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Uso de Sensores. Alexandre Alves dos Santos Farias. Anemômetro com Sensor Fotoelétrico. Introdução. O projeto consiste na construção de um anemômetro de baixo custo utilizando um sensor fotoelétrico.
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Uso de Sensores Alexandre Alves dos Santos Farias Anemômetro com Sensor Fotoelétrico
Introdução O projeto consiste na construção de um anemômetro de baixo custo utilizando um sensor fotoelétrico. Anemômetro (do grego anemus = vento) é um instrumento utilizado para medir a velocidade do vento.
Anemômetro de Robinson Um rotor com, no mínimo, 3 conchas hemisféricas aciona um mecanismo onde é instalado um sensor eletrônico. A vantagem deste sistema é que ele independe da direção do vento, e por conseguinte de um dispositivo de alinhamento.
Projeto Utilizando-se um anemômetro com 4 conchas montadas a distâncias iguais e formando ângulos retos com o eixo vertical, pôde-se calcular a velocidade do vento.
Projeto A força exercida pelo vento na superfície interna da concha é maior do que na externa, assim, as conchas fazem com que o eixo vertical comece a girar e possibilite o registro da velocidade. A velocidade de rotação é aproximadamente igual à velocidade do vento, desde que esta seja constante e superior á velocidade mínima necessária para colocar as conchas em movimento.
Projeto Quando as conchas giram, são gerados pulsos elétricos através de um encoder. O encoder é formado pelo conjunto do disco perfurado e um sensor fotoelétrico.
Projeto Os pulsos elétricos são enviados pelo sensor fotoelétrico para um circuito de controle assim que o disco começa a girar. O circuito de controle recebe os pulsos elétricos e transforma a variação de sua freqüência numa variação de tensão.
Sensor Fotoelétrico Baseia-se na transmissão e recepção de luz infravermelha, podendo ser refletida ou interrompida pelo objeto a ser detectado. Composto por dois circuitos básicos: um transmissor (LED), responsável pela emissão do feixe de luz, e o receptor (fototransistor ou fotodiodo), responsável pela recepção do feixe de luz. É possível a aplicação de encoders, onde um disco perfurado permite a passagem ou não do feixe de luz. Desta forma a posição ou velocidade é registrada contando-se o número de pulsos gerados obtendo uma freqüência.
Circuito de Controle A freqüência de pulsos captados pelo sensor gera uma onda quase quadrada que é enviada ao circuito integrado LM741 que torna esta onda dos pulsos vindos do sensor em uma onde perfeitamente quadrada.
Circuito de Controle A onda fornecida pelo circuito integrado LM741 é enviada para outro circuito integrado LM331 que transforma a freqüência de pulsos em uma variação de tensão. Basicamente pode-se dizer que o circuito de controle transforma a variação da freqüência em uma variação de tensão, sendo que esta aumenta linearmente conforme as conchas do anemômetro giram.
Material utilizado 01 fonte de tensão simétrica -12, +12; 01 sensor fotoelétrico (foto-diodo, e foto-transistor); 01 LM 741; 01 LM 331; 01 placa de montagem padrão; Resistores e capacitores diversos; 01 caixa plástica 100X100mm; 01 disco de alumínio com 50 furos nas bordas, com 50mm de raio, e 2mm de espessura; 01 haste de ferro pontiaguda de 250mm de comprimento, 5mm de espessura; 01 suporte de sustentação tipo “U”, para haste; 02 bolas de ping-pong.
Montagem - Parte mecânica O disco perfurado é suspenso pela haste a uma altura de 50mm da base, e fixado com cola, nesta mesma haste, mais a cima, encontra-se quatro braços que sustentas as conchas de captação do vento, o suporte em forma de “U”, é posto em uma posição a qual a haste fique a exatamente 90º da base, a haste pontiaguda serve para reduzir o atrito com o suporte, o sensor fotoelétrico é montado de forma que o disco fique entre o emissor e o receptor do mesmo.
Aquisição dos Dados A freqüências e a tensão da tabela 01 foram obtidas da leitora de um freqüencímetro e um voltímetro respectivamente, já o número de rotações por segundo (RPS) foi calculada sabendo que o disco perfurado tem 50 furos, e que se uma volta completa em exatamente 1 segundo, ela fornece ao sistema 50 ciclos (HZ).
Interface Homem-Máquina • LM3915 Dot/Bar Display Driver
Referências www.national.com - Data-sheet LM741, LM331 e LM3915. http://hermes.ucs.br/ccet/demc/vjbrusam http://www2.eletronica.org BALBINOT, A. (Docente ); BRUSAMARELLO, V. J. (Docente ) , 2006. Instrumentação e Fundamentos de Medidas; 1, Rio de Janeiro, LTC Livros Técnicos e Científicos Editora, n.pag. 489, ISBN: 8521614969, Impresso. Notas de aula Aulas: Professor Luciano Fontes Cavalcanti