Neste projeto vamos empregar um sensor para verificar a temperatura do ambiente e enviar a leitura para um Arduino, que se encarregará de interpretar o valor lido e então exibir em um display LCD a temperatura medida em graus Celsius (ºC).

Para tal usaremos o sensor TMP36, que é um sensor de baixo custo, bastante comum e muito empregado em circuitos que envolvam controle de temperatura para realização de processos diversos.

Outros modelos de sensores podem ser empregados, como o TMP35 ou TMP37 bastando para isso realizar pequenas alterações no programa de acordo com as características de cada componente.

Algumas das aplicações mais comuns do TMP36 incluem:

• Sistemas de controle ambiental
• Proteção térmica de circuitos
• Controle de processos industriais
• Alarmes de incêndio
• Monitoramento de sistemas de potência
• Gerenciamento térmico de CPU

entre muitas outras que podemos imaginar.

Algumas características do sensor TMP36

A seguir temos listadas algumas das características técnicas do sensor TMP36, retiradas de seu datasheet:

• Saída Analógica: O TMP36 gera uma saída analógica proporcional à temperatura medida. A tensão de saída aumenta linearmente com o aumento da temperatura.
• Precisão: Boa precisão em relação à medição de temperatura. Sua precisão é de cerca de ±2°C.
• Alimentação: Alimentado com uma baixa tensão, tipicamente entre 2,7V e 5,5V
• Faixa de Operação: O sensor pode medir temperaturas em uma ampla faixa, geralmente de -40°C a 125°C.
• Tensão de Referência: Ele gera uma tensão de saída proporcional à temperatura, onde 0°C é representado como 0,5V. Para cada grau Celsius de aumento na temperatura ocorre um aumento de 10 mV na tensão de saída.

Para fazer a leitura da temperatura, a tensão de saída do TMP36 é conectada a um conversor analógico para digital (ADC) no microcontrolador (ou outro circuito). O microcontrolador (no caso, o Arduino) lê a tensão e, por meio de cálculos simples (explicados adiante), converte essa tensão medida em mV para uma temperatura correspondente em graus Celsius.

Mais informações sobre esse sensor podem ser obtidas no Datasheet do TMP36.

Vejamos os materiais que serão necessários para construir esse circuito e testá-lo.

Lista de Materiais

Vamos precisar dos seguintes componentes para montar o circuito do projeto:

• 01 Sensor de Temperatura TMP36
• 01 Arduino Uno (ou compatível)
• 01 Display LCD 16×2
• 01 Resistor de 220 Ω
• 01 Potenciômetro de 10 kΩ
• 01 Matriz de Contatos
• Fios diversos

O Circuito

A figura a seguir mostra as ligações dos componentes, criada com o auxílio de um software de simulação de circuitos – Tinkercad.

Diagrama Esquemático

E a seguir temos o diagrama esquemático do circuito, com detalhes de como os componentes são interligados.

Sensor TMP36 e visor LCD no Arduino – Diagrama Esquemático

Código-fonte

Na sequência temos o código que foi usado para programar o microcontrolador, com uma explicação detalhada logo após.

#include <LiquidCrystal.h>

// Inicializar a biblioteca com os números dos pinos digitais
LiquidCrystal lcd(12, 11, 2, 3, 4, 5);

// Variáveis para leitura e interpretação das leituras do TMP36
const int TEMP=0;
int val = 0;
float celsius=0.0;

void setup()
{
    // Configurar o número de colunas e linhas do LCD:
    lcd.begin(16, 2);

    // Texto a ser mostrado no LCD (texto fixo, primeira linha):
    lcd.print("Temp. °C");
}

void loop()
{
    // Posicionar o cursor na coluna 0 e linha 1 (segunda linha):
    lcd.setCursor(0, 1);

    // Ler o valor enviado pelo sensor
    val = analogRead(TEMP);

    // Calcular e ajustar a temperatura em graus Celsius
    celsius = map(((val - 20) * 3.04), 0, 1023, -40, 125); 

    // Imprimir no LCD a temperatura
    lcd.print(celsius);
}

Funcionamento do código

1. Declarações iniciais

• TEMP é uma constante que representa o pino analógico ao qual o sensor TMP36 está conectado (no caso, o pino 0).
• val é uma variável que será usada para armazenar o valor enviado pelo sensor TMP36
• celsius é a variável que armazenará a temperatura (já convertida) em graus Celsius.

2. Função setup()

3. Função loop()

celsius = map(((val - 20) * 3.04), 0, 1023, -40, 125);

map(valor, de_min, de_max, para_min, para_max);

Resultado

Assim que o circuito é ligado, o sensor inicia a detecção da temperatura ambiente e então o valor é lido pelo Arduino, que o converte e mostra a temperatura correspondente no mostrador LCD, como ilustra a imagem a seguir (retirada do simulador Tinkercad):

Temperatura sendo exibida em um display LCD a partir de um sensor TMP36

Variando a temperatura no sensor o valor exibido no LCD muda de acordo.

É isso aí! Nos próximos artigos vamos explorar mais circuitos interessantes e úteis com microcontroladores, sensores e outros componentes eletrônicos. Até!

O post Sensor de Temperatura TMP36 com Arduino e visor LCD 16×2 apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Neste projeto, vamos iniciar a construção de um detector de vazamento de gás hidrogênio usando um sensor MQ-8 e um Arduino.

O gás hidrogênio, H₂, é o elemento número 1 na tabela periódica dos elementos, e é a substância mais leve que existe no Universo. E é altamente inflamável!

Nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão), é um gás sem cheiro, sem gosto e sem cor, de modo que não é possível detectar sua presença apenas com nossos sentidos.

Encontra inúmeras aplicações industriais e tem sido pesquisado como possível fonte de energia alternativa em diversas áreas, como por exemplo em aplicações especiais na indústria automobilística, na forma de células de hidrogênio.

Evidentemente, por suas características físicas e químicas, se trata de uma substância perigosa, pois pode provocar explosões e incêndios se houver vazamento do gás e faiscamento, e portanto, é importante que seja monitorada a presença do elemento em um ambiente.

Vamos trabalhar aqui com um sensor MQ-8, que permite detectar a presença de gás hidrogênio. Não se trata de um sensor de nível industrial, mas ele serve perfeitamente para aprendermos como funciona esse tipo de circuito e aplicação, e a importância desse tipo de medida de segurança.

Sensor de gás hidrogênio MQ-8

Componentes

Os componentes que empregaremos no projeto são:

• Módulo de Sensor de Gás Hidrogênio MQ-8
• Arduino (Uno, Mega, etc)
• Um Buzzer (para sinalização)
• LED (para sinalização)
• Matriz de Contatos (Breadboard)
• Conectores diversos

Para gerar o gás hidrogênio que será usado nos testes vamos usar:

• Erlenmeyer  (preferencialmente) ou outro recipiente de vidro, como um copo grande.
• 5 g de hidróxido de sódio (NaOH), (uma colher de chá de soda cáustica)
• 200 ml de água
• Tiras ou pedaços pequenos de alumínio (por exemplo, uma latinha de refrigerante cortada. Cuidado para não se machucar!!!)
• Óculos de proteção
• Luvas de látex ou de nitrilo

ATENÇÃO: MUITO CUIDADO ao realizar testes com o gás hidrogênio, pois se trata de um gás altamente inflamável e explosivo. USE luvas e óculos de segurança, e teste o circuito em local bem arejado, preferencialmente em ambiente externo.

Vamos estudar agora as características do sensor MQ-8.

Sensor MQ-8 de Gás Hidrogênio

O conjunto MQ é uma série de sensores de gases de baixo custo. Existem sensores disponíveis para detecção de vários tipos de gases, com alguns listados na tabela a seguir:

O sensor MQ-8 que utilizaremos neste projeto é um sensor de custo bastante baixo e de fácil obtenção, podendo ser adquirido em lojas e sites especializados em eletrônicos, sites de leilões e sites de produtos da China em geral.

Trata-se de um sensor semicondutor para gás hidrogênio, do tipo sensor químico de metal-óxido, que utiliza como material sensível o SnO₂ (dióxido de estanho), o qual possui baixa condutividade elétrica em ambiente com ar sem hidrogênio presente. Quando um sensor de metal-óxido, como SnO₂, é aquecido a uma determinada temperatura no ar, oxigênio é absorvido na superfície do cristal e um potencial de superfície é formado, inibindo o fluxo de elétrons. Quando essa superfície é exposta a gases redutíveis, como moléculas de hidrogênio e outros gases (como metilmercaptana – CH₃SH – e álcool etílico – C₂H₅OH), o potencial de superfície diminui e a condutividade elétrica do sensor aumenta consideravelmente, de acordo com o aumento da concentração do gás.

Esse sensor encontra aplicações diversas tais como alarme de vazamento de gás doméstico, alarme de gases inflamáveis industriais e detetor portátil de gás, entre outras.

Este tipo de sensor é classificado como um sensor direto. Em um sensor direto uma característica elétrica é afetada em um elemento sensível. Os classificamos em:

• Dispositivos condutométricos: sofrem alteração de resistência ou impedância
• Dispositivos amperométricos: sofrem alteração na corrente elétrica que atravessa o sensor
• Dispositivos potenciométricos: sofrem alteração na tensão elétrica entre um par de eletrodos.

Sensores químicos diretos usam diversos fenômenos de reações químicas que afetam diretamente uma característica elétrica mensurável, como resistência elétrica, tensão, corrente ou capacitância. Esse tipo de sensor necessita de algum tipo de condicionamento de sinal elétrico, mas não tem a necessidade de um transdutor (conversor de formas de energia).

Tente usar sempre o módulo de sensor, e não o sensor por si só, caso contrário você terá de criar o circuito de controle do sensor, que já vem embutido no módulo, facilitando assim muito o desenvolvimento do projeto (e diminuindo seu custo).

Características gerais:

• Faixa de detecção vai de 100 a 1000 ppm de H₂.
• Resistência de Carga: Ajustável
• Tensão de alimentação: 5.0 V AC ou DC
• Consumo: <= 900 mW
• Tensão de saída: de 2,5 V a 4.0 V (em 1000 ppm H₂)
• Resistência do aquecedor: 31 kΩ ±5% (temperatura ambiente)
• Temperatura de operação: -10°C a +50°C

Pinagem do MQ-8

A seguir temos a pinagem do sensor MQ-8 e suas respectivas funções.

• Pino 1: VCC
• Pino 2: AOUT (saída analógica)
• Pino 3: DOUT (saída digital)
• Pino 4: GND

Modo de operação do sensor MQ-8

Os pinos VCC e GND fornecem alimentação ao sensor. O pino AOUT é o pino de saída analógica, cujo valor é proporcional à quantidade de gás detectada. Caso a tensão detectada neste pino ultrapasse um valor limite (threshold), o pino DOUT (saída digital) vai para nível 1, e é essa mudança de nível lógico que vamos detectar com o Arduino, para sinalizar que o nível de gás hidrogênio no ambiente ultrapassou o limite estabelecido ou aceitável.

O módulo possui também um potenciômetro para ajuste da sensibilidade do nível de detecção.

Curva de Sensibilidade do MQ-8

O gráfico a seguir mostra a curva de sensibilidade do sensor de gás MQ-8 com relação a diversos gases. Note que o hidrogênio é o gás primordial detectado por esse sensor, mas ele também apresenta uma certa sensibilidade a outros gases:

Por exemplo, esse sensor também é capaz de detectar gases como etanol e GLP (gás liquefeito de petróleo, mistura doméstica de butano e propano), embora com muito menor sensibilidade.

Agora que já sabemos como funciona o sensor MQ-8, vamos partir para a construção do circuito eletrônico de detecção de gás usando o Arduino. Essa será nossa tarefa na parte 02 do projeto!

O post Sensor MQ-8 de Gás Hidrogênio e Arduino – Funcionamento apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Neste artigo vamos mostrar como usar um sensor de toque capacitivo com Arduino para disparar o acionamento de uma carga qualquer, como uma lâmpada ou um motor.

Usaremos o módulo de sensor TTP223B, que é um circuito sensor de toque muito comum e de baixo custo, o qual permite detectar toques em uma superfície demarcada em sua placa. Ao tocar na região demarcada, a saída do circuito é ativada, indo ao nível alto, por 12 segundos, e voltando logo após ao nível baixo.

A imagem a seguir mostra o módulo do sensor de toque capacitivo TTP223B:

Sensor de Toque Capacitivo TTP223B

Aplicações

Permite substituir um interruptor mecânico por um interruptor digital

Especificações técnicas

• Circuito integrado: TTP223B
• Tensão de Operação: 2V – 5,5VDC
• Tensão de Saída (nível alto): 0,8V
• Tensão de Saída (nível baixo): 0,3V
• Sensibilidade ajustável por capacitância externa (0-50 pF)
• Temperatura de Operação: -20ºC a +70ºC

Funcionamento do Sensor

Este é um dispositivo que utiliza o seu corpo como parte do circuito. Ao tocar na área sensível do módulo, a capacitância do circuito é alterada e essa alteração é detectada, fazendo com que o estado da saída do circuito seja modificado.

Este sensor capacitivo possui três pinos de conexão:

• SIG – Sinal de Saída
• VCC – Alimentação +VCC
• GND – Terra / Negativo

E uma superfície marcada denominada “Sensor”, que ao ser tocada com um dedo faz com que o sensor detecte o toque e gere um sinal de nível alto, que aparece no pino SIG. Este sinal é enviado para processamento no Arduino – em nosso caso, vamos conectar o pino SIG do sensor ao pino 9 de entrada digital do microcontrolador.

Lista de Materiais:

• 01 Arduino
• 01 Módulo de Sensor Capacitivo Touch TTP223B
• 01 LED (cor a seu gosto)
• 01 Resistor de 220 ohms
• 01 Matriz de Contatos
• 01 Cabo USB e fios de conexão variados

Diagrama Esquemático

A seguir temos o diagrama esquemático do circuito a ser montado:

Código

Na sequência, temos o código-fonte do programa que será carregado no Arduino para controlar o circuito:

const int SENSOR = 4;
const int LED = 11;
int est;

void setup() {
  pinMode(SENSOR, INPUT);
  pinMode(LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  est = digitalRead(SENSOR)
  if (est == HIGH) {
    digitalWrite(LED, HIGH);
  }
  else {
    digitalWrite(LED,LOW);
  }
  delay(500);
}

Testando o Circuito

As imagens a seguir mostram o circuito criado em ação. Ao tocar no sensor, o LED é aceso, e ao tirar o dedo o LED se apaga:

LED apagado

LED aceso ao tocar no sensor capacitivo

É isso aí! No próximo tutorial vamos combinar sensor capacitivo com um sensor de presença infravermelho. Até!

O post Sensor de Toque Capacitivo com Arduino apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Neste tutorial vamos criar um projeto simples com Arduino empregando um sensor PIR – infravermelho passivo. Se você leu o artigo sobre o funcionamento de um sensor de movimento PIR vai se lembrar do exemplo de aplicação em um banheiro de restaurante. Faremos algo similar, porém utilizando um LED em vez de uma lâmpada.

Quando o sensor PIR detectar movimento, um LED será aceso, permanecendo neste estado por 2 segundos (as lâmpadas de banheiros automáticas permanecem por ao menos 30 segundos acesas; modificar isso é extremamente simples no circuito).

Como podemos imaginar, muitas aplicações interessantes podem ser criadas com esse tipo de sensor, entre elas inúmeros dispositivos para Automação Residencial e Smart Home (Casa Inteligente)

Lista de materiais

Para montar este circuito vamos precisar dos seguintes componentes:

• Arduino
• Sensor PIR HC-SR501 ou equivalente
• Resistor de 220Ω
• LED (qualquer cor)
• Breadboard
• Fios e jumpers para ligações

Diagrama Esquemático do Circuito

Abaixo temos o diagrama esquemático do circuito de acionamento de luz com sensor infravermelho passivo:

Ligações em uma breadboard:

Código

A seguir temos o código utilizado em nosso projeto:

const int pinoLED = 10;
const int pinoPIR = 4;

void setup() {
  pinMode(pinoLED, OUTPUT);
  pinMode(pinoPIR, INPUT);
}

void loop() {
  int valor = digitalRead(pinoPIR);
  if (valor == HIGH) {
    digitalWrite(pinoLED, HIGH);
    delay(2000);
    digitalWrite(pinoLED, LOW);
  }
}

Criamos as constantes pinoLED e pinoPIR para configurar os pinos de conexão do LED e de saída do sensor PIR, respectivamente. Na função de setup ajustamos esses pinos com saída (LED) e como entrada (PIR).

Na função principal (loop) criamos dinamicamente uma variável de nome valor que irá recebr o nível lido no pin do PIR, por meio do método digitalRead no pino correspondente. Se o valor lido for nível alto (HIGH), o LED será aceso, permanecendo nesse estado por 2 segundos (2000 milissegundos, função digitalWrite) e então será apagado, se acendendo novamente quando o sensor detectar movimento.

Download do Datasheet do HC-SR501

É isso aí! Nos próximos tutoriais vamos criar mais projetos interessantes utilizando Arduino e sensores PIR. Até mais!

Referências

Wilson, J. Sensor Technology Handbook. Newnes / Elsevier. 2005.

O post Como usar um Sensor de Movimento PIR com Arduino apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Um microfone é um dispositivo transdutor eletro-acústico que converte ondas de pressão sonoras em um sinal elétrico alternado que pode ser amplificado, gravado ou transmitido por um circuito, e então reproduzido por um alto-falante ou fones de ouvido (outros tipos de transdutores).

Quando falamos em ondas de pressão sonora nos referimos às ondas criadas no ar pela vibração de corpos, que se propagam e atingem nossos ouvidos, sendo então detectadas pelo tímpano e convertidas em sinais que o cérebro é capaz de interpretar.

A amplitude do sinal AC gerado em um microfone é diretamente proporcional à intensidade do som captado, ao passo que a frequência desse sinal corresponde à frequência sonora.

Simbologia

Existem vários símbolos usados para representar microfones em um diagrama esquemático. Os principais são mostrados a seguir:

Simbologia de microfones

Note que os dois últimos símbolos, que mostram um capacitor em seu interior, devem ser reservados para representar apenas microfones condensadores.

Especificações de Microfones

É importante conhecer algumas das principais especificações técnicas dos microfones, para que seja possível escolher o dispositivo mais adequado a cada ocasião e evitar problemas em sua operação. As principais especificações são definidas a seguir:

Sensibilidade

A sensibilidade dos microfones diz respeito ao nível de sinal sonoro que são capazes de detectar. Representa a relação entre o sinal de saída (tensão elétrica) e o sinal de entrada do dispositivo (som). A sensibilidade é geralmente expressa em decibéis (dB).

Microfones mais sensíveis conseguem captar sons de nível mais baixo, e o nível de sensibilidade dos microfones é estabelecido a partir de uma onda senoidal de entrada padrão de 1kHz de frequência e 94dB em intensidade, o que equivale a uma pressão sonora real de 1 pascal, medida no microfone. A sensibilidade de um microfone analógico é então definida como o número de decibéis em um sinal de saída de 1V, medido como um valor RMS.

Direcionalidade

Os microfones possuem uma resposta direcional específica, o que significa que conseguem captar melhor os sinais provenientes de determinadas direções, como por exemplo sinais que atingem o microfone diretamente de frente ou sinais provenientes das laterais.

A variação da sensibilidade de um microfone aos sons num raio de 36o° ao seu redor pode ser representada em gráfico denominado Diagrama de Padrão Polar, onde a posição 0° é considerada como imediatamente à frente do dispositivo. Um padrão polar , também chamado de Padrão de Captação, permite descrever como o diafragma responde ao som de acordo com ângulo em que é captado pelo microfone.

Padrões polares de um microfone Shure

Um microfone omnidirecional respondem de forma igual em todas as direções, ao passo que um microfone direcional responde em direções específicas. Abordaremos os padrões polares com mais detalhes em um artigo específico.

Resposta de Frequência

Cada microfone é mais sensível a determinadas frequências sonoras do que outros. Essa sensibilidade é medida em decibéis, e ao conjunto de frequências sonoras nas quais um microfone é mais sensível chamamos de Resposta de Frequência.

Essa é uma característica muito importante que deve ser levada em conta na escolha de um microfone para uma aplicação específica, pois há grandes diferenças entra as faixas de frequência que devem ser captadas de acordo com sua origem, Assim, a voz humana produz sinais em uma faixa diferente de um instrumento musical, como um cello ou um violino.

Resposta de frequência de um microfone Senheiser MKE-2

No geral, para a voz humana é necessária uma resposta de frequência de 100 a 3000 Hz, ao passo que para aplicações de alta fidelidade (Hi-Fi) é necessária uma resposta de frequência muito mais larga, entre 20 e 20.000 Hz.

Impedância

A impedância é uma função da resistência, capacitância e indutância do dispositivo, representando o quanto o dispositivo resiste ao fluxo de um sinal alternado, e é um valor que deve ser “casado” (correspondido) com a impedância de entrada de um amplificador para que haja uma transferência de energia ideal entre ambos.

Porém, quando falamos de equipamentos de áudio modernos, o ideal é evitar a perda de tensão elétrica entre o dispositivo de saída, que é o microfone, e o de entrada (que recebe o sinal), geralmente um pré-amplificador. Para isso, o dispositivo de saída deve ter uma impedância de valor baixo, ao passo que o dispositivo de entrada deve ter uma impedância de valor alto.

Os microfones de baixa impedância no geral se encontram na faixa entre 150 e 600 ohms, os de média impedância, entre 600Ω e 10kΩ, e os microfones de alta impedância, acima de 10.000 ohms.

Como regra prática, o dispositivo que recebe o sinal deve ter uma impedância de cerca de 10 vezes a impedância do dispositivo que fornece esse sinal.

Tipos de Microfones

Os tipos mais comuns de microfones são os seguintes:

• Microfone de Carvão
• Microfone Dinâmico
• Microfone Condensador
• Microfone de Eletreto

Microfone de Carvão

É um tipo muito antigo de microfone, sendo constituído por grânulos de carvão (condutores) compactados cuja densidade de compactação muda (aumenta ou diminui) em resposta às ondas de pressão do ar que as atingem, e um diafragma (lâmina) em contato com esses grânulos que se distende quando atingido por ondas sonoras, transmitindo as vibrações para o carvão, que é então compactado ou descompactado.

Quando essa densidade diminui, a resistência elétrica entre os grânulos diminui, e vice-versa. Uma corrente elétrica circula pelo conjunto dos grânulos, que agem como um resistor, e a tensão elétrica detectada varia conforme a resistência dos grânulos é alterada. Desta forma, é possível reproduzir eletricamente o som que incide sobre o diafragma do microfone.

Esquema de ligação de um microfone de carvão

Esse tipo de microfone foi patenteado por Thomas Edison em 1877 para uso em aparelhos de telefone, e hoje em dia encontram aplicação muito limitada, devido à sua resposta de frequência extremamente limitada para a captação de som. Uma outra desvantagem é que os microfones a carvão necessitam de uma fonte de corrente elétrica para funcionarem.

Microfone Dinâmico

Também conhecido como Microfone de Bobina Móvel, consiste em uma pequena bobina de fio bem fino em um tubo cilíndrico que vibra ao longo do eixo de um ímã permanente.

Um diafragma de plástico sensível às vibrações sonoras é conectado na extremidade desse tubo, e responde à pressão das vibrações do ar (ondas sonoras) que entram no microfone. Isso faz com que a bobina se movimente em torno do ímã, induzindo assim uma corrente elétrica alternada nos fios conectados a ela, correspondendo às vibrações captadas em frequência. A corrente elétrica pode então ser amplificada e manipulada por circuitos adequados.

Esquema de ligação de um microfone dinâmico

Uma desvantagem dos microfones dinâmicos é que há uma inércia considerável na movimentação da bobina, o que prejudica a captação de sons de frequências mais elevadas, tornando assim sua faixa dinâmica um pouco limitada. Porém, é um tipo de microfone de baixo custo, e que costuma oferecer um nível de sinal elevado em sua saída, suportando bem calor, umidade e pressão sonora elevada (pode ser usado, por exemplo, para microfonar amplificadores em um estúdio).

Não necessitam de uma fonte de corrente elétrica para operarem, e são amplamente usados em aplicações de alta fidelidade e gravações. Exemplos populares de microfones dinâmicos são o Shure SM57, o AKG D112 e o Sennheiser 441.

Microfone Condensador

Este tipo de microfone contém internamente um capacitor, formado por duas placas finas de metal posicionadas em paralelo e separadas entre si por uma camada de ar. É chamado de microfone condensador pois antigamente dávamos o nome de condensadores aos capacitores, e essa terminologia se manteve nos microfones. São usados para a gravação de som de alta qualidade.

Esquema de Ligação de um Microfone Condensador

Seu modo de funcionamento é o seguinte: cargas elétricas opostas e de mesma intensidade (de polarização) são aplicadas nas placas, sendo que uma dessas placas é flexível, carregada positivamente, e responde à pressão das ondas sonoras (é o diafragma), e sua movimentação faz com que a capacitância desse conjunto seja alterada. As placas agem como um capacitor sensível ao som. Dessa forma, a tensão elétrica medida entra as placas varia, na mesma frequência em que a placa flexível vibra, correspondendo aos sons captados, e esse sinal pode então ser amplificado.

Um amplificador de alta impedância e baixo ruído é requerido para que seja possível obter uma saída de baixa impedância do microfone.

Exemplos de microfones condensadores comuns encontrados no mercado são o AKG 451 e o Audio Technica 4033a.

Telefones Celulares geralmente utilizam microfones condensadores, construídos utilizando tecnologia MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), que permite que o dispositivo tenha dimensões muito reduzidas, com um diafragma de apenas 1mm².

Microfone de Eletreto

Os microfones de eletreto funcionam pelo mesmo princípio de operação que os condensadores, com a diferença de que as placas são constituídas de um material ferromagnético que guarda uma carga elétrica. A palavra Eletreto deriva da combinação dos termos “Eletrostático” e “Magneto” (ímã).

São microfones baratos, e de qualidade comparável à dos microfones condensadores atualmente.

Microfone de Eletreto vendido pela Sparkfun

No geral, esses microfones trazem um transistor FET ou amplificador operacional internamente para amplificação dos sinais captados, pois ele cria correntes elétricas de amplitude muito baixa para até mesmo alimentar um pré-amplificador de forma satisfatória. Este amplificador necessita de tensão elétrica externa para operar, tipicamente entre 1,5V e 10V.

Esquema de ligação de microfone de eletreto
CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1148170

Nos próximos artigos estudaremos os transdutores que efetuam o trabalho inverso de um microfone, ou seja, transformar sinais elétricos em sinais sonoros: Alto-falantes, buzzers e fones de ouvido.

Fontes de Consulta:

Monk, Simon e Scherz, Paul – Practical Electronics for Inventors, 2013. Mc-Graw Hill
Platt, Charles – Encyclopedia of Electronic Components, vol. 03, 2016. MakerMedia
Braga, Newton C. – Revista Saber Eletrônica, nº 76 – Dezembro de 1978
Henshall, Marc –  Microphone Directionality and Polar Pattern Basics – Acesso em 07/07/2018 – http://blog.shure.com/microphone-directionality-polar-pattern-basics/

O post Como funciona um Microfone apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Neste tutorial vamos mostrar como funciona o sensor ultrassônico de distância HC-SR04 e como usá-lo para detectar a distância de objetos com um Arduino.

Sensor Ultrassônico

Um sensor de ultrassom funciona emitindo um pulso sonoro em uma frequência acima da faixa audível pelo ser humano (aproximadamente 20.000 Hz), o qual viaja pelo ar até atingir um obstáculo, sendo então refletido de volta e detectado pelo sensor.

Desta forma, conhecendo-se a velocidade de propagação do som no ar e medindo o tempo entre a transmissão e a recepção do pulso sonoro, é possível calcular a que distância se encontra o objeto que refletiu o som.

O sensor considerado (HC-SR04) é um módulo de baixo custo que opera na faixa dos 40 kHz (40.000 Hz), e possui um alcance de detecção de cerca de 2cm até 4m de distância, de acordo com seu datasheet.

Sensor de distância por ultrassom HC-SR04

Esse módulo sensor possui quatro pinos:

• VCC – Alimentação do sensor (5V)
• GND – Comum (Ground)
• Trig – Trigger (disparo), pino usado para transmitir um pulso de ultrassom
• Echo – Eco, pino que recebe e detecta o pulso de ultrassom refletido por um obstáculo

Características do HC-SR04

As principais características do sensor HC-SR04 são as seguintes, de acordo com seu datasheet: 

Funcionamento do HC-SR04

O sensor ultrassônico consiste em dois componentes distintos – um circuito que gera e emite o sinal e outro que detecta o sinal refletido de volta. Além disso, o HC-SR04 possui um pequeno microcontrolador responsável por determinar o intervalo de tempo entre o envio e o recebimento do sinal sonoro. Esse intervalo de tempo corresponde a um valor de tensão elétrica: quanto maior o tempo, maior a tensão.

Para gerar o ultrassom o pino Trig deve ser colocado em nível alto por um intervalo de tempo de alguns microssegundos, o que permitirá enviar uma sequência de pulsos sonoros, viajando na velocidade do som e que serão detectados eventualmente pelo pino Echo. O pino Echo retorna a duração de tempo em microssegundos (μs) dos pulsos recebidos.

Por exemplo, suponha que um obstáculo esteja localizado a 20cm de distância do sensor. A velocidade do som no ar é de 340 m/s, ou 0,034 cm/μs, ou ainda aproximadamente 29,4 μs por centímetro percorrido. Assim, as ondas sonoras terão de viajar por cerca de 588 μs entre o sensor e o obstáculo, de acordo com a fórmula:

t = s/v

Onde t é o tempo, s é o espaço percorrido pela onda de ultrassom e v é sua velocidade de propagação no ar.

Ou seja:

T = 20cm / 0,034cm/μs = 588,23 μs

Na prática, o tempo total de viagem do pulso, medido ida e volta, será o dobro desse valor. Em nosso exemplo, o tempo total decorrido entre a transmissão do pulso de ultrassom e seu recebimento será de:

588,23 μs x 2 = 1176,46 μs

Assim, para obter a distância real até o objeto, devemos dividir o valor medido por 2. Desta maneira, a fórmula para determinação da distância até o objeto será:

s = t x 0,034 / 2

Ou ainda:

s = microssegundos / 29,4 / 2

Aplicando as fórmulas em nosso exemplo:

s = 1176,46 x 0,034 / 2 = 20 cm

ou

s = 1176,46 / 29,4 / 2 = 20 cm

Podemos usar qualquer uma dessas fórmulas em nosso programa.

Funcionamento do sensor de distância HC-SR04

Resumindo o funcionamento:

1. Configuramos em nível baixo (LOW) os pinos Trig e Echo quando o módulo é inicializado
2. Transmitimos um pulso em nível alto (HIGH) por pelo menos 10 μs ao pino Trig, que equivale a oito ondas quadradas de 40 kHz.
3. Esperamos a captura da saída da borda de subida pelo pino Echo (valor HIGH). Simultaneamente, iniciar um timer para começar a contar o tempo (função pulseIn no Arduino).
4. Capturar a borda de descida no pino Echo, e ao mesmo tempo, ler o contador, que indica o tempo de deslocamento do sinal ultrassônico.
5. Finalmente, aplicando a fórmula ao valor lido, calculamos a distância até o obstáculo, e então tomamos uma decisão sobre o que fazer (acender um LED, emitir um alarme sonoro, etc).

A seguir podemos visualizar o diagrama de temporização do sensor (retirado de seu datasheet):

Diagrama de Temporização do sensor HC-SR04 (Fonte: Datasheet da ElecFreaks)

Aplicações de sensores ultrassônicos

Os sensores de ultrassom são empregados em uma variedade de aplicações, em diversas áreas, como:

• Medição de distância (nosso objetivo aqui)
• Medição de profundidade ou espessura
• Visualização de imagens
• Polimento e limpeza
• Solda ultrassônica

entre outras. Neste artigo empregaremos um sensor de ultrassom de baixo custo para detectar e medir a distância de um objeto (obstáculo).

Montando o circuito

Para este projeto precisaremos dos seguintes componentes:

• Sensor HC-SR04
• Arduino
• Fios e matriz de contatos

A figura a seguir mostra a conexão dos componentes usando a breadboard. Basicamente, ligamos o pino 8 do Arduino ao pino Trig do sensor, o pino 7 ao pino Echo, e conectamos VCC e GND aos pinos correspondentes no microcontrolador:

 Código do sketch

A seguir temos o código do Arduino para a aplicação do sensor de distância, comentado:

/*
Sensor Ultrassônico HC-SR04
Fábio dos Reis
www.bosontreinamentos.com.br */

// Definir os números dos pinos
const int trigger = 8;
const int eco = 7;

// Definir as variáveis
long duracao;
float dist;

void setup() {
 pinMode(trigger, OUTPUT); // Configura o pino trigger como saída
 pinMode(eco, INPUT); // Configura o pino eco como entrada.
 Serial.begin(9600); // Inicia a comunicação serial
}

void loop() {
 // Limpa o trigger
 digitalWrite(trigger, LOW);
 delayMicroseconds(5);

 // Configurar o trigger para nível alto para transmissão de sinais
 digitalWrite(trigger, HIGH);
 delayMicroseconds(10); // tempo para envio do sinal
 digitalWrite(trigger, LOW);

 // Inicia contagem de tempo e lê o pino de eco
 duracao = pulseIn(eco, HIGH);

 // Calcular a distância
 dist = duracao * 0.034 / 2;

 // Mostrar a distância no monitor serial
 if (dist >= 400 || dist <= 2) {
   Serial.println("Valor fora do alcance");
 }
 else {
   Serial.print("Distancia em cm: ");
   Serial.println(dist);
 }

 // Aguardar 100ms antes da próxima leitura para evitar interferência
 delay(100);
}

Explicando o código:

• Primeiramente definimos os pinos de trigger e eco, que serão respectivamente os pinos 8 e 7.
• Criamos então duas variáveis: duracao, para armazenar a duração do pulso lido pelo sensor, e dist, onde será armazenado o valor da distância calculada até o objeto.
• Na função setup() configuramos os modos de operação dos pinos, sendo modo de saída para o pino trigger e entrada para o pino de eco. Inicializamos também o monitor serial.
• Na função principal, loop(), começamos limpando o trigger ao colocá-lo em nível baixo por cerca de 5 us (suficiente).
• Em seguida, colocamos o trigger em nível alto por 10 us (função delayMicroseconds), para que seja gerado o sinal ultrassônico e enviado, e então colocamos o pino de volta ao nível LOW.
• Os pulsos de ultrassom são enviados, batem em um obstáculo e são refletidos de volta (eco). Devemos agora ler o valor detectado no pino de eco, usando para isso a função do Arduino pulseIn (veja quadro abaixo a respeito dessa função).
• Calculamos a distância usando a fórmula dist = duracao * 0,034 / 2
• E finalmente mostramos a distância calculada no monitor serial (ou realizamos outra tarefa). Caso a distância do objeto seja maior ou igual a 4m (400cm) ou menor ou igual a 2cm (limites de detecção do sensor), será exibida a mensagem “Valor fora do alcance”.
• Aguardamos 100 ms antes do próximo ciclo de detecção (varie à vontade esse valor, para obter mais ou menos leituras por segundo; idealmente, não use um valor abaixo de 60 ms para que não haja interferência entre os sinais enviados e recebidos pelo sensor).

pulseIn(pino, valor)

pulseIn(pino, valor, timeout)

int pino = 10;
unsigned long duracao;
void setup()
{
  pinMode(pino, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  duracao = pulseIn(pino, HIGH);
  Serial.println(duracao);
}

É isso aí! Nos próximos projetos vamos explorar mais o sensor de distância HC-SR04. Até! 

O post Usando um Sensor Ultrassônico de Distância HC-SR04 com Arduino apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Um Sensor em Eletrônica é um dispositivo que capta e converte um fenômeno físico, como temperatura, umidade ou luminosidade, em um sinal elétrico. Desta forma, os sensores fazem parte da interface entre o mundo físico e o mundo dos dispositivos eletrônicos, como os computadores e redes de dados.

Geralmente, a saída obtida em um sensor é uma grandeza elétrica como uma pequena tensão, corrente ou ainda uma alteração em um valor de resistência elétrica, que é enviada a um circuito eletrônico para processamento, sendo muito comum o uso de microcontroladores para esse fim.

Existem inúmeros formatos de sensores disponíveis, sem que, no entanto, haja uma padronização sobre suas especificações. Assim, vamos encontrar uma grande quantidade de interpretações dos parâmetros técnicos dos sensores, o que pode até mesmo se tornar confuso.

Por conta disso, é muito importante ler e saber interpretar o datasheet de um sensor, de modo a poder extrair dele o máximo de performance e funcionalidade.

Um Datasheet é uma ficha técnica – um documento – que traz toda a especificação de funcionamento de um dispositivo eletrônico. Na verdade, quase toda informação – sempre há algum dado ausente; mas, mesmo assim, é o documento mais importante e prontamente disponível que você deve consultar ao projetar uma aplicação que utilize um sensor.

A seguir vamos explicar algumas das características de sensores mais comuns encontradas em datasheets.

Características dos Sensores

A terminologia que define as características dos sensores pode ser um pouco confusa, e aqui definimos algumas das mais importantes a seguir:

• Função de Transferência: Mostra a relação funcional entre um sinal de entrada físico e o sinal de saída elétrico. No geral, essa relação é representada por meio de um gráfico que mostra o relacionamento entre os sinais de entrada e saída, permitindo descrever as características de um sensor.
• Sensibilidade: Definimos a sensibilidade de um sensor com a relação entre o sinal de entrada físico e o sinal de saída elétrico. É a razão entre uma pequena variação no sinal elétrico para uma pequena variação em um sinal físico. Assim, é derivada a partir da função de transferência em relação ao sinal de entrada. Por exemplo, podemos falar em volts/Celsius, ou milivolts/decibel, significando a variação em volts na saída do sensor em relação à variação da temperatura em Celsius, ou ainda a variação em milivolts em relação à variação da entrada em decibéis, respectivamente. Dizemos que um sensor possui alta sensibilidade quando uma pequena variação na entrada resulta em uma variação grande de tensão elétrica na saída do sensor.
• Faixa Dinâmica: Trata-se da faixa de valores do sinal de entrada que podem ser convertidos em sinais elétricos pelo sensor. Sinais de entrada fora desta faixa ainda podem ser convertidos em sinais elétricos, porém podem resultar em valores de leitura muito imprecisos, e assim, inaceitáveis. No geral, as características do sensor descritas no datasheet se aplicam apenas aos valores de entrada contidos dentro da faixa dinâmica informada. Por exemplo, um microfone pode ter uma faixa dinâmica de 100 Hz a 2000 Hz, significando que os valores de tensão gerados na saída somente são aceitáveis e utilizáveis caso a frequência sonora captada pelo dispositivo esteja no intervalo entre esses dois valores.
• Incerteza ou Precisão: Define o maior valor de erro esperado entre um sinal de saída ideal e o sinal real, obtido. Por exemplo, podemos ter um sensor de temperatura cuja incerteza é de 5%. Neste caso, o sensor é mais preciso do que outro cujo valor de incerteza é de 10%.
• Histerese: Alguns sensores não fornecem em sua saída o mesmo valor de saída quando o sinal de entrada se desloca para cima e para baixo (aumenta e diminui). A largura do erro esperado em termos do valor medido é definido como histerese, que pode ser medida em valor absoluto ou percentual.
• Linearidade (ou ainda Não-Linearidade): Trata-se do valor máximo de desvio de uma função de transferência linear na faixa dinâmica especificada. Pode ser medida por vários métodos diferentes, e mostra com o sensor se comporta em relação a um sensor de saída ideal.
• Ruído: O ruído é um sinal espúrio produzido pelo sensor em sua saída, em adição ao sinal elétrico derivado da medida realizada. Se o ruido for muito elevado, ele pode limitar a performance do sistema baseado no sensor, em alguns casos até impedindo que seja realizada uma leitura correta do valor físico medido. No geral, o ruído produzido é uma distribuição de ruído branco, ou seja, cuja densidade de ruído espectral é a mesma em todas as frequências (combinação de todas as frequências).
• Resolução: Definimos resolução em um sensor com sendo a menor flutuação do sinal de entrada detectável. No geral, as flutuações (variações) do sinal de entrada são fenômenos que variam com o tempo, e desta forma existe uma relação entre o intervalo de tempo da flutuação e a amplitude mínima detectável. Em termos mais simples, a resolução diz respeito à capacidade do sensor de detectar uma mudança no sinal de entrada em um intervalo de tempo específico. Por exemplo, um sensor X pode detectar variações no sinal de entrada a cada 20ms, ou seja, 50 medições por segundo, enquanto um sensor Y, a cada 10ms, equivalente a 100 medições por segundo. Neste caso, o sensor Y possui maior resolução, pois é capaz de detectar mais amostras de sinal em um mesmo intervalo de tempo.
• Temperatura de Operação: Trata-se de uma faixa de temperaturas na qual se pode garantir que o sensor irá operar como esperado, de acordo com suas outras características. Usar o sensor em um ambiente cuja temperatura está fora desta faixa pode ocasionar problemas que vão desde leituras incorretas até a inutilização do dispositivo.
• Níveis de Saída: Os níveis de saída se referem aos valores de tensão gerados na saída do sensor. Podem ser níveis contínuos, variando diretamente com a medida física em sua entrada, ou ainda nível discreto, por exemplo apresentando um nível de tensão alto para uma condição de entrada e outro nível baixo para uma condição diferente de entrada (sensor de disparo).

Existem muitas outras características em um sensor, que podem variar dependendo do tipo de sensor considerado, como Resposta Espectral, Dissipação de Potência, Temperatura de Armazenamento, Ângulo de Medição, Tolerância à ESD, etc.

Precisão e Acurácia

Dois conceitos muito importantes para levarmos em consideração ao escolher um sensor para aplicação em um projeto são os conceitos de Precisão e Acurácia, que podem trazer certa confusão caso não sejam compreendidos corretamente.

Precisão diz respeito à quantidade de dígitos obtidos no valor que um sensor retorna em uma medida. Por exemplo, suponha um sensor A que consiga retornar valores com três casas decimais, e um sensor B que consiga retorna valores com até oito casas decimais; claramente o sensor B possui maior precisão. Mas isso não significa que a leitura seja 100% correta.

A Acurácia diz respeito à veracidade do valor medido. Por exemplo, um sensor pode retornar uma medida de temperatura em um recinto mostrando o valor de 25,78956ºC, quando na verdade a temperatura é de 27ºC; um segundo sensor, que retorne a temperatura de 26,2ºC é mais acurado, pois o valor retornado é mais próximo do valor real da temperatura – mesmo o primeiro sensor sendo mais preciso (cinco casas decimais contra apenas uma do segundo sensor).

Aplicações dos Sensores

Sensores eletrônicos encontram aplicação em praticamente todas as áreas do conhecimento, como na Medicina, Engenharia, Controle de Tráfego, Segurança, Telecomunicações e muitas outras. Algumas aplicações típicas para os sensores são as seguintes:

• Engenharia automotiva: Controles de emissão de poluentes, Airbags, Velocidade do Veículo;
• Telecomunicações: Um Smartphone, nos dias atuais, possui cerca de dez tipos diferentes de sensores, incluindo acelerômetros, giroscópios, GPS, sensores de luminosidade, microfones, e outros;
• Segurança: Sensores de presença, aproximação, detecção de intrusos, detecção de violação de ambientes;
• Transportes: Sensores de Altitude em Aviões, Velocidade, Posicionamento e Alinhamento;
• Automação Residencial: Sensores de Presença, Iluminação, Controle de Fluxo de Água, Economia de Energia Elétrica, Abertura e Fechamento de Portas;

E muitas outras. Novas aplicações continuam a surgir constantemente, incluindo sistemas sensorizados para projetos de Internet das Coisas (IoT), Smart Cities (Cidades Inteligentes), Automação Industrial, Gerenciamento de Resíduos e Controle de Tráfego, por exemplo.

Limitações dos Sensores

Existem algumas limitações técnicas que podem dificultar as medidas realizadas com um sensor. Entre elas podemos citar as seguintes:

• Resistência dos fios: Os fios elétricos que conectam um sensor a um circuito possuem resistência elétrica, a qual pode interferir no valor obtido na saída de um sensor, principalmente sensores resistivos, adicionando erros à medida realizada.
• Capacitância residual: Os fios também podem introduzir capacitância no circuito, interferindo no valor de sinal obtido em alguns tipos de sensores. A simples movimentação do sensor pode fazer com que a capacitância residual dos fios se altere, confundindo as medidas obtidas, e muitas vezes basta uma pressão acústica sobre o sensor para que este efeito seja notado. Diminuir a distância entre o sensor e o circuito que recebe seu sinal é uma forma de minimizar esse problema.
• Impedância de saída: O sensor possui uma resistência característica que introduz um limite inferior ao valor de uma resistência que pode ser conectada entre seus terminais de saída (sua carga), sem alterar o valor de sua tensão de saída (valor medido). Exemplo: suponha um sensor de temperatura cuja resistência é de 10kΩ, conectado a uma carga de 1MΩ. Neste caso,a  impedância de saída do circuito será de aproximadamente 10kΩ, portanto basicamente a mesma resistência do sensor – o valor medido não é alterado. Agora, imagine que esse mesmo sensor seja conectado a uma carga cuja resistência seja de 1kΩ. Agora, a tensão de saída será reduzida em cerca de 90%, pois a carga de 1kΩ é muito menor do que a carga de 1MΩ, diminuindo drasticamente a tensão no divisor formado entre sensor e carga. Por isso é importante balancear com cuidado o valor de resistência de uma carga conectada ao sensor, para que os valores mensurados não sejam alterados.

Tipos de Sensores

Existem inúmeros tipos de sensores disponíveis atualmente, que permitem medições das mais variadas grandezas físicas. E esta é uma das formas mais tradicionais de classificá-los – de acordo com a propriedade física que o sensor é projetado para medir. A tabela a seguir mostra alguns dos tipos de sensores mais comuns com exemplos de dispositivos:

E muitos outros. Dentro de cada categoria de sensor listada, mais de uma tecnologia de fabricação e operação pode ser utilizada. Por exemplo, um sensor de temperatura pode ser fabricado usando-se tecnologia de termoacopladores ou de termistores, ou seja, usando semicondutores ou materiais resistivos. O mesmo acontece com um sensor de luminosidade, que pode ser um Fotodiodo (semicondutor) ou um LDR (resistor).

A figura a seguir mostra alguns tipos de sensores comuns:

Diversos tipos de sensores

O site da Wikipedia em inglês traz uma lista (incompleta!) com centenas de tipos de sensores, categorizados.

Nos próximos tutoriais vamos explorar diversos tipos de sensores de forma mais aprofundada, estudando suas tecnologias, aplicações e limitações.

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Um LDR (Resistor Dependente da Luz) é um tipo especial de resistor que apresenta uma mudança em sua característica de resistência elétrica quando submetido à ação da luz.

Também chamados de fotorresistores, apresentam um valor de resistência elevada em um ambiente escuro, e quando expostos à luz, têm a condutividade aumentada. Ou seja, oferecem baixa resistência elétrica quando iluminados.

Abaixo vemos os símbolos mais usuais para um LDR (o da esquerda é mais usual):

E a foto abaixo mostra um LDR típico:

Funcionamento de um LDR

Os LDRs são fabricados com materiais de alta resistência, como por exemplo o Sulfeto de Cádmio (CdS) ou o Sulfeto de Chumbo (PbS). Esses materiais possuem poucos elétrons livres quando colocados em ambiente escuro, e liberam elétrons quando há incidência de luz sobre eles, aumentando sua condutividade. Chamamos a esse efeito de Fotocondutividade.

Quando cessa a incidência de luz sobre o componente, os elétrons retornam à camada de valência e a resistência do material volta a aumentar.

No geral, os LDRs possuem resistências entre 1 MΩ e 10 MΩ no quando em ambiente escuro, e resistências que podem chegar a menos de 100 Ω quando iluminados.

Alguns LDRs são projetados para responder em luz infravermelha (como os de Sulfeto de Chumbo – PbS) ou ainda em luz ultravioleta.

Tipos de fotocondutores

Há dois tipos de fotocondutores:

• Intrínseco: utiliza um material fotocondutivo que envolve a excitação de portadores de carga da banda de valência para a banda de condução;
• Extrínseco: utiliza um material que envolve a excitação de portadores de carga entre uma impureza e a banda de valência e de condução. São mais empregados para operação no espectro do infravermelho.

Curva característica de resistência de um LDR

O gráfico a seguir mostra a curva característica de resistência de um LDR em relação à quantidade de luz incidente sobre ele, medida em Lux:

Note que a resistência decai conforme a quantidade de luz incidente sobre o LDR aumenta. A quantidade de luz é medida em Lux, que mede o fluxo luminoso por unidade de área (iluminância); equivale a um lúmen por metro quadrado. A tabela a seguir mostra alguns valores típicos de iluminância em Lux para diversas fontes luminosas comuns:

Espectro de luz

O efeito de diminuição da resistência também depende do comprimento de onda da radiação que atinge o LDR. Na figura a seguir podemos ver um gráfico de resposta espectral de um LDR típico.

Você pode notar no gráfico que a resposta relativa do LDR considerado é muito maior entre cerca de 530 nm e 580 nm – ou seja, ele responde muito melhor à variação de luminosidade nessa faixa de comprimento de onda.

Tempo de Recuperação

A resistência do LDR não varia instantaneamente quando suas condições luminosas variam. Existe uma latência (tempo) que decorre até que a resistência atinja um valor estável.

Expressamos esse tempo de recuperação em KΩ/s, sendo um valor típico cerca de 200KΩ/s na passagem de um ambiente claro para um escuro, e muito mais rápido no sentido inverso – em torno de apenas 10 ms na transição do escuro para o iluminado. Esse é um fator importante que deve ser levado em consideração ao criar projetos que utilizem LDRs para, por exemplo, acionar dispositivos de acordo com o nível de iluminação ambiente.

Aplicações de LDRs

Falando em projetos que utilizam LDRs, listamos abaixo as principais aplicações desses componentes eletrônicos:

• Acionamento de relés
• Sistemas de iluminação noturna
• Controle remoto de dispositivos
• Luz intermitente
• Controle de flashes
• Compressores de áudio

Exemplo de uso de LDR

O circuito abaixo é um exemplo clássico de aplicação de um LDR: um LED acionado pela ausência de luz:

Ao bloquear a incidência de luz sobre o LDR1, o transístor Q1 é polarizado e permite a passagem de corrente entre coletor e emissor, ativando o LED1.

É isso aí! Nesta lição exploramos os LDRs, resistores especiais que tem sua resistência elétrica alterada de acordo com a luz incidente. Até mais!

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