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TRANSDUTORES Dispositivos que converte uma forma de energia ou quantidade física, em outra. Os Transdutores podem ainda ser dividido em Sensores, que monitoram um sistema, e atuadores que impõem uma ação sobre o sistema.

� O transdutor de entrada (microfone ) converte a energia sonora em energia elétrica. � O transdutor de saída (alto-falante ) converte energia elétrica em energia sonora.

SENSORES Dispositivo elétrico/mecânico/químico que mapeia um atributo do ambiente para uma medida quantitativa.

� Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal.

� Em geral um sensor mede uma característica do ambiente ou espaço em que ele está, e proporciona sinais eléctricos.

� Estes dispositivos simulam os sentidos humanos, principalmente a visão, o tato, a audição e o olfato.

Sensores são utilizados em aplicações que variam desde controle de processos até aplicações para segurança de um operador. Portanto, diversos detalhes devem ser levados em consideração durante o processo de especificação do sensor adequado para cada aplicação. Os Sensores fornecem o equivalente aos olhos, ouvidos, nariz e língua para o microprocessador central, o cérebro. Algumas perguntas podem auxiliar na definição correta do tipo de sensor a ser utilizado: • Qual é o tipo de material a ser detectado? • Onde o sensor será aplicado? • Quais características fundamentais esse sensor deverá possuir? Para a última pergunta deve ser considerado o tipo de sinal que o sensor deverá fornecer (digital ou analógico), o tipo de chaveamento elétrico desse sensor (transistor NF ou NA, dois fios, etc.), a distância de acionamento, ou se deve possuir algumas características

CONTROLADOR ATUADOR PROCESSO

SENSO

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diferenciadas como: alta temperatura, alta pressão, resistência a agentes químicos ou alto grau de proteção, por exemplo. De acordo com a tabela a seguir, é possível ter uma visão geral dos sensores quanto ao tipo e a família.

TIPO DE SINAL DE SAÍDA • Digital: Esse tipo de sensor pode assumir somente dois valores no seu sinal de saída, que podem ser interpretados como 0 (zero) ou 1. • Analógico: O sinal de saída desse tipo de sensor varia ao longo do tempo, assumindo valores dentro de sua faixa de operação. Normalmente, os sinais utilizados são 4...20 mA ou 0...10 V. Esse sinal pode variar de acordo com a distância de acionamento ou com movimento de um atuador, por exemplo.

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A FACE SENSORA É a superfície de onde emerge o campo eléctrico. É importante notar que nos modelos não embutidos, com região sensora lateral, são sensíveis aos materiais à sua volta. DISTÂNCIA DE ACIONAMENTO A distância de acionamento depende da intensidade do campo eletromagnético que depende do tamanho da bobina, portanto não se pode escolher o tamanho do sensor e a distância de acionamento ao mesmo tempo.

DISTÂNCIA SENSORA (S) É a distância em que, aproximando-se o acionador da face sensora, o sensor muda de estado na saída. DISTÂNCIA SENSORA NOMINAL (SN) É a distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo padrão como acionador e não considera as variações causadas pela industrialização, temperatura de operação e tensão de alimentação. É a distância em que os sensores são especificados. DISTÂNCIA SENSORA EFETIVA (SU) Valor influenciado pela industrialização e considera as variações causadas pela temperatura de operação:

DISTÂNCIA SENSORA REAL (SR) Valor influenciado pela industrialização, especificado à temperatura ambiente (20°C) e tensão de operação nominal possui desvio de 20% sobre a distância sensora nominal.

DISTÂNCIA SENSORA OPERACIONAL (SA) É a distância em que seguramente pode-se operar considerando-se todas as variações de industrialização e variação de temperatura.

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HISTERESES Ou carreira diferencial, é a diferença entre a distância de operação (ON) e a distância de não operação (OFF), quando o objeto se afasta da face do sensor. Ela é expressa como uma percentagem da distância de detecção. Sem histereses suficientes um sensor de proximidade comutaria continuamente de ON para OFF ou ‘colar-se-ia' quando há vibração excessiva sobre o objeto. ‒ Esta característica pode ser ajustável com circuitos adicionais no sensor.

REPETIBILIDADE É a capacidade de um sensor, para detectar o mesmo objeto, à mesma distância, em todos os momentos. Ela é expressa como uma percentagem da distância nominal, considerando-se uma temperatura ambiente e uma fonte de tensão de alimentação constante.

FREQUÊNCIA DE COMUTAÇÃO É o número de alterações de estado por segundo realizável em condições padrão. Em termos mais simples é a velocidade relativa do sensor. Quanto aos perfis destes sensores, há dois principais formatos diferentes. Os sensores tubulares (cilíndricos) e os sensores retangulares. As dimensões dos sensores indutivos cilíndricos variam em torno de 3 a 40 mm de diâmetro. Podendo, ou não, possuir rosca externa para a fixação. Já os do tipo dito retangular são encapsulados em dimensões e formatos diversificados, de acordo com os fabricantes.

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TIPOS DE CHAVEAMENTO ENCONTRADOS EM SENSORES

� 3 fios PNP: São sensores com saída a transistor, chaveando o terminal positivo da fonte.

� 3 fios NPN: São sensores com saída a transistor, chaveando o terminal negativo da fonte.

� 2 fios corrente contínua: São sensores alimentados com tensão contínua, que vão ligados em série com uma carga, chaveando quando ocorre a detecção do objeto.

� 2 fios corrente alternada: São sensores alimentados com tensão alternada, que vão ligados em série com uma carga, chaveando quando ocorre a detecção do objeto.

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� 2 fios AC/DC. Com um circuito especial, permite que os sensores AC/DC de 2 fios operem com alimentação e cargas, de corrente AC ou DC, e a proteção contra curto-circuito também é geralmente incluída. Sua queda de tensão e as especificações de corrente de fuga são tipicamente mais elevadas, mas por outro lado, a sua conexão e operação é muito semelhante aos dispositivos DC de 2 fios ou de AC 2 fios.

Vantagens da saída 2-fios AC/DC

� Ligação simples de 2 fios. � Tensão de operação universal de grande alcance. � Tipicamente com proteção de curto-circuito. � A Carga pode estar em qualquer um dos lados das ligações da fonte de alimentação.

Desvantagens da saída 2-fios AC/DC

� Maior queda de tensão e corrente de fuga. � É necessária uma carga para a operação ou teste do sensor. � Poucos modelos disponíveis em comparação com dispositivos de 3 fios DC.

Os sensores PNP são às vezes chamados de "sensores de alimentação" porque eles fornecem energia positiva para a saída. Os sensores NPN são denominados "sensores de aterramento" porque ligam “terra” (massa) á saída.

� NAMUR: Os sensores NAMUR têm função semelhante aos sensores convencionais,

porém não possuem transistor de chaveamento na saída e trabalham em baixa corrente. São usados em ambientes críticos, potencialmente explosivos.

Os sensores namur são dispositivos eletrônicos cuja corrente adsorvida varia na presença de um metal. A diferença entre esses sensores e sensores tradicionais é a ausência de estágios de disparo do amplificador.

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SENSOR DE PROXIMIDADE INDUTIVO

Os sensores indutivos são equipamentos eletrônicos capazes de detectar objetos metálicos (figura 9). Surgiram com o objetivo de substituir as tradicionais chaves “fim de curso”. A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre o sensor e o objeto metálico, não havendo desgaste e aumentando a vida útil de ambas as partes. O princípio de funcionamento é baseado na geração de um campo eletromagnético de alta frequência, desenvolvido por uma bobina em um núcleo de ferrite e um circuito oscilador. Esses sensores podem ser encontrados para instalação faceada ou não faceada no metal. É necessário consultar o data sheet do fabricante para uma instalação correta dos sensores.

VANTAGENS

� Não é afetado pela humidade. � Não é afetado por poeira ou ambientes sujos. � Não depende do movimento de partes (manutenção). � Não é afetado por cores. � Menos dependente do tipo de superfície a sensorear que outras tecnologias. � Não tem zonas cegas

DESVANTAGENS : � Só detectam objetos metálicos. � A distância de operação é mais curta do que noutras tecnologias. � Pode ser afetado por campos eletromagnéticos fortes.

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SENSOR DE PROXIMIDADE CAPACITIVO Sensores capacitivos são sensores que detectam qualquer tipo de massa, portanto são capazes de detectar a presença de objetos plásticos, líquidos, orgânicos e também os metálicos detectados pelos sensores indutivos. A detecção também ocorre sem que haja contato físico e, além de distância e posição, os sensores capacitivos podem medir deformação, espessura, nível em tanques, desgaste ou vibração, por exemplo. O seu princípio de funcionamento é baseado na variação de capacitância, na qual é gerado um campo eletrostático através de um oscilador controlado por capacitor. Quando um objeto é detectado, o valor da capacitância varia ocorrendo o chaveamento. SENSOR DE CAMPO MAGNÉTICO Estes sensores são ativados por campos magnéticos e são adequados especialmente para detecção de pistões em cilindros pneumáticos. Devido ao fato de que campos magnéticos podem penetrar metais não magnetizados, esse tipo de sensor detecta ímãs permanentes instalados em um pistão através do corpo de alumínio do cilindro. CUIDADOS NA INSTALAÇÃO DE SENSORES Relacionamos a seguir os principais cuidados que o utilizador deve observar durante a instalação e operação dos sensores electrónicos de proximidade. A não observação destes itens pode provocar o mau funcionamento e até mesmo um dano permanente no sensor, com a consequente perda da garantia. CONFIGURAÇÃO CORRETA Observar os diagramas de conexões identificando as cores dos fios ou os pinos dos conectores, antes de instalar o sensor evitando principalmente que a saída do sensor seja ligada a rede eléctrica causando uma explosão interna. CABO DE CONEXÃO Evitar que o cabo de conexão do sensor seja submetido a qualquer tipo de esforço mecânico. OSCILAÇÃO Como os sensores são resinados, pode-se utilizá-los em máquinas com movimentos, apenas fixando o cabo junto ao sensor através de braçadeiras, permitindo que só o meio do cabo oscile.