Há algo exótico sobre os semáforos que "sabem" que você está lá: no instante em que você pára, eles mudam! Como eles detectam sua presença?

Alguns semáforos não têm nenhum tipo de detector. Por exemplo, em uma cidade grande, os semáforos podem, simplesmente, operar com temporizadores, ou seja, não importa o dia ou a hora, eles agem como se houvesse muito trânsito. Em muitos subúrbios e estradas dos Estados Unidos, no entanto, os detectores são comuns. Eles podem detectar quando um carro chega no cruzamento, quando muitos estão parados (para controlar o tempo do semáforo) ou quando entraram em uma pista exclusiva para virar (para ativar a luz com seta).

Há todos os tipos de tecnologias para detectar carros, desde lasers até mangueiras de borracha cheias de ar. A técnica mais comum é chamada de loop indutivo. Um loop indutivo é simplesmente uma bobina de fio incrustada na superfície da estrada. Para instalar o loop, eles colocam o asfalto e, em seguida, retornam e fazem um sulco nele com uma serra especial. O fio é colocado no sulco e lacrado com um composto de borracha. É possível ver, normalmente, esses grandes loops retangulares cortados no asfalto, já que a diferença de cor é bem visível.

Os loops indutivos trabalham detectando uma mudança de indutância. Para entender o processo, vamos ver primeiro o que é indutância. A figura a seguir irá ajudar:


O que você vê aqui é uma pilha, uma lâmpada, um enrolamento de fio em torno de um pedaço de ferro e um interruptor. O enrolamento de fio é um indutor.

Se o indutor fosse retirado do circuito, o que se teria seria uma lanterna normal. Você fecha o interruptor e a lâmpada acende. Com o indutor no circuito, como mostrado, o comportamento é completamente diferente. A lâmpada é um resistor (a resistência cria calor para fazer com que o filamento da lâmpada acenda). O fio na bobina tem uma resistência muito menor (é apenas um fio) e, portanto, ao ligar o interruptor espera-se que a lâmpada acenda com pouca intensidade. A maior parte da corrente deveria seguir o caminho de baixa resistência do rolamento. O que acontece em vez disso é que, quando se fecha o interruptor, a lâmpada acende forte e, em seguida, fica mais fraca. Quando você abre o interruptor, a lâmpada acende muito forte e logo se apaga.

O motivo para esse comportamento estranho é o indutor. Quando a corrente começa a fluir na bobina pela primeira vez, a bobina precisa criar um campo magnético. Enquanto o campo está sendo criado, a bobina inibe o fluxo da corrente. Depois que o campo for criado, a corrente poderá fluir normalmente pelo fio. Quando o interruptor for aberto, o campo magnético em torno da bobina mantém a corrente fluindo até que o campo cesse. Essa corrente mantém a lâmpada acesa por um período de tempo, mesmo que o interruptor esteja aberto.

A capacidade de um indutor é controlada por dois fatores:

  • o número de espiras do fio
  • o material envolto pelo rolamento (núcleo)

Colocar ferro no núcleo de um indutor fornece muito mais indutância que o ar ou que qualquer outro material não magnético forneceria. Há dispositivos que podem medir a indutância de uma bobina; a unidade padrão de medida é o henry.

Portanto, vamos supor que você pegue uma bobina de fio de cerca de 1,5 m de diâmetro, contendo cinco ou seis espiras de fio. Você faz alguns sulcos em uma rua e coloca a bobina ali, conecta um medidor de indutância à bobina e vê qual é a indutância. Depois, estaciona um carro sobre a bobina e verifica a indução novamente. Desta vez ela será muito maior devido ao 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 altera a capacidade de 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, sabe que há um carro esperando!

Esses links o ajudarão a aprender mais: