sábado, 22 de janeiro de 2011
Descrição
Laço Indutivo - Radares e Detecção de Automóveis: relatório do projeto Laço Indutivo apresentado na Semana de Conhecimento e Cultura da UFMG desenvolvido por Frederico Augusto Santos, João Pereira Stauffer e Pedro Mendonça Maia pelo Curso Técnico de Eletrônica do Colégio Técnico da UFMG (COLTEC).
Introdução
O Laço Indutivo nada mais é que um sensor. Sensores são dispositivos que detectam qualquer estímulo físico, tais como calor, luz, som, pressão, movimento. Feita a detecção o sensor transmite um impulso (mensurável ou operante) proporcional ao estímulo recebido. Esse impulso pode ser medido por um instrumento de modo a verificar a amplitude do estímulo.
Atualmente, há diversos tipos de sensores. Devido a essa grande variabilidade eles foram divididos em grupos de acordo com o modo como funcionam. O Laço Indutivo se enquadra no grupo Detector de Metais.
Também chamado de Detector por Assinatura Magnética, o Detector de Metais indica quando um corpo metálico passa sobre ele. Esse objeto metálico, ao passar sobre o sensor, modifica as linhas de campo magnético que o atravessam. A variação é percebida e medida, e pode ser usada, por exemplo, para ativar um alarme.
O projeto aqui apresentado propõe utilizar esse detector de metais em radares de velocidade e medidores de fluxo de automóveis. A idéia já existe e o laço indutivo já está presente em diversas ruas e avenidas das principais cidades do Brasil.
Funcionamento
O funcionamento do circuito baseia-se na função do oscilador Colpits. Ele obtém sua saída em alta freqüência sem que haja nenhum sinal de entrada. Enquanto não há nenhum metal perto do laço indutivo, o Colpits oscila com uma freqüência de aproximadamente 280 kHz (valor ajustável de acordo com o valor da indutância do laço). Quando um objeto metálico é aproximado do indutor, há uma dispersão das linhas de campo magnético naquela área e a freqüência de oscilação diminui. A menor freqüência registrada (saturação do oscilador) foi 180 kHz.
A variação de freqüência na presença do metal deve ser usada para disparar algum tipo de alarme. Para isso, é necessário transformá-la em variação de tensão. Isso quem faz é o PLL (Phase Locked Loop). O PLL é um circuito muito usado em demodulação FM. Ele
Obtendo a variação de tensão, o restante do circuito é muito simples. A variação de tensão é amplificada, usando um circuito com potenciômetro de controle de ganho, potenciômetro de ajuste zero e um amplificador operacional. A variação amplificada é jogada num comparador, que vai gerar a tensão final de saída. Essa varia de cerca de 2 Volts, quando não há detecção de metal pelo laço, até 6 Volts, quando há. A tensão de saída é aplicada sobre o circuito final: um resistor limitador de corrente, um LED e um buzzer, que só acende e apita quando a tensão de saída aumenta.
Diferencial
Um diferencial do projeto é que o circuito não só detecta a presença do metal perto do indutor, como também é possível observar no osciloscópio a distribuição do metal ao longo do objeto. Monitorando com um canal a tensão de saída, percebe-se que ela fica maior quanto maior a quantidade de metal que é aproximado do laço. Como o circuito é usado em ruas para a detecção de automóveis, ele consegue diferenciar a passagem de um carro, de uma moto, de um caminhão e de um ônibus, pois esses veículos possuem uma grande diferença na distribuição do metal ao longo de seu ‘corpo’.
Aplicações e Vantagens
Medidor do fluxo de Automóveis: a principal aplicação do laço indutivo é na medição do fluxo de automóveis em ruas e avenidas. Diversas cidades já instalaram os laços indutivos em suas principais vias. Desse modo, é possível monitorar em quais delas o fluxo de automóveis está mais intenso e em quais o trânsito está mais livre. A ‘Google Maps’ oferece essa opção. Ao ativar o menu ‘Trânsito’ nesse site ele mostra, de acordo com uma escala de cores, a intensidade do trânsito em algumas ruas.
Radar de velocidade: outro tipo de radar feito com o laço indutivo é o radar de velocidade. Para fazer o detector de velocidade basta instalar na pista dois laços separados por uma certa distância. Conhecendo a distância entre os laços, mede-se o tempo que o carro leva para ir de um laço até o outro e obtém-se a velocidade média do carro no percurso entre os dois indutores. Esse radar é mais simples, mais robusto, mais confiável e mais barato que os radares convencionais e já está sendo instalado no lugar de alguns deles.
Detector de Avanço de Sinal: o laço indutivo pode também ser instalado na pista junto ao semáforo. Quando este estiver vermelho, ele manda um pulso ativando o circuito do laço; se algum carro passar ali enquanto o sinal estiver vermelho, o laço vai detectá-lo e enviar um sinal à maquina fotográfica, que tira a foto do automóvel infrator.
Cancelas de estacionamentos: além do que já foi citado, o laço indutivo também é usado em cancelas de estacionamentos. Quando o carro pára sobre o indutor, ele é detectado e a cancela se abre. Enquanto o veículo permanecer sobre o sensor, a cancela não se fechará. Isso só acontece quando o circuito detecta que o carro saiu de cima do sensor, evitando que a cancela feche antes da hora e cause um acidente.
Outras Aplicações: outra aplicação parecida com a do avanço de sinal é a detecção de carro atrapalhando a travessia de pedestres. O laço é instalado bem em cima da faixa de pedestre. Se algum carro ficar parado ali durante o sinal fechado, será fotografado e multado. O mesmo pode ser feito em cruzamentos. No momento que um sinal abre, se houver algum carro atrapalhando o cruzamento, este será detectado pelo sensor.
Por fim, temos as aplicações estatísticas. Como o laço indutivo consegue diferenciar carros, de motos, de caminhões e de ônibus, ele pode ser usado para coleta de dados. Por exemplo, pode-se contar quantos caminhões passam por dia em determinado trecho de uma estrada, ou quantos carros trafegam na pista exclusiva para ônibus, etc.
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