Sensor à fibra óptica para o monitoramento de eletrólito em baterias de chumbo-ácido.

Abstract

Este trabalho apresenta uma modelagem computacional de dois sensores à fibra óptica com perfil D para monitoramento do eletrólito presente em baterias de chumbo-ácido. O primeiro dispositivo é um sensor multiponto de nível baseado em fibra óptica de plástico com perfis D inseridos em cascata, que pode ser utilizado para realizar medições indiretas do volume do eletrólito. Já o segundo modelo é um sensor monoponto, também baseado em fibra óptica com perfil D, proposto para mensurar variações da concentração de eletrólitos. A modelagem desses dispositivos foi implementada em no software dedicado COMSOL Multiphysics, que é baseado no método dos elementos finitos (FEM). Para o primeiro dispositivo proposto, é apresentado um dispositivo com 10 elementos que atuam como uma régua de nível em uma ´única fibra ´óptica de plástico, capaz de mensurar a altura da coluna de líquido do eletrólito a partir da análise da transmitância na saída do sensor. Já o segundo dispositivo modelado permitiu detectar variações na concentração do eletrólito, com uma resposta linear para uma faixa de detecção de 90 % a 100 %, com sensibilidade de 9,11 dB/%. Adicionalmente, foi implementada no Simulink/MATLAB uma instrumentação optoeletrônica para simular um sistema de aquisição de dados para os dispositivos modelados. Os resultados obtidos apresentam a conversão do sinal óptico para um sinal elétrico de tensão e a recuperação das variáveis de interesse: nível de líquido e concentração.