FA-14

1 INTRODUÇÃO

Este trabalho apresentará, como forma de complementação dos conhecimentos adquiridos em sala de aula na matéria de Instrumentação Eletrônica, as características de funcionamento de um transdutor, escolhido pelo autor deste trabalho, aplicado ao monitoramento de fluxo de fluídos.

Esse transdutor possui um mecanismo de funcionamento que será apresentado e um sensor (responsável pela medição) no qual sua característica técnica, aplicação, principio de funcionamento, circuito de amplificação e “datasheet” serão apresentados.

1.1 Sensor de Toque

Há uma infinidade de sensorss de toque comerciais, facilmente encontráveis em lojas de materiais elétricos ou eletrônicos. Há vários tipos e tamanhos, e um dos mais comuns são os do tipo “alavanca”, mostrado na figura seguinte.

Figura 1.1

1.2 Sensor por efeito Hall

Em alguns materiais (metais e semicondutores) sob a ação de um campo magnético, de acordo com o arranjo mostrado na Figura-1, surge uma tensão Hall VH que é função da intensidade do campo aplicado, das dimensões e da densidade de portadores livres no material, e da densidade de corrente.

Uma partícula livre no espaço, com carga q e com uma velocidade v, sujeita a um campo elétrico E e uma densidade campo magnético B, sofre a ação de uma força F, dada pela Equação-1. No arranjo que pode ser observado na Figura-1, para que o sistema esteja em equilíbrio (F = 0), é necessário que a relação dada na Equação-2 esteja estabelecida, assumindo um valor médio efetivo de velocidades para os portadores de carga. A Equação-3 apresenta a relação entre tensão e campo elétrico resultantes deste equilíbrio, em função da dimensão d.

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A partir da concentração de portadores livres no material (elétrons-n e lacunas-p), e de suas respectivas mobilidades (m_n, m_p), a densidade de corrente J é estabelecida pela Equação-4, que pode ser reescrita na forma da Equação-5, em função das condutividades resultantes de cada tipo de portador.

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A partir das equações 2 e 3, considerando-se um material tipo-p, com uma concentração de lacunas muito superior a de elétrons, temos na Equação-6 uma tensão Hall positiva. Para elétrons como portadores majoritários, a tensão Hall é negativa.

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Portanto, a tensão Hall permite que seja determinado qual o portador majoritário do material e a sua concentração. Se a condutividade também for medida, a mobilidade deste portador majoritário também poderá ser determinada com a tensão Hall

Figura 1.2 Figura 1.3

2 ESPECIFICAÇÕES

O transdutor escolhido é fabricado no Brasil pela empresa ICOS, localizada em Sorocaba/SP, sendo está uma empresa brasileira que desenvolve produtos e tecnologias há 23 anos, tendo como principal mercado a automação industrial.

O transdutor escolhido foi o modelo FA-14 – Conexão ¼”BSP. Este sensor, pode ser usado para a medição de vazão de líquidos como água, óleo e produtos químicos.

2.1 Dados Técnicos

A passagem do fluído pelo sensor provoca o deslocamento preciso de um pistão magnético que atua sobre um contato “Reed Switch” e, por sua vez, pode ser ajustado alterando sua sensibilidade.

· Funcionamento por deslocamento de um pistão magnético;

· Sensibilidade ajustável, desde 40ml/min até 8l/min;

· Sinalização tipo on/off – contato N.A.;

· Detecta aumento ou diminuição de fluxo;

Tabela 2.1

Importante:

Figura 2.1

3 APLICAÇÔES

Na figura 3.1, está o esquema de utilização do transdutor FA-14 – Conexão ¼”BSP da ICOS como monitor de passagem de líquidos em tubulações, mas esse sensor, também pode ser utilizado para a supervisão de lubrificação e para a sinalização da diminuição de fluxo em refrigeração.

Figura 3.1

Um dos principais métodos utilizados para a medição de velocidade de fluidos baseia-se na transferência de energia entre o fluido e o sensor empregado. O medidor utilizado nesse método é utiliza o efeito Hall para informar a posição do pistão (consequentemente a vazão de fluído).

Figura 3.2

Pela equação e pela figura, podemos inferior que, se a queda de tensão no sensor for 5V, o valor será 1023. Podemos usar a mesma equação para calcular o valor dos sensores diretamente:

Valor do sensor = 1023 x (Rs / (33k + Rs))

Onde Rs = resistência do sensor

Figura 3.3

4. Conclusão

O transdutor apresentado possui uma importante função em vários processos de automação industrial, principalmente na indústria química. Os sensores utilizados para a construção desse equipamento são simples e comercialmente viáveis o que torna esse transdutor, desenvolvido no Brasil, referência em aplicações com fluídos.

5. Referências

http://www.injetronic.com.br/dicas/dica.php?dica=61
(Princípio de funcionamento do sensor de efeito Hall - acessado em 05/2006)

Medição De Fluxo Respiratório Com Sensor METROLOGIA-2003 – Metrologia para a Vida - Sociedade Brasileira de Metrologia (SBM)
Setembro 05-09, 2003, Recife, Pernambuco – BRASIL

http://www.icos.com.br/
(Dados Específicos do Transdutor de Fluxo de Fluídos - acessado em 05/2006)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Hall?
(Princípio de funcionamento do sensor de efeito Hall - acessado em 05/2006)

http://www.ifmefector.com/ifmus/news/news_sen_6h5h8v.htm
(Pesquisa de Sensores - acessado em 05/2006)