura Ia, da resistência de armadura Ra e da constante magnética K:

N==[pic 4][pic 5]

Como acontece nas aplicações de regulação de velocidade de motor CC, agindo somente sobre a tensão de armadura. Se K1 for mantido constante, para determinar N, deve-se obter através de um circuito a termo Ra x Va e subtrair da tensão de armadura Va. Assim, a velocidade de rotação de um motor CC pode ser medida também sem uso de um transdutor específico. É bastante simples realizar um circuito que forneça essa informação, porém esses circuitos não são encontrados na prática devido às suas limitações.

- Bobina pick-up

É um sensor de saída em frequência, constituído de um rotor dentado de material ferromagnético e um ímã permanente, que é envolvido por uma bobina. Quando o dente do rotor passa pelas extremidades, as linhas de fluxo desse magneto desviam-se, produzindo um f.e.m. na bobina. Um pulso de saída é gerado a cada revolução do eixo. Com o aumento da velocidade, há consequente aumento de pulsos por unidade de tempo, pode ser mostrado por um frequencímetro.

- ACOPLADOR ÓPTICO

Esse sensor é constituído basicamente de um disco com furos conectado ao eixo do motor e um par (transmissor e receptor) acoplado por meio de um feixe de luz. Muitas vezes é utilizado um fotoacoplador já integrado.

- Fotoacoplador

É um dispositivo que permite que um objeto interrompa a transmissão de luz emitida por um LED. Ele é basicamente formado por um diodo emissor de luz na entrada e um fotosensor na saída. Consiste em uma ligação óptica formada pelo LED e fotosensor.

[pic 6]

A função do Schmitt Trigger é gerar uma onda regulada na saída tão precisa quanto for possível para se chegar a uma quadrada ideal, alguns fotoacopladores incluem uma saída SCR ou triac para controle de força.

Aplicação

Um exemplo de fotoacoplador como sensor de velocidade em que temos um disco que está conectado ao eixo de um motor que gira parcialmente dentro de uma cavidade do fotoacoplador, além disso pode ser usado para gerar tensão de realimentação em um sistema de controle de velocidade do loop fechado substituindo o tacogerador.

A construção do disco inclui n furos distribuídos regularmente em intervalos de forma angular na sua periferia. Quando o disco gira, a luz do LED passa pelos furos do disco e é interrompida pela parte solida do disco. Por esta razão, o fotoacoplador gera um pulso de saída cujo período do ciclo depende do tamanho do espaçamento dos furos e cuja frequência depende da velocidade do motor.

Este tipo de sensor faz parte dos chamados transdutores de digitais de velocidade que fornecem uma saída em forma de pulsos, variável com a velocidade. Esses pulsos são normalmente enviados a instrumentos contadores ou aplicados a um conversor frequência-para-tensão cuja a tensão de saída DC será proporcional a frequência de pulsos.

Para aumentar a precisão dos transdutores fotoelétricos de disco furado em baixas velocidades, é necessário aumentar o numero de furos.

Dentre os transdutores de velocidade temos como o mais comum o fotoelétrico que podem ser por um disco furado ou por reflexão. O transdutor fotoelétrico a reflexão no lugar de um transmissor e de um receptor separados, eles são feitos em um único encapsulamento, no lugar do disco furado emprega-se um disco com traços que refletem e outros opacos, encontrando uma superfície refletora, a luz transmitida é refletida no receptor.

A vantagem desse sistema é no fato de que não é necessário dispor de um disco especial, mas é suficiente aplicar a luz sobre a parte em movimento do tacorefletor. O problema dos transdutores fotoelétricos consiste em fornecer um sinal diretamente utilizável nas regulações automáticas que normalmente são analógicas neste caso é necessário um conversor A/D.

Outro tipo de transdutor digital de velocidade é aquele que utiliza sensores indutivos de aproximação associados a discos metálicos os quais tem furos distribuídos por toda sua periferia.

- SENSORES DE ACELERAÇÃO

Os sensores de aceleração, tais como, acelerómetros e giroscópios, fornecem um sinal elétrico proporcional à aceleração do sistema. Eles são do tipo inercial e dão indicações sobre o movimento do sistema com relação a uma prefixada variável do eixo inercial. Um acelerômetro é uma configuração de diversos componentes que convertem aceleração em uma tensão elétrica analógica. De um ponto de vista geral, um acelerômetro pode ser considerado um transdutor que converte a energia mecânica associada ao movimento na forma elétrica.

Os acelerômetros podem ser usados como instrumentos para monitorar as mudanças na velocidade (isto é aceleração) devido ao choque, vibração ou impacto. Embora sejam usados principalmente em aplicações de medição de vibração, os acelerômetros podem também ser encontrados para medir o ângulo da lança em guindastes, o ângulo de inclinação em maquinário de construção de estradas, ângulo de inclinação de celulares e em estudos de desvio de furos de sondagem. São empregados também, em grande escala, em sistemas de guia de navios, aviões, satélites, etc.

Na prática, a aceleração vem convertida em uma relação de massa vinculada a um meio viscoso e essa mistura vem em conjunto com um sensor de posição (transformador diferencial, potenciômetro ou do quartzo piezoelétrico).

- ACELERÔMETROS DE DESLOCAMANTO

Esse tipo de componente fornece uma tensão elétrica de saída proporcional à aceleração. Com uma integração da variável de saída teremos uma tensão proporcional à velocidade de deslocamento e com uma posterior integração teremos uma nova saída proporcional ao deslocamento. O acelerómetro mecânico mede, na realidade, a força de inércia sobre uma massa. Como a aceleração é proporcional a essa força, o dispositivo pode ser calibrado em aceleração.

- ACELERÔMETROS DE DEFORMAÇÃO

São transdutores que convertem a aceleração numa variação de resistência devido à