Existem muitos tipos de sensores disponíveis no mercado, alguns são mais simples e podem usar chaves ou dispositivos de acionamento momentâneo do tipo mecânico, já outros são mais elaborados e podem conter transdutores especiais que convertem alguma grandeza física em uma elétrica (uma tensão, por exemplo).
Através de um ou mais sensores iremos determinar quando a válvula solenóide será acionada no nosso projeto. Aqui está uma breve explicação dos tipos que achamos que podem ser aplicados ao nosso “chuveiro inteligente”:
a) Sensores Fotoelétricos
Os sensores que trabalham com a luz são mais rápidos que os mecânicos, não apresentam praticamente inércia nenhuma e não têm peças móveis que quebram ou se desgastam, o que seria ideal para o projeto.
Os sensores fotoelétricos podem ser de diversos tipos. O tipo mais simples de sensor consiste em um elemento foto-sensível que tem a luz incidente interceptada quando a parte móvel de um dispositivo passa diante dele, como mostra a figura a seguir:
Figura 1: esquema de um sensor fotoelétrico.
∙ Foto-resistores (LDRs)
Os LDRs possuem uma superfície de Sulfeto de Cádmio (CdS) que tem sua resistência elétrica dependente da quantidade de luz incidente.
Figura 2: LDR.
A curva característica desses sensores nos mostra que a resistência cai enormemente à medida que a intensidade da luz incidente aumenta. A grande vantagem no uso dos LDRs como sensores fotoelétricos está no fato de que eles podem trabalhar com correntes relativamente elevadas, sendo muito sensíveis. No entanto, a desvantagem está na sua velocidade de resposta, que é lenta.
A curva de resposta dos LDRs se aproxima bastante da curva de resposta do olho humano, o que permite sua operação com fontes convencionais de luz, como a luz ambiente, lâmpadas incandescentes, fluorescentes, eletrônicas e de LEDs comuns de diversas cores.
Uma aplicação típica desse sensor é como detector de passagem, como mostra a figura:
Figura 3: aplicação do foto-resistor.
∙ Fotocélulas
As Fotocélulas são dispositivos que geram uma pequena tensão elétrica quando são iluminados. Elas ser usadas para gerar energia elétrica a partir da luz solar, ou também como sensores, em diversos tipos de aplicações.
Diferente dos LDRs, as fotocélulas são sensíveis e rápidas, podendo ser utilizadas numa faixa de aplicações mais ampla do que os próprios LDRs. Sua curva característica (vista na figura 4) mostra que elas podem operar com boa sensibilidade na região infravermelha do espectro.
Figura 4: curva característica das fotocélulas.
b) Sensores térmicos
∙ Sensores piroelétricos
Esses sensores podem ser encontrados em alarmes de incêndio e de presença, como os que abrem automaticamente as portas de shoppings.
Figura 5: exemplo de sensor desse tipo.
Nele existe uma substância que se polariza com a presença de radiação infravermelha, gerando uma tensão que pode ser amplificada e empregada para efeitos de controle. Para aumentar sua sensibilidade e dirigir as ondas de infravermelho diretamente para o sensor, são usadas lentes especiais denominadas Lentes de Fresnel, que têm o padrão exibido a seguir.
Figura 6: Lentes de Fresnel.
c) Sensores de presença
O sensor mais usado para essa finalidade é o descrito acima (piroelétricos). Eles detectam as pessoas pelo calor de seu corpo (a emissão de calor pelo corpo de uma pessoa é suficiente para acionar o sensor, que é sensível à radiação infravermelha), podendo ser usados também em outras aplicações, como sensores de incêndio, desde que filtros apropriados sejam agregados.
d) Sensores ultra-sônicos
Figura 7: sensor ultra-sônico.
É um tipo de sensor muito útil na detecção de objetos a certa distância, desde que estes não sejam muito pequenos, e capazes de refletir esse tipo de radiação.
O funcionamento desse sensor é o seguinte: um transdutor emite ondas ultra-sônicas em freqüência normalmente em torno de 42 kHz. As ondas refletidas pelo objeto são captadas pelo receptor, fornecendo assim um sinal que pode ser processado trazendo informações sobre o objeto no qual ocorreu a reflexão (distância do sensor até ele, por exemplo); ou ainda, o sensor pode funcionar conforme a figura a seguir, acionando algum dispositivo em caso de bloqueio da passagem da onda ultra-sônica.
Figura 8: aplicação do sensor ultra-sônico.
Os exemplares mais comuns de sensores desse tipo são os que utilizam uma lâmina ressonante de modo que eles funcionam tanto como transdutores emissores quanto microfones.
O outro tipo de sensor/emissor é o que faz uso de cerâmicas piezoelétricas. Enquanto o primeiro é indutivo de baixa ou média impedância, este tem características capacitivas de alta impedância.
Figura 9: aspecto do sensor ultra-sônico que usa cerâmicas
Esses sensores são bons para detectar a presença de objetos a curtas distâncias, por isso são usados em aplicações nas quais outros meios mais sujeitos a interferências não funcionam bem. Isso acontece porque os ultrasons, diferentemente de luz e sinais elétricos não são afetados por interferências elétricas ou mesmo luz ambiente.
Referência:
