[pt] A poluição atmosférica é um problema mundial latente e é
prejudicial à saúde, à visibilidade e ao clima. Devido a
estes fatores, diversos estudos e pesquisas foram
desenvolvidos para caracterizar a sua composição química,
concentração, tamanho de partículas, etc. Com o objetivo de
construir instrumentos adequados para o controle da
qualidade do ar, mas estes instrumentos são sofisticados,
complicados e de alto custo.
Esta dissertação refere-se ao estudo de viabilidade para a
utilização de componentes optoeletrônicos simples, tais
como diodos emissores de luz (LED) e fotodetectores
ópticos, como sensores de medição da variação da
concentração de poluentes particulados atmosféricos em
relação ao tempo.
O principio de medição baseia-se nas propriedades ópticas
da luz: reflexão, refração e absorção que ocorre quando um
feixe de luz incide sobre as partículas de um poluente
qualquer, dando lugar à atenuação da intensidade do feixe
incidente, que é proporcional à concentração de poluente.
Selecionaram-se LED e fotodetectores, segundo as
informações dadas nas especificações fornecidas pelo
fabricante. Formaram-se quatro tipos diferentes de Pares
Emissores-Detectores, (Pares E-D), onde cada LED
trabalhava com um fotodetector específico.
As avaliações foram feitas em função dos Pares E-D nas
condições recomendadas pelo fabricante e, selecionaram-se
dois tipos diferentes de Pares E-D, que apresentaram
melhores características físicas, tempo de resposta (11 e
16µs), o nível do sinal gerado pelo fotodetector (entre
2,50V e 3,50V), e estabilidade em uma faixa de temperatura
de 20oC à 30oC.
Para testar o funcionamento dos Pares E-D como sensores de
medição da variação da concentração dos poluentes
particulados atmosféricos foi construída uma maquete
instrumentada com oito Pares (E-D), quatro de cada
tipo dos Pares E-D selecionados previamente. Teve-se
cuidado na disposição física dos Pares E-D para evitar
interferências de luz. Para diminuir o ruído do circuito, a
placa Protoboard foi substituída por uma placa impressa. A
razão sinal/ruído foi de 3,242V/0,020V, (162:1).
Foi desenvolvido um programa especifico no software
LabVIEW, com o propósito de registrar os sinais gerados
pelos fotodetectores a cada 10 µs e armazená-los em uma
base de dados para posterior análise.
A maquete instrumentada e o software de aquisição
representam um sistema de medição para a caracterização da
dispersão dos poluentes particulados atmosféricos.
Para verificar o desempenho da maquete instrumentada e do
software de aquisição, foram feitas simulações de
contaminação ambiental. Utilizando uma máquina geradora de
fumaça, jogou-se fumaça sobre a maquete, foram obtidos
resultados satisfatórios, já que trabalhando com os oito
Pares E-D ativos, conseguiu-se obter 12500 dados por
segundo para cada Par E-D.
Estas quantidades de dados registrados pelo programa feito
no software LabVIEW foram mais que suficientes para a
construção das curvas de caracterização preliminares. / [en] The atmospheric pollution is a latent world-wide problem,
and it is harmful to the health, visibility and climate.
For these factors, several studies and researches have been
developed to characterize the chemical composition
of the pollutants, concentration, size of particles, etc,
with the objective of constructing adjusted instruments for
the control of the air quality, but these instruments are
sophisticated, complicated and very expensive.
This dissertation is a study about the feasibility to use
simple optoelectronic components, such as light emitting
diodes (LED) and optical photo detectors, as sensors for
measuring the variation of the concentration of atmospheric
particulate pollutants in relation to time.
The measurement principle is based on the optic properties
of the light: reflection, refraction and absorption that
occur when a light beam arrives on particles of any
pollutant, taking place the attenuation of the intensity of
the incident beam, which is proportional to the pollutant
concentration.
LED and photo detectors were selected according to
information given in the specifications supplied for the
manufacturer. Four different types of Pairs
formed Emitters-Detectors, (Pairs E-D), where each LED
worked with a specific photo detector.
The evaluations were made in function of the Pairs E-D
according to the recommendation of the manufacturer and two
types different of Pairs E-D were selected, which presented
better physical characteristics, time of response (11
and 16µs), level of the signal generated by the photo
detector, (between 2,50V and 3,50V), and stability in a
range of temperatures between 20oC to 30oC.
To test the functioning of the Pairs E-D as sensors for
measuring of the variation of the concentration of the
atmospheric particulate pollutants. It was
built an instrumented reduced model with eight Pairs E-D
was built, four of each type of the Pairs E-D selected
previously. It was taken care of the physical disposition
of the Pairs E-D to prevent light interferences. To reduce
the noise of the circuit, the Protoboard was substituted by
a circuit board printed. The relation signal/noise was
3,242V/0,020V, (162:1).
A specific program was developed in the software LabVIEW.
The goal was to register the signals generated by photo
detectors at each 10µs, and to store the data for posterior
analysis.
The instrumented reduced model and the software to the data
acquisition represent a system for measurement and the
characterization of the dispersion of the atmospheric
particulate pollutants.
To verify the performance of the instrumented reduced model
and the software for acquisition, simulations of ambient
contamination were made. A FOG machine was used to generate
smoke on the reduced model, The results were satisfactory.
Working with the eight active E-D Pairs, it was possible to
get 12500 data per second for each Pair E-D. This amount of
registered data by the acquisition program in LabVIEW was
enough for the construction of the preliminary curves of
characterization for the E-D Pairs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:3662 |
| Date | 25 June 2003 |
| Creators | MONICA ARI SANO |
| Contributors | MARCOS SEBASTIAO DE PAULA GOMES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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