Desenvolvimento de um transdutor de umidade baseado na reflexão difusa no infravermelho próximo

• Main Author: Diogo Kaoru Takayama
• Other Authors: José Alexandre de França .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Tecnologia e Urbanismo. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica 2009
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000151415

Em diversos setores da indústria, a medição de umidade é uma tarefa fundamental como, por exemplo, na indústria alimentícia, de processamento/esmagamento de grãos, de papel, usinas de açúcar etc. O método clássico de medição de umidade requer uma análise da amostra em laboratório. Este é um processo destrutivo, caro e demorado. Além do mais, como a umidade da matéria-prima pode variar bastante ao longo do dia, são necessárias várias medições em laboratório ao longo do período. Por outro lado, com o processo de medição on-line de umidade, a percentagem de água é conhecida instantaneamente, logo tem se controle do processo de produção sem perdas, com o lucro máximo e qualidade. Atualmente, existem poucos fabricantes deste tipo de equipamento e não existe nenhum fabricante neste país, o que resulta em um custo elevado para indústrias pequenas. A presente dissertação apresenta o desenvolvimento de um transdutor de umidade baseado no infravermelho próximo. O equipamento é fundamentado no princípio de reflexão difusa da luz, onde partículas da água são detectadas por infravermelho próximo. O objetivo do desenvolvimento deste transdutor é a melhoria do sistema e uma diminuição nos preços de venda. Para isto, foram utilizados LEDs para emissão da radiação infravermelha, aumentando a vida útil do sistema com a eliminação das partes móveis do equipamento e, conseqüentemente, a solução do problema de fixação em locais que apresentam vibrações. Além disso, com a adição de um sistema de controle de temperatura, o problema de influência da temperatura ambiente no equipamento foi eliminado. Os testes foram realizados em laboratório, medindo-se umidade em pó de café para avaliar os circuitos e o resultado final do sistema. Foram implementados testes de sensibilidade, repetibilidade, dependência térmica e imunidade a interferência luminosa, com resultados que demonstraram que a técnica proposta é muito promissora. === In various sectors, humidity measurement is a crucial task, for instance in the food industry, grain processing/crushing, sugar plants, etc. The conventional humidity measurement method requires a lab sample analysis. This is a destructive, expensive and slow process. Besides, as raw material humidity may vary considerably during the day, many measurements are required throughout the period. On the other hand, with an online humidity measurement process, the water amount is known instantly, without physical contact with the sample. Thus, the production process control can be carried out without losses, with maximum profit and quality. Currently, there are few manufacturers of this kind of equipment, in particular none in this country, which results in high costs for small industries. This dissertation presents the development of an humidity transducer based on near-infrared radiation. The equipment is based on the principle of diffuse reflection of light, where particles of water are detected by near-infrared radiation. In developing this transducer, the goal was to improve the system and reduce cost. To that end, we employed LEDs for producing infrared radiation, increasing the system?s useful life through elimination of moving parts, and consequently, solving the problem of installation in locations subject to vibration. With the addition of a temperature control system, the problem of environment temperature influence on the equipment was eliminated. Tests were performed in laboratory, measuring coffee powder humidity to evaluate the circuits and the system?s final result. We implemented various tests such as sensibility, repeatability, thermal dependence and immunity to light interference, with results that show that the proposed technique is very promising.