Sensor

 Nota: Para outros significados, veja Sensor (desambiguação).

Um sensor é um dispositivo que responde a um estímulo físico ou químico de maneira específica, produzindo um sinal que pode ser transformado em outra grandeza física para fins de medição e/ou monitoramento. Desta forma, o sensor associado a um módulo de transformação do estímulo em uma grandeza pode ser definido como transdutor ou medidor, que converte um tipo de energia em outro, para fins de medição.

Sensor
Sensor
Nome do componente	Sensor
Informações históricas
Uso
Função	Componente eletrônico instrumento de medição
Símbolo	Sensor de efeito Hall.
Portal da Eletrônica

Aplicações

Os sensores são largamente usados na medicina, indústria, agricultura e robótica como meio de prover informações de processos físicos/químicos/biológicos em substituição à capacidade humana (sentidos humanos) e em apoio ao monitoramento e ao controle desses processos.^{[carece de fontes]}

Sensores versus transdutores

É importante diferenciar um sensor de um transdutor, apesar de parecer a mesma coisa. Sensor é o dispositivo que vai receber o estímulo geralmente físico, químico ou biológico, e transdutor vai transformar este estímulo, relacionado a uma energia, em outro tipo de energia para fins de observação. Por exemplo, um termômetro tem como sensor o mercúrio, que se expande com o aumento da temperatura, sendo o tubo capilar que contém o mercúrio com uma escala ao lado sendo o transdutor. Assim, um sensor pode ter intrínseco a ele um transdutor, ou seja, ele se sensibiliza com uma grandeza física/química/biológica e reage com uma saída que pode ser em outra grandeza. Assim, o termômetro pode ser um sensor de temperatura, entre muitos outros. Mas um transdutor não necessariamente é um sensor, pois ele apenas converte um sinal em outro, uma energia em outra. A literatura está repleta de tentativas de definir os termos "sensor" e "transdutor", sendo alvo de trabalhos em várias instituições internacionais relacionadas a desenvolvimento de padrões.

Classificação de sensores associados a seus transdutores

Como o sinal é uma forma de energia, os sensores podem ser classificados de acordo com o tipo de energia que detectam.

• sensores ópticos: células solares, fotodiodos, fototransistores, tubos foto-elétricos, CCDs, radiômetro de Nichols, sensor de imagem
• sensores de som: microfones, hidrofone, sensores sísmicos.
• sensores de temperatura: termômetros, termopares, resistores sensíveis a temperatura (termístores), termômetros bimetálicos e termostatos
• sensores de calor: bolômetro, calorímetro
• sensores de radiação: contador Geiger, dosímetro
• sensores de partículas subatômicas: cintilômetro, câmara de nuvens, câmara de bolhas
• sensores de resistência elétrica: ohmímetro
• sensores de corrente elétrica: galvanômetro, amperímetro
• sensores de tensão elétrica: electrômetro, voltímetro
• sensores de potência elétrica: wattímetro
• sensores magnéticos: compasso magnético, compasso de fluxo de porta, magnetômetro, dispositivo de efeito Hall
• sensores de pressão: barômetro, barógrafo, pressure gauge, indicados da velocidade do ar, variômetro, por Ressonância
• sensores de fluxo de gás e líquido: sensor de fluxo, anemômetro, medidor de fluxo, gasômetro, aquômetro, sensor de fluxo de massa
• sensores de nível de líquido e sólido: sensor de nível, medidor de líquido, sensor de nível de grão
• sensores químicos: eletrodo ion-selectivo, eletrodo de vidro para medição de pH, eletrôdo redox, sonda lambda
• sensores de movimento: arma radar, velocímetro, tacômetro, hodômetro, coordenador de giro
• sensores de orientação: giroscópio, horizonte artificial, giroscópio de anel de laser
• sensores mecânicos: sensor de posição, selsyn, chave, strain gauge
• sensores de força: strain gauge
• sensores de vibração: acelerômetros
• sensores de proximidade ou presença: Um tipo de sensor de distância, porém menos sofisticado, apenas detecta uma proximidade específica. Uma combinação de uma fotocélula e um LED ou laser. Suas aplicações são nos telefones celulares, detecção de papel nas fotocopiadoras entre outras.
• sensores de distância (sem contato): Uma série de tecnologias podem ser aplicadas para captar as distâncias:
  • Captação auto enviável e livre:
    • varredura por laser - Um raio de laser é enviado ao alvo por um espelho. Um sensor de luz responde quando o raio é refletido de um objeto ao sensor; então a distância é calculada por triangulação;
    • acústicos: usam o retorno do eco de ultrassom que se propagam na velocidade do som. Usada nas câmeras polaroid do meio do século XX e também aplicado na robótica. Sistemas mais antigos como Fathometros (e localizadores de peixes) e outros sistemas Sonar (Sound Navigation And Ranging) em aplicações navais utilizavam em sua maiorias frequências de sons audíveis;
    • foco. Lentes de grande abertura são focalizadas por um sistema motorizado. A distância de um elemento "em foco" pode ser determinada pela posição das lentes;
    • binocular. Duas imagens são obtidas em uma base conhecida e colocadas em coincidência por um sistema de espelhos e prismas. O ajuste é utilizado para determinar a distância. Usado em algumas câmeras (chamadas câmera detectores de distância) e em escala maior em detectores de distância em navios de guerra;
    • tempo-de-voo eletromagnético. Gera um impulso eletromagnético, o envia, depois mede o tempo que o pulso leva para retornar. Comumente conhecido como - RADAR (Radio Detection And Ranging) são agora acompanhados pelo análogo LIDAR (Light Detection And Ranging. Veja o item a seguir), todos sendo ondas eletromagnéticas. Os sensores acústicos são um caso especial em que um transdutor é usado para gerar uma onda a partir da compressão de um fluido médio (ar ou água);
    • tempo-de-voo por luz. Usado em equipamentos de pesquisa modernos, um curto pulso de luz é emitido e retornado por um retroreflector. O tempo de retorno do pulso é proporcional à distância e é relacionado à densidade atmosférica em um modo previsível;
    • Roda ou faixas por código Gray- uma certa quantia de fotodetectores pode sentir uma imagem, criando um número binário. O código Gray é uma imagem modificada que garante que apenas um bit de informação mude a cada passo medido, desse modo evitando ambiguidades.
  • Sistemas inicializados. Estes requerem um começo de uma distância conhecida e acumulam mudanças na medida:
    • laser coerente - a interferência entre uma onda de luz transmitida e refletida é contada e a distância é calculada. Possui uma alta precisão;
    • Roda Quadrature- Uma máscara em formato de disco é movida por um conjunto de engrenagens. Duas fotocélulas detectando a passagem de luz através da máscara podem determinar o giro da máscara e a direção desta rotação.

Sensores biológicos

Todos os organismos vivos são dotados de sensores, com funções similares àquelas dos dispositivos descritos acima. São células especializadas, sensíveis a estímulos específicos, tais como:

• luz, movimento, temperatura, campos magnéticos, gravidade, umidade, vibração, pressão, campos elétricos, som, e outros aspectos físicos do ambiente;
• aspectos físicos do ambiente interno, tais como alongamento, movimento do organismo, e a posição dos membros (propriocepção);
• moléculas ambientais, incluindo toxinas, nutrientes, e feromônios;
• muitos aspectos do metabolismo, tais como os níveis de glicose, oxigênio, ou osmolalidade;
• moléculas de sinal internas, tais como os hormônios, neurotransmissores, e citocinas;
• diferenças entre proteínas do próprio organismo e do ambiente ou criaturas estranhas.

Os sentidos humanos são exemplos de sensores neuroniais especializados.

As vibrissas dos animais também funcionam como sensores táteis.