Sensor capacitivo para medir umidade em grãos

3 – Materiais e Métodos

No capítulo a seguir serão apresentados os procedimentos utilizados no desenvolvimento do trabalho. No referido capítulo também serão descritos os materiais utilizados para desenvolvimento do sensor capacitivo para medir umidade e o equipamento de medição de capacitância, bem como foram realizados os testes para chegar nos resultados finais.

3.1 – Materiais Utilizados

3.1.1 – Sensor Capacitivo

Através do que foi fundamentado e estudado nas seções anteriores, a geometria do sensor que foi escolhida para ser desenvolvida e testada foi a de placas paralelas. Essa escolha se deu baseando-se em trabalhos desenvolvidos anteriormente que apresentaram comparações de tais geometrias.

Destes trabalhos que foram desenvolvidos anteriormente, podemos citar o que foi apresentado por Olivio (2010). Assim, tomando como base os estudos e resultados apresentados em sua dissertação, foi feita a escolha do sensor para ser implementado neste trabalho.

Então, de acordo com Olivio (2010), o sensor cilíndrico apresenta menores desvios na capacitância conforme a temperatura da amostra é alterada. Segundo a autora, essa variação pode ser desprezível se utilizados equipamentos de medição com uma boa precisão.

Apesar desta desvantagem do capacitor de placas paralelas, neste, podemos controlar com maior facilidade o efeito de borda do sensor apenas diminuindo a distância entre as placas paralelas, de forma que fazendo essa diminuição, estamos aumentando a capacitância do sensor, pois diminuindo o espaço entre as placas estamos também diminuindo a diferença de potencial elétrico entre as mesmas, e com o aumento de capacitância do sensor, maior será a sensibilidade dele podendo, assim, detectar pequenas variações no dielétrico, fazendo desta forma que o sensor fique com uma boa precisão para medir a umidade nos grãos.

Outro fator que levou à escolha desta geometria foi a facilidade de montagem do protótipo e de encontrar materiais para sua fabricação, também sendo mais fácil a construção do suporte do sensor, tornando-se assim uma geometria viável para ser desenvolvida.

Portanto, para o desenvolvimento do sensor capacitivo apresentado neste trabalho de conclusão de curso, utilizou-se duas placas de circuito impresso de face simples, sendo um lado desta placa cobreado e com alta condutividade e o outro lado composto por um material isolante conhecido como Fenolite, o qual é um tipo de plástico, as quais serão utilizadas como as placas do capacitor.

Para o suporte foi utilizado uma chapa de Tecnil, que é um material termoplástico, escolhido para não ter interferências nas medidas, já que este é não higroscópico e assim não interfere nos resultados.

Nas figuras 13 e 14, podemos ver como o sensor ficou após a montagem, com placas acopladas no suporte de Tecnil, pronto para serem realizados os testes.

Já nas figuras 15 e 16 podemos ver uma ilustração do sensor capacitivo com suas vistas frontal, lateral e superior, contendo as medidas em milímetros de montagem do sensor.

3.1.2 – Placas do Sensor

Para desenvolver as placas do sensor capacitivo, como foi citado anteriormente, utilizou-se placas de circuito impresso de face simples com medidas de 66 mm de largura por 63 mm de altura. Foi considerado 3 mm para encaixar de cada lado do suporte e 3 mm para encaixar na base do suporte, sendo assim a área efetiva de medição do sensor é de 60 x 60 mm. As imagens 17 e 18 mostram as placas utilizadas no sensor.

3.1.3 – Suporte do Sensor

Para o desenvolvimento do suporte do sensor capacitivo para medir umidade, como foi citado anteriormente, utilizou-se de um material termoplástico, conhecido comercialmente como Tecnil. Utilizou-se deste por não absorver umidade, material higroscópico, o que pressupõe que não haverá interferência nas medidas de umidade dos grãos, ficando assim o sensor com uma maior confiabilidade em seus resultados. Outro motivo para a escolha deste material, foi a facilidade de encontrar o mesmo no comércio local e também por ser fácil a moldagem do suporte no material de maneira desejada.

Podemos observar nas figuras 15 e 16 as medidas do suporte montado para desenvolvimento do sensor e nas figuras 19 e 20 as imagens do suporte já montado e pronto para ser utilizado nos testes para obtenção dos resultados.

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