Transdução de Grandezas Biomédicas - SINAL DIGITAL · Aula 05. A Aula! Transdutores Resistivos...
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Docente:> Marcelino M. de Andrade
Transdução de Grandezas Biomédicas
Mestrado
em Eng. Biomédica
Aula 05
A Aula!
Transdutores Resistivos
Circuitos elétricos consistem em combinações de três
elementos passivos: indutor, resistor e capacitor.
Em geral, os métodos que envolvem medidas de
resistência são preferidos, quando comparados a outras
abordagens.
A resistência de um pedaço de fio metálico é dada por:
Resistência em ohms
Resistividade do material em ohm-metro
Comprimento do fio em metros
Termo Resistor
'
Fotorresistência Potenciômetro Extensômetro
Transdutores Resistivos
PotenciômetroConsiste em um elemento resistivo e um contato
deslizante. O movimento do contato pode ser de
translação ou rotação.
http://www.peb.ufrj.br/cursos/COB783/COB783.htm
Potenciômetro – Vout/Vin
Potenciômetro – Vout/Vin
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Potenciômetro – O Erro
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Potenciômetro – O Erro Máximo
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Potenciômetro – O Erro Máximo
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Potenciômetro – O Erro Máximo
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Potenciômetro – Aplicação
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Strain Gauges
Se um condutor metálico é esticado ou comprimido, sua
resistência altera em virtude da mudança do comprimento
e diâmetro do condutor simultaneamente.
Desde que a resistência de um condutor é proporcional ao
seu comprimento e inversamente proporcional à sua área
de seção transversal, a resistência strain gauges aumenta
com a pressão positiva
São adotados regularmente em experimentos para análise
de tensão mecânica, células de carga, medidores de
torque, medidores tipo diafragma de pressão, sensores de
temperatura e medidores de vazão. Inúmeras outras
possibilidades são possíveis!
Strain Gauges
http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_9/7.html
Fator Gauge ou Sensibilidade
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Fator Gauge ou Sensibilidade
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Fator Gauge ou Sensibilidade
Variação da Resistência
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Fator Gauge ou Sensibilidade
Variação da Área
Relação Diâmetro x Comprimento
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Fator Gauge ou Sensibilidade
Novamente - Variação da Resistência
Fator Gauge ou Sensibilidade
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Fator Gauge ou Sensibilidade
Comprimento Área Piezo-resistividades
Se a alteração no valor da resistividade de um material quando éesticado pode se negligenciadas, o fator Gauge será:
O coeficiente de Poisson para os metais está entre 0 e 0,5. Isso dáuma medida de fator de aproximadamente 2.
Fator Gauge ou Sensibilidade
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Strain Gauges
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Um termômetro de resistência. A relação entre a resistência
e a temperatura é altamente não-lineares. Além disso, a
resistência muda negativamente e acentuadamente com
variação positiva de temperatura:
Termistores (NTC)
http://www.efunda.com/designstandards/sensors/thermistors/thermistors_theory.cfm
Um termômetro de resistência. A relação entre a resistência
e a temperatura é altamente não-lineares. Além disso, a
resistência muda negativamente e acentuadamente com
variação positiva de temperatura:
Termistores (NTC)
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Um termômetro de resistência.
Termistores
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1ª Linearização de Termistores
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Em algumas aplicações é
desejável uma relação linear
entre a resistência e a
temperatura.
Isto pode ser conseguido,
para uma faixa limitada de
temperatura, colocando-se
um resistor fixo em paralelo
com o termistor.
1ª Linearização de Termistores
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Método do Ponto de Inflexão
•Toma-se a temperatura
central da faixa (Tc) e a
resistência (Rtc) neste ponto
de inflexão da curva Rp.
•Igualando-se a zero a 2a
derivada, tem-se:
Qual é o valor do resistor em
paralelo para a figura acima?
2ª Linearização de Termistores
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Uma linearização melhor pode ser obtida utilizando-se dois pontos. O
valor do resistor a ser colocado em paralelo pode ser determinado
pensando-se inicialmente que o paralelo será:
2ª Linearização de Termistores
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Algumas manipulações!!!
2ª Linearização de Termistores
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Finalizando!!!
Linearização de Termistores
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Alguns Resultados:
Termistores – Relação V x I
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Região linear: utilizada para medir
temperatura, e o auto aquecimento é
desprezível;
Região não linear: utilizada como
limitadores de corrente entre outras
aplicações, em virtude do auto-
aquecimento;
Constante de dissipação: definida
como a potência que causa um
aumento de 1ºC de auto-aquecimento,
para uma dada temperatura;
Constante de tempo térmica: definida
como o tempo necessário para o
termistor atingir 63,2% da diferença
entre as temperaturas inicial e final do
seu corpo.
Resistência Termômetro (RDT)
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Resistências obtidas a partir de metais ou ligas metálicas,
que costumam ser muito lineares, estáveis e precisas.
Resistência Termômetro (RDT)
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Seu coeficiente de temperatura é positivo e é capaz de operar em uma
faixa de temperatura muito maior que a dos termistores.
Equação Característica:
Resistência Termômetro (RDT)
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Seu coeficiente de temperatura é positivo e é capaz de operar em uma
faixa de temperatura muito maior que a dos termistores.
Algumas Características
• Resistência desde uma dezena de ohms até dezenas de kohms;
• Deve-se evitar correntes de
autoaquecimento;
• A deformação física que podem fazer com que funcionem como Strain-Gauges;
• Apresentam resposta dinâmica lenta,
entre 0,5 e 5 segundos;
• Precisão de 0,01% e elevada
sensibilidade;
• Comportamento razoavelmente linear em
torno de um ponto de operação.
Termopar
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Em 1823 Seebeck descobriu que se 2 metais diferentes forem
conectados em um circuito com as junções em temperaturas diferentes,
uma certa corrente fluiria no circuito.
Tal fenômeno envolve a absorção de calor pela chamada junção fria (Tf)
e liberação de calor pela junção quente.
A força eletromotriz de Seebeck, responsável pela corrente circulante
depende dos tipos dos metais envolvidos e é aproximadamente
proporcional a diferença de temperatura entre as duas junções.
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Peltier (1834) demonstrou o efeito inverso através da introdução de uma
bateria no circuito composto por 2 metais diferentes e da constatação de
que o calor era absorvido em uma das junções e irradiado na outra.
Tal efeito é a base da refrigeração Termoelétrica.
Termopar
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Sensibilidade:
Termopar
http://www.peb.ufrj.br/cursos/COB783/COB783.htm
Os tipos de termopares são dependentes das ligas metálicas usadas
para sua fabricação, onde normalmente o primeiro elemento do par
corresponde ao elemento positivo.
Termopar
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Os tipos de termopares são dependentes das ligas metálicas usadas
para sua fabricação, onde normalmente o primeiro elemento do par
corresponde ao elemento positivo.
Termopar
Uns circuitos simples!
http://elementosqf.wordpress.com/2007/11/17/termopar/
http://www.eq.uc.pt/~lferreira/BIBL_SEM/global/termopares/2.html
http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/
Instrumentacion%20II/Practicas/practica_07.htm
Termopar
O integrado AD594!
Termopar
O integrado AD594!
Termopar
Próxima Aula!!!