Sensor de Piso

Este sensor tem muitas utilidades no dia-a-dia, como interruptor no caso dos botões dos ecrãs dos computadores. Assim sempre que este sensor estiver preparado para funcionar e for calcado irá ser accionado.
Este sensor quando for calcado não emitará um sinal sonoro mas sim um sinal luminoso.

Princípio de funcinamento:

Este sensor irá funcionar com uma bateria, um interruptor (que quando calcado fechará o circuito), um condensador, e um led associado a uma resistência.

Circuito:

Circuito Fechado

Quando o interruptor é calcado o circuito fecha e a corrente divide-se nos dois ramos do circuito, um onde se encontra o led associado á resistência e no outro o condensador.

Como a tensão entre os terminais dos ramos é igual a E-Ir=U, onde E é a força electromotriz do gerador e “r” a sua resistência interna podemos assim calcular a intensidade em cada ramo enquanto o circuito está fechado:

Para o primeiro ramo:

U=Ir

Para o segundo ramo:

I2=I-I1

Nestas condições o led acende com intensidade I1, e o condensador é carregado pela intensidade I2 e tensão U. A carga do condensador durante a carga é dado por

Q(t)=CE(1-e^((-t)/Rc) )



Onde T=RC, e T é a constante de tempo que é dado pelo produto da resistência pela capacidade do condensador.



Circuito Aberto:

Em circuito aberto, o condensador descarrega e o led mantem-se acesso. A carga do condensador pode ser dado pela função logaritmica

Q(t)=Qe^((-t)/RC)



A corrente fornecida pelo condensador vai diminuindo de intensidade até que esta seja praticamente nula, quando isso sucede o led apaga-se e o condensador está descarregado.

Um aspecto importante que se tem de ter em conta na montagem do circuito é em utilizar uma resistência com mais de 2 KOHMS, pois assim a contaste de tempo é maior e o condensador demora mais tempo a descarregar aumentando assim o intervalo de tempo em que o LED está acesso.


Aplicações:


Este sensor tem inúmeras aplicações. Pode funcionar como parte integrante de um alarme, pois podemos colocá-lo no interior de todas as portas e janelas de uma casa para que quando for activado e ninguém estiver em casa, poder detectar intrusões. Pode também abrir a garagem quando um carro o pressiona, e fechá-la quando o carro estiver de ntro da garagem. Bastam dois sensores, um interior e outro exterior para abrir e fechar a garagem. Para aumentar a segurança este sensor só abriria quando accionado por um comando.


Thiago

Controlador de rega alternativo

O sensor de luz só permitirá a passagem da corrente para o circuito do sensor de rega quando a intensidade luminosa for reduzida. Por sua vez o sensor de temperatura só fornecerá corrente ao sensor de rega quando a temperatura for baixa.

Concluindo o sensor de rega só trabalhará quando a intensidade proveniente do de luz e do de temperatura for suficiente para colocá-lo em funcionamento.

Thiago e João P.

Controlador de rega

Princípio de funcionamento:

Quando o circuito está aberto o motor que é utilizado para a rega entra em funcionamento, debitando uma dada constante de água para um recipiente. No ramo onde se encontra o motor está integrado um relé que deixa passar a corrente não oferecendo nenhuma dificuldade à sua passagem. O recipiente funcionará como um interruptor em que fecha o ramo onde se encontra quando a água debitada chega á altura h. Logo, quando isto sucede, irá passar corrente pela bobina do relé, fechando o ramo do motor. Com o motor desligado deixa de se efectuar rega.

Este circuito utiliza o recipiente como um interruptor automático que podia ser substituído por um temporizador, o efeito seria o mesmo.

Como o sensor de rega desenvolvido apresenta o problema de ser necessário ligar o interruptor para que este comece a rega, tentamos unificar o sensor de luz e temperatura para que estes funcionem como interruptores automáticos para ligar o sensor de rega.

Thiago e João P.

Chaves ópticas

Princípio de funcionamento

           

            As chaves ópticas são um mecanismo de segurança, diferente dos convencionais mas ainda assim muito semelhante ao funcionamento de uma chave e a sua fechadura. Nas chaves ópticas, a “chave” é um cartão com uma certa combinação ranhuras, que quando introduzida na “fechadura/fenda” permite abrir uma porta, um armário, dependendo daquilo que se quer proteger.

            A “fechadura das chaves ópticas é constituída por um, ou mais, emissores e receptores infravermelho (quantos mais maior segurança a chave proporciona). O elemento chave das chaves ópticas é o relé. Mediante uma determinada combinação de feixes cortados e feixes não cortados os relés, dos vários emissores/receptores, fecham o circuito de forma a poder abrir uma porta, um portão, etc. Na figura ao lado podemos ver um circuito possível de uma chave óptica (emissor receptor infravermelho).

  Texto explicativo do Prof. Luiz Ferraz Netto.

  

 “Nos esquemas, todos os resistores têm dissipação de 1/4 W e os capacitores são para tensão de trabalho de 16V.

           A seção transmissora deste Tx/Rx infravermelho é notadamente simples mas funciona bem. Os pulsos provenientes do LED infra-vermelho têm freqüência de 160 Hz e seu alcance, com nosso receptor, está entre 4 e 10 m dependendo do transformador de áudio usado e do ajuste do potenciômetro de 100k. Com outros tipos de receptores pode alcançar até cerca de 20 m, sem qualquer lente focalizadora, mas com um alinhamento perfeito entre Tx e Rx.
           A seção receptora usa um foto-transistor para infra-vermelho (BP103B3 ou equivalente) e um emissor infra-vermelho adicional (LD271); este é colocado perto do foto-transístor para proporcionar uma luz de polarização, melhorando assim a sua sensibilidade. O transístor de 'base aberta', como o BP103B3, por exemplo, fica assim mesmo, ele é um foto-transistor, só tem dois terminais, a base dele é óptica.            O potenciômetro de 100k  também afetará a sensibilidade, ao ajustar o devido ponto de operação para o transístor.
A fonte de alimentação de 12 V deve ser bem regulada para evitar auto-oscilações. O transformador de áudio é um pequeno transformador de saída recuperado de um antigo rádio transistorizado; sua função é acoplar o foto-transistor ao BC237; é um 'casador' de impedâncias.
O relé colocado na saída do receptor poderá comandar 'cargas' compatíveis com seus contatos. A finalidade do projeto todo é "comando à distância por pulsos de luz" --- nada tem a ver com "áudio".”

Semicondutores

       A formação de um sólido pode considerar-se como resultante de um processo de aproximação dos átomos isolados até à distância interatómica que se observa no sólido final. Num átomo, os estados permitidos para os electrões (orbitais) correspondem a níveis de energia bem definidos (a diferença de energia destes níveis varia de alguns eV, para os níveis mais externos, até alguns keV, para os níveis mais internos). As orbitais atómicas, nos sólidos, desdobram-se em diferentes níveis de energia, muito próximos, designados por bandas de energia. A banda ocupada por electrões da última camada dos átomos – os electrões de valência – designa-se por banda de valência. A banda permitida imediatamente acima é chamada banda de condução. Um condutor é um sólido cuja banda de valência está apenas parcialmente completa ou cuja banda de condução coincide parcialmente com a banda de valência.Quando a largura de banda proibida é pequena, o sólido é um semicondutor.

       Semicondutores usados em electrónica são materiais cristalinos (silício, germânio, gálio) a que são acrescentadas impurezas doadoras ou aceitadoras, após a colocação de impurezas o material semicondutor é classificado como semicondutor tipo N ou tipo P (se o semicondutor contém impurezas que lhe dão electrões excedentes (átomos de elementos do grupo 15, como o fósforo ou o arsénio), portadores negativos, diz-se do tipo n; se tem impurezas que lhe dão lacunas (átomos de elementos do grupo 13, como o gálio ou o índio), portadores positivos, diz-se do tipo p.

          O movimento de um electrão, no interior de um sólido, por acção de um campo eléctrico, pode ser descrito como a ausência de electrões (lacunas) movendo-se em sentido oposto. Pode então falar-se em portadores de carga negativa (electrões) e portadores de carga positiva (lacunas). Se se fornecer energia a um electrão da banda de valência, suficiente para provocar a sua transição para uma banda de energia superior, deixando uma lacuna na banda de valência, este efeito é visto como a criação de um par electrão-lacuna. A criação de pares electrão-lacuna só tem interesse se a vida média destes portadores de carga for suficiente para que o seu efeito seja sentido nas propriedades eléctricas do material. É o que ocorre nos semicondutores.

-Texto policopiado Prof. Maria João Carvalhal

João Primavera

Led-díodo emissor de luz

  Um led é constituído por uma junção PN de material semicondutor por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K). A cor da luz emitida pelo led depende do material semicondutor que o constitui.  O led por ser um díodo só emite luz quando a corrente circula no sentido correcto, normalmente o sentido correcto é quando o ânodo está ligado ao pólo positivo e o Catodo ligado ao pólo negativo. Os LEDs não suportam  tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se danificá-los com apenas 5V de tensão nesse sentido   
  
Princípio de funcionamento 

Ao ser aplicada uma tensão que polariza directamente o led ocorre que muitos electrões não têm a energia suficiente para passarem da banda de valência à banda de condução, ficando na zona interdita ou proibida. Como não podem permanecer nessa zona voltam à banda de valência tendo para esse efeito de perder energia, o que fazem emitindo luz (fotões).  

Cálculo da resistência a ser ligada em série com o Led.
R=(V^CC- V^F)/I
(V^CC) - Corrente aplicada no circuito
(V^F) - Corrente a ser aplicad no Led
I- Intensidade de corrente

Ex: Calcule o valor da resistência limitadora (R1) sabendo-se que a tensão que vai ser aplicada ao circuito (V^CC) é de 9Volt, e pretende-se que a tensão directa aplicada ao Led seja de 2 Volt para uma corrente directa de 10 mA.

R=(9-2)/10x10^-3
R=700W


Ass: João Primavera

Sensor de Temperatura

Funcionamento

O sensor de temperatura, funciona  á base de resistências, o componente principal deste sensor é o termístor, que é uma resistência variável com a temperatura. O termístor conforme aquece vai aumentar os níveis de energia dos electrões do material, permitindo uma melhor passagem da corrente, ou seja, conforme é aquecido o termístor vai diminuindo o valor da sua resistência. Também aqui os transístores funcionam como interruptores da corrente eléctrica, só quando o termístor deixar passar corrente para a base do transístor é que a luz, neste caso se acende, isto porque se não houver corrente de base no transístor não existe passagem de corrente eléctrica, só sendo possível a luz acender quando o termístor deixar passar luz.

Entao quando a temperatura aumenta a resistência do termístor diminui, deixando passar a corrente permitindo que acenda o LED, para o valor adequado de resistência, este valor pode ser regulado pelo potenciómetro.


João Primavera