Podemos enumerar uma grande quantidade de aplicalões para sensores de umidade do tipo capacitivo. Dentre elas podemos dar como exemplo higrômetros, controles da umidade relativa de ambientes sensíveis e em muitas outras aplicações semelhantes. Para esses sensores, do tipo capacitivo, são usados circuitos especiais. A Linear Technologies (www.linear.com) possui diversos circuitos práticos para essa finalidade. Pesquisando no site da Linear encontramos três circuitos bastante interessantes que levamos aos leitores nesse artigo. Na revisão deste artigo em 2012 recomendamos apenas verificar a disponibilidade dos componentes antes de iniciar um novo projeto.
Os sensores de umidade do tipo semicondutor se baseiam na mudança de capacitância de um elemento sensor quando ele absorve umidade. A maneira mais simples de se interfacear esse sensor com um circuito de medida de modo a se obter uma tensão ou um sinal com característica proporcional à umidade relativa é usando um circuito oscilador.
O oscilador gera um sinal cuja freqüência muda com a umidade relativa. Esse sinal pode ser usado diretamente, sendo aplicado a um timer/contador de um microprocessador, ou então integrado para se obter uma tensão.
A seguir, damos alguns circuitos práticos de medidores de umidade que fazem uso de um oscilador integrado da Linear, o LTC1799.
Esse componente consiste num oscilador completo que tem sua freqüência determinada apenas por um resistor externo. Esse resistor pode ser fixo ou então um sensor resistivo, como no caso do sensor de temperatura mostrado na figura 1.
A grande versatilidade desse componente está no fato de que ele pode gerar sinais de alguns hertz até 33 MHz.
Na figura 2 temos o modo de se fazer a programação de freqüência desse componente.
O primeiro circuito para um sensor capacitivo de umidade relativa é então mostrado na figura 3.
Esse circuito fornece então um sinal de saída que consiste numa freqüência de 0 a 1 kHz para 0 a 100% de umidade. Observe o uso de componentes de precisão nessa aplicação e os componentes de ajuste.
O segundo circuito proposto pela Linear é mostrado na figura 4. Esse circuito também usa um sensor capacitivo e o LTC1799 como oscilador de referência.
O oscilador gera um sinal de 12,77 MHz, o qual, depois de passar por um sistema digital de divisões sucessivas, tem sua freqüência reduzida para 12,4 kHz. Observe o uso de lógica TTL para fazer essa divisão. Uma possibilidade interessante de alteração nesse setor do circuito, e também nos demais, seria fazer essa divisão num microcontrolador.
O resultado final é que o circuito fornece pulsos de 0 a 100 para umidades relativas de 0 a 100%. Além da lógica e do oscilador, o circuito também emprega dois amplificadores operacionais numa configuração de comparador de janela.
O terceiro circuito apresentado consiste numa configuração denominada Heteródina.Nesse circuito, também temos uma saída de 0 a 1 kHz para umidades relativas na faixa de 0 a 100%. A precisão desse circuito é de 2%, mais a tolerância dos componentes usados.
Nessa configuração temos dois osciladores, sendo um fixo e o outro variável. O variável tem sua freqüência controlada pelo sensor capacitivo de umidade. Veja a figura 5.
A diferença de freqüência, que depende da umidade relativa, é demodulada e processada para resultar no sinal de saída. Observe que o circuito trabalha numa freqüência 25 vezes maior, sendo o sinal final dividido apenas no final do processo.
Conclusão
Esses circuitos servem de amostra para o leitor que está projetando sensores de umidade ou trabalhando com outros sensores resistivos. As configurações podem ser aproveitadas na integra ou podem ser modificadas de acordo com o tipo de aplicação.
Veja mais:
* Sensores de presença (ART327)
* Sensoriamento infravermelho (ART639)
* Modulador infravermelho (CIR181)
* Controle remoto infravermelho (ART195)
* Diversos artigos sobre sensores no site
