Desenvolvimento de sensor de pressão para aplicação industrial - Pereira, Ricardo dos Santos (2020)
O presente trabalho apresenta as tecnologias de sensores piezoresistivos empregados na medição de pressão. Os sensores de pressão são utilizados em uma vasta gama de aplicações, dentre as quais a área industrial possui uma importante parcela do mercado. O trabalho aborda a história dos sensores de pressão e também o conhecimento necessário para realizar o projeto de um sensor de pressão piezoresistivo para uso industrial. Uma importante análise a ser realizada é a de deformação mecânica do elemento elástico do sensor. São elencadas as informações necessárias para realizar tal projeto, juntamente com os detalhes e considerações que devem ser observados durante o seu desenvolvimento. Também é apresentado o princípio de funcionamento dos sensores piezoresistivos, que é um elemento fundamental no entendimento do sensor proposto. O elemento piezoresistor de deformação utilizado no desenvolvimento do projeto possui um destaque, por ser um piezoresistor em silício, cujo projeto e manufatura foi totalmente desenvolvido nacionalmente. O trabalho descreve as etapas e a metodologia utilizada no projeto, construção e escolhas dos materiais utilizados no sensor de pressão. O projeto do sensor de pressão foi testado e validado através de simulação no software COMSOL. Após a construção de protótipos do sensor de pressão, eles foram caracterizados. Foram projetados, fabricados e testados dois diferentes processos de conexão elétrica que podem ser empregados para realizar a conexão elétrica dos elementos piezoresistores: solda de fios e adesivos condutivos. Os sensores de pressão fabricados por meio da solda de fios mostraram melhor desempenho e menor dependência com relação à variação de temperatura de operação. Também foi proposto e implementado um método de compensação térmica da resposta do sensor, no qual obteve-se uma redução significativa no erro do sensor. O sensor sem compensação térmica possui um erro 5,5 vezes superior ao sensor que possui o método de compensação térmica proposto.