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Sensores de Luz Umidade e Temperatura (ART1777)

Descrevemos a montagem de diversos circuitos com sensores para operar com luz, umidade e temperatura, o quais podem ser utilizados com finalidades didáticas, experimentais e mesmo práticas.

Os circuitos que descrevemos se baseiam em relés podendo, desta forma, controlar cargas externas de correntes intensa, de acordo com a capacidade de seus contatos.

Conforme podemos ver pela figura 1, um relé tem uma bobina que energizada com uma pequena corrente aciona contatos reversíveis que controlam uma carga externa.

 

    Figura 1 – Estrutura do relé
Figura 1 – Estrutura do relé

 

Você pode saber muito mais sobre relés em nosso livro “Relés – Circuitos e Aplicações” e em muitos artigos disponíveis no site.

O circuito básico para as nossas experiências e aplicações é mostrado na figura 2.

 

   Figura 2 – Circuito básico para os sensores
Figura 2 – Circuito básico para os sensores

 

Como se trata de montagem muito simples e não crítica, podemos realizá-la com base numa ponte de terminais, conforme mostra a figura 3.

 

   Figura 3 – Montagem em ponte de terminais
Figura 3 – Montagem em ponte de terminais

 

Podemos também montar um circuito mais sensível numa configuração Darlington mostrada na figura 4.

 

  Figura 4 – Versão Darlington mais sensível
Figura 4 – Versão Darlington mais sensível

 

Esta versão também pode ser montada com base numa ponte de terminais conforme mostra a figura 5.

 

   Figura 5 – Versão do circuito Darlington em ponte de terminais
Figura 5 – Versão do circuito Darlington em ponte de terminais

 

É claro que qualquer uma das duas versões pode também ser montada em matriz de contatos.

Neste caso, o uso de relé com base DIL será mais interessante.

Relés de 6 V com correntes de disparo até 100 mA podem ser usados nos dois circuitos.

Partimos então para as aplicações.

 

Sistemas Sensores

Os pontos A, B e C dos dois circuitos servem de entrada para diversos tipos de sensores com os circuitos de ajuste.

Temos então diversas possibilidades que dependem do que queremos detectar.

a) Sensores de luz

O tipo mais comum sensor de luz é o foto-resistor, se bem que o circuito Darlington também possa funcionar com foto-transistores e até mesmo com foto-diodos.

Na figura 6 temos então duas possibilidades de uso para sensor de luz com LDR.

 

   Figura 6 – Sensores de luz
Figura 6 – Sensores de luz

 

No primeiro caso temos um circuito que dispara quando a luz incide no LDR e no segundo caso, um circuito que dispara quando ocorre o corte da luz que incide sobre o LDR.

Uma aplicação interessante deste circuito é mostrada na figura 7, em que detectamos em qualquer das configurações quando a solução num tubo de ensaio se torna opaca ou transparente (conforme a versão).

 

   Figura 7 – Detectando mudanças de uma solução química
Figura 7 – Detectando mudanças de uma solução química

 

O circuito pode servir como “detector de vida” indicando atividade biológica numa solução, um trabalho que mostra como as sondas interplanetárias detectam vida em outros planetas usando soluções que mudam suas propriedades ópticas.

Para trabalhar com alta sensibilidade no circuito Darlington, capaz de detectar mudanças mínimas dos níveis de luz, recomendamos usar o circuito da figura 8.

 

   Figura 8 – Circuitos de supersensibilidade
Figura 8 – Circuitos de supersensibilidade

 

Este circuito pode detectar variações de fontes fracas ou remotas de luz como, por exemplo, estrelas em trabalhos de astronomia.

 

b) Sensores de umidade

Podemos detectar vazamentos ou ainda secura usando sensores apropriados.

O tipo mais simples de sensor é formado por um pedaço de tecido entreduas telas de metal.

Um pouco de salta no tecido ajuda a aumentar a sensibilidade.

Quando a umidade aumenta ou diminui a condutividade do sensor se altera e dependendo do ajuste de P1 no circuito da figura 9, podemos ter o disparo do relé.

 

    Figura 9 – Sensores de umidade ou secura
Figura 9 – Sensores de umidade ou secura

 

Para a versão de alta sensibilidade podemos aumentar os valores dos potenciômetros de ajuste, conforme mostra a figura 10.

 

   Figura 10 – Sensores de alta sensibilidade de umidade e secura
Figura 10 – Sensores de alta sensibilidade de umidade e secura

 

Veja que no caso do circuito de maior sensibilidade, se o fio for longo pode ocorrer a captação de ruídos.

Neste caso, devem ser usados fios blindados.

Para detectar água num alarme de vazamento, caixa d’água seca ou cheia, podemos ter os sensores mostrados na figura 11.

 

   Figura 11 – Sensores de água
Figura 11 – Sensores de água

 

 

c) Outros sensores

Podemos utiliza os circuitos propostos com diversos tipos de sensores, além dos indicados neste artigo.

Uma possibilidade interessante consiste no uso de sensores de temperatura do tipo NTC.

Na figura 12 mostramos como ligar este tipo de sensor aos dois circuitos que descrevemos.

 

   Figura 12 – Usando NTCs
Figura 12 – Usando NTCs

 

 

O potenciômetro tem um valor escolhido que deve ser da mesma ordem que a resistência do NTC na temperatura ambiente.

Para NTCs acima de100k deve ser utilizado o circuito mais sensível.

Um dos circuitos dispara com a elevação da temperatura e o outro com a queda da temperatura.

Para utiliza foto-transistores, recomendamos o circuito da figura 13 na versão de maior sensibilidade.

 

   Figura 13 – Circuito com foto-transistor
Figura 13 – Circuito com foto-transistor

 

Também podemos usar diodos comuns como sensores de temperatura, na versão de maior sensibilidade, conforme mostra a figura 14.

 

   Figura 14 – Usando diodo como sensor de temperatura
Figura 14 – Usando diodo como sensor de temperatura

 

O fio até o sensor deve ser curto ou então blindado.

Na figura 15 temos o modo de se utilizar um potenciômetro comum como sensor de posição.

 

  Figura 15 – Sensor de posição
Figura 15 – Sensor de posição

 

P2, neste circuito, serve para ajustar a posição do braço móvel em que ocorre o disparo do relé.

 

Outro Circuito

Na figura 16 temos uma variação do circuito que tem o disparo com trava, utilizando um SCR.

 

Figura 16 – Utilizando um SCR
Figura 16 – Utilizando um SCR

 

Neste caso, recomendamos o uso de relé de 5 V ou mesmo uma alimentação de pouco mais de 6 V para compensar a queda de tensão que ocorre no SCR da ordem de 2V.

Também é possível utilizar relés de 12 V com a troca da alimentação para esta tensão.

Finalmente temos na figura 17 a conexão de cargas externas ao relé.

 

   Figura 17 – Conexão das cargas
Figura 17 – Conexão das cargas

 

 

a) Versão 1

Q1 – BC548 – transistor NPN de uso geral

D1 – 1N4148 – diodo de uso geral

K1 – Relé sensível de 6 V

S1 – Interruptor simples

B1 – 6 V – 4 pilhas ou fonte

R1 – 1 k ohms – resistor – marrom, preto, vermelho

Diversos:

Ponte de terminais ou Mariz de contatos, suporte de pilhas, fios, solda, etc.

 

b) Versão 2

Q1, Q2 – BC548 – transistor NPN de uso geral

D1 – 1N4148 – diodo de uso geral

K1 – Relé sensível de 6 V

S1 – Interruptor simples

B1 – 6 V – 4 pilhas ou fonte

R1 – 22 k ohms – resistor – vermelho, vermelho, laranja

Diversos:

Ponte de terminais ou Mariz de contatos, suporte de pilhas, fios, solda, etc.

 

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