Teste

SENSORES E ACTUADORES INTELIGENTES
Ano Lectivo 2008/2009 – 2º Semestre

EXAME ESCRITO
29 de Junho de 2009

Exame sem consulta com a duração de 3 horas. Justifique todas as respostas. Cada alínea tem a cotação de 1 valor.

1. 2.
3.

O que significa a exactidão de um sensor. Um sensor de deslocamento capacitivo baseado na variação da distância entre as placas é linear? A um emissor ultra‐sónico é aplicado um sinal sinusoidal com 5 V de valor eficaz e 40 kHz de frequência. A uma distância de 3 m é colocado um receptor de ultra‐sons. Qual o valor eficaz da tensão aos terminais do receptor? • • Características do emissor: SPL = 119 dB referido a 20 μPa, para uma distância de 30 cm, uma tensão eficaz de 10 V e uma frequência de 40 kHz. Características do receptor: Sensibilidade de ‐65 dB referido a 1 V/μbar para uma frequência de 40 kHz.

4. 5. 6.

Quais as funções que possui normalmente um sensor inteligente? Descreva o efeito magnetoresistivo gigante e como é constituído um sensor baseado neste efeito. Considere um sensor de efeito de Hall A1301 da Allegro cujas especificações se apresentam na tabela. Qual a tensão de saída do sensor se este for colocado a um distância de 2 mm de um condutor percorrido por uma corrente de 3 A? Considere uma temperatura de funcionamento de 25 ºC. Relembre que 1 Tesla = 10000 Gauss e que μ0 = 4π×10−7 H/m.

7. 8. 9.

Existem duas formas de criar uma camada de dióxido de silício sobre um substrato de silício: por oxidação térmica e por deposição química a vapor. Qual a diferença entre estas duas técnicas? Como funciona um motor passo a passo com rotor de íman permanente? Pretende‐se que o erro causado por um valor finito de CMRR do amplificador de instrumentação seja inferior a 1% quando é usado juntamente com uma ponte de Wheastone e 4 extensómetros, com GF=2, para medir uma deformação de 100 με. Qual o valor mínimo de CMRR a usar?

10. Explique como funciona uma sonda Lambda. 11. Um fotodiodo polarizado inversamente diz‐se que funciona em que modo? a. b. c. Fotovoltaico Fotocondutivo Nenhuma das anteriores

12. Qual é a principal vantagem de um pirómetro óptico para medir a temperatura? a. b. c. d. Muito boa exactidão. Permite medir temperaturas muito elevadas. Permite fazer medidas rápidas. É muito barato.

13. Como varia a corrente inversa de saturação de um fotodiodo com a iluminância? a. b. c. d. e. De forma linear. De forma sinusoidal. De forma quadrática. A corrente inversa de saturação não depende da iluminância. Nenhuma das anteriores.

14. Num microfone capacitivo, que parâmetro eléctrico é directamente afectado pela onda acústica? a. b. c. d. e. Carga. Resistência. Tensão. Capacidade. Nenhuma das anteriores.

15. O aparecimento de uma diferença de potencial entre as extremidades de um metal mantidas a temperaturas diferentes é devido a que efeito? a. b. c. d. Efeito de Seebeck Efeito de Peltier Efeito de Thomson Nenhuma das anteriores

16. Quais das seguintes são vantagens de um amplificador de instrumentação em relação a um amplificador diferencial comum? a. b. c. d. Maior relação de rejeição de modo comum. Maior ganho. Menor tensão de desvio (offset). Nenhuma das anteriores.

17. Onde deve ser colocado um extensómetro para medir a deformação provocada numa coluna por uma força vertical de cima para baixo? a. b. c. d. e. Na base da coluna. No topo da coluna. No lado da coluna. É indiferente. Nenhuma das anteriores.

18. Qual dos seguintes protocolos de comunicação foi criado especificamente para o uso em redes de sensores sem fios? a. b. c. d. Zigbee Wi‐Fi Ethernet Can‐Bus

19. Quais os valores típicos de distância consegue‐se medir com sensores ultrasónicos? a. b. c. d. Dezenas de Metros. Centímetros. Nanometros. Kilometros.

20. Qual o modo de operação de um cristal piezoeléctrico quando a tensão que surge é segundo o mesmo eixo da força aplicada? a. b. c. d. Transversal Longitudinal Tangencial Nenhuma das anteriores