Como um semáforo detecta que um carro parou e está esperando o semáforo mudar?

  • Peter Tucker
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-Há algo de exótico nos semáforos que "sabem" que você está lá - no instante em que você para, eles mudam! Como eles detectam sua presença?

Algumas luzes não têm nenhum tipo de detector. Por exemplo, em uma cidade grande, os semáforos podem simplesmente operar com temporizadores - não importa a hora do dia, haverá muito tráfego. Nos subúrbios e nas estradas rurais, entretanto, os detectores são comuns. Eles podem detectar quando um carro chega a um cruzamento, quando muitos carros estão empilhados em um cruzamento (para controlar o comprimento do semáforo) ou quando os carros entram em uma faixa de conversão (para ativar a seta).

Existem todos os tipos de tecnologias para detectar carros - tudo, desde lasers a mangueiras de borracha cheias de ar! De longe, a técnica mais comum é a laço indutivo. Um loop indutivo é simplesmente uma bobina de fio embutida na superfície da estrada. Para instalar o loop, eles colocam o asfalto e depois voltam e fazem um sulco no asfalto com uma serra. O fio é colocado na ranhura e selado com um composto de borracha. Muitas vezes você pode ver esses grandes loops retangulares cortados no pavimento porque o composto é óbvio.

Os loops indutivos funcionam detectando uma mudança de indutância. Para entender o processo, vamos primeiro ver o que é indutância. A ilustração nesta página é útil.

O que você vê aqui é uma bateria, uma lâmpada, uma bobina de fio em torno de um pedaço de ferro (amarelo) e um interruptor. A bobina de fio é um indutor. Se você leu Como funcionam os eletroímãs, também reconhecerá que o indutor é um eletroímã.

Se você fosse tirar o indutor deste circuito, então o que você tem é uma lanterna normal. Você fecha o interruptor e a lâmpada acende. Com o indutor no circuito conforme mostrado, o comportamento é completamente diferente. A lâmpada é um resistor (a resistência cria calor para fazer o filamento da lâmpada brilhar). O fio na bobina tem resistência muito menor (é apenas fio), então o que você esperaria ao ligar o interruptor é que a lâmpada brilhasse muito fracamente. A maior parte da corrente deve seguir o caminho de baixa resistência através do loop. Em vez disso, o que acontece é que, quando você fecha o interruptor, a lâmpada acende intensamente e depois fica mais fraca. Quando você abre o interruptor, a lâmpada acende muito forte e depois apaga rapidamente.

O motivo desse comportamento estranho é o indutor. Quando a corrente começa a fluir na bobina, a bobina quer construir um campo magnético. Enquanto o campo está crescendo, a bobina inibe o fluxo de corrente. Uma vez que o campo é construído, a corrente pode fluir normalmente através do fio. Quando a chave é aberta, o campo magnético ao redor da bobina mantém a corrente fluindo na bobina até que o campo entre em colapso. Esta corrente mantém a lâmpada acesa por um período de tempo, mesmo que o interruptor esteja aberto.

o capacidade de um indutor é controlado por dois fatores:

  • O número de bobinas
  • O material em que as bobinas são enroladas (o núcleo)

Colocar ferro no núcleo de um indutor dá a ele muito mais indutância do que o ar ou qualquer outro núcleo não magnético. Existem dispositivos que podem medir a indutância de uma bobina, e a unidade de medida padrão é o Henry.

Então ... Digamos que você pegue uma bobina de fio de talvez 5 pés de diâmetro, contendo cinco ou seis voltas de fio. Você corta alguns sulcos em uma estrada e coloca a bobina nos sulcos. Você conecta um medidor de indutância à bobina e vê qual é a indutância da bobina. Agora você estaciona um carro na bobina e verifica a indutância novamente. A indutância será muito maior por causa do grande objeto de aço posicionado no campo magnético do loop. O carro estacionado sobre a bobina está agindo como o núcleo do indutor, e sua presença muda a indutância da bobina.

Um sensor de semáforo usa o loop da mesma maneira. Ele testa constantemente a indutância do loop na estrada e, quando a indutância aumenta, ele sabe que há um carro esperando!

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