Objetivo do curso
• Qualificar profissional para atuar no segmento da automação para conhecer dispositivos utilizados no processo de manufatura;
• Fazer com que o profissional conheça os dispositivos sensores;
• Capacitar o profissional a programar os controladores lógicos programáveis e suas comunicações.
Sensores
• São dispositivos construídos para detectar a presença ou a passagem de materiais metálicos ou não, por proximidade ou aproximação, sem contato físico;
• Esta detecção é feita pela face sensora do sensor, que ao serem acionados ativam as entradas do controlador lógico programável para a automação da planta industrial;
• As operações indireta alteram suas propriedades, como resistência, capacitância, indutância;
Características fundamentais dos sensores
• Linearidade– É o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física. Quanto
maior , mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo. Os mais utilizados são os lineares, conferindo precisão ao sistema de controle.
• Faixa de atuação– É o intervalo de valores da grandeza em que pode ser usado o sensor, sem
destruição ou imprecisão.
• Histerese– É a distância entre os pontos de comutação do sensor, quando um atuador
dele se aproxima e se afasta.
• Sensibilidade– É a distância entre a face do sensor e o atuador no instante em que ocorre a
comutação.
• Superfície Ativa– É a superfície através da qual o campo eletromagnético de alta freqüência se
irradia no meio externo.
Características fundamentais dos sensores
• Fator de correção– Fornece a redução da distância sensora em presença de materiais
cujas características apresentam desvios em relação ao ferro Fe 360 (definido pela ISO 630).
• Frequência de comutação– Corresponde à quantidade máxima de comutações por segundo.
Transdutores utilizados em processo, Sensores utilizados em manufatura
• Distância Sensora– Distância em que aproximando-se o acionador da face sensora, o
sensor muda o estado da saída.
• Distância Sensora nominal– 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.
Visão Geral das famílias de sensores e seus princípios ativos
SENSORES
FAMÍLIA TIPO PRINCIPIO DE
FUNCIONAMENTO
INDUTIVOS PROXIMIDADE
Geração de campo
eletromagnético em alta
frequencia.
CAPACITIVOS PROXIMIDADE
Geração de campo
eletromagnético desenvolvido
por oscilação.
ÓPTICOS
DIFUSÃO
Transmissão e recepção de
luz infravermelha que pode
ser refletida ou interrompida
por um objeto a se detectadoRETROREFLEXIVO
BARREIRA
ULTRA-SÔNICO
DIFUSÃO
Transmissão ou recepção de
ondas sonoras que pode ser
refletida ou interrompida
por um objeto a ser
detectado.
REFLEXIVO
BARREIRA
Sensores indutivos
• Geração de um campo eletromagnético de alta frequência, que é desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face sensora.
• Vem substituir os fim de curso, não há contato físico.
Zona livre na montagem em metal
• FACE SENSORA– É a superfície onde emerge o campo eletromagnético.
• DISTÂNCIA SENSORA (S)– É a distância em que aproximando-se o acionador da face sensora, o
sensor muda o estado da saída.
• DISTÂNCIA SENSORA NOMINAL (Sn)– É a distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo padrão como
acionador. É o valor em que os sensores de proximidade são especificados. Como utiliza o alvo padrão metálico, a distância sensoranominal informa também a máxima distância que o sensor pode operar.
Características fundamentais de um sensor indutivo
• DISTÂNCIA SENSORA OPERACIONAL (So)– É a distância em que seguramente pode-se operar, considerando-se
todas as variações de industrialização, temperatura e tensão de alimentação.
– S0 = Fr x 0,8 x Sn
• FATORES DE REDUÇÃO– São fatores que devem ser aplicados em função do tipo de sensor e
atuador que por sua vez pode ter alta ou baixa permeabilidade magnética, influenciando na distância de atuação do dispositivo.
Tabela do fator de redução
INFLUÊNCIA DO ATUADOR
A distância sensora operacional varia ainda com o tipo de metal, ou seja, é especificada para o ferro ou
aço e necessita ser multiplicada pelo fator de redução.
HISTERESE
É a diferença entre o ponto de acionamento (quando o alvo metálico aproxima-se da face sensora) e o
ponto de desacionamento (quando o alvo afasta-se do sensor). Este valor é importante, pois garante uma
diferença entre o ponto de acionamento e desacionamento, evitando que em uma possível vibração do
sensor ou acionador, a saída oscile.
Sensores indutivos faceados (Blindados)
• Quando faceados concentra-se mais o campo magnético;
• Deste modo aumenta-se a precisão, a direcionalidade e a distância de operação do sensor.
Vantagens e desvantagem dos
sensores de proximidade indutivo
• Vantagens– Não são afetados por poeira ou ambientes que contenham
sujeiras;
– Não são prejudicados pela umidade;
– Não possuem partes móveis nem contatos mecânicos;
– Não são dependentes da cor do objeto alvo.
• Desvantagens– Somente detectam objetos metálicos;
– A distância sensora é menor que em outras tecnologias de sensores de proximidade;
– Podem ser afetados por fortes campos eletromagnéticos.
Sensores capacitivos
• A capacitância depende da área das placas A, da constante dielétrica do meio, εr, e da distância entre as placas, d:
• C = εr A/d
• Basea-se na geração de um campo elétrico, no qual faz a variação de um capacitância no próprio sensor alterando a constante dielétrica deste capacitor.
Fator de redução para sensores capacitivos
• Será de acordo com um dado tamanho do objeto alvo;
• Determinado segundo a constante dielétrica do material do alvo;
• Desta forma, deve-se multiplicar a distância sensorainformada por um fator de redução, que varia segundo o tipo de material do alvo.
Materiais com grande constante dielétrica podem ser detectados por barreiras
• Quando o outro elemento tem uma constante dielétrica pequena;
Sensores faceados (Blindados)
• São modelos cilíndricos ou retangulares;• Indicados para detecção de materiais de
constante dielétrica baixa (difícil de detectar), devido à concentração de seu campo eletrostático altamente concentrado;
• São mais suscetíveis à comutação falta devido à acumulo de sujeira ou umidade na face ativa do detector;
• Os não faceados são recomendados para aplicações para detecção do nível de líquido por meio de um suporte plástico.
Sensores não faceados
• São modelos cilíndricos (invólucro de plástico);
• Podem detectar material isolante ou condutor;
• Detecção de material a grande distância;
• Detecção de material condutor através de uma parede isolante;
• Detecção de um material não condutor colocado sobre ou diante de uma peça metálica aterrada.
Vantagens e desvantagens dos sensores capacitivos
• Vantagens– Detectam metais e não metais, líquidos e sólidos;
– Podem detectar “através” de certos materiais com densidade menor que o objeto a ser detectado;
– Dispositivos de estado sólido que têm longa vida útil.
• Desvantagens– Pequena distância sensora (uma polegada ou menos)
que varia de acordo com o material a ser detectado;
– Muito sensível a fatores ambientais (umidade); pode afetar a distância sensora.
Sensores ópticos
• Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelha, que pode ser refletida ou interrompida pelo objeto a ser detectado;
• Os mesmos devem conter um emissor e um receptor, a luz gerada pelo emissor deve atingir o receptor com intensidade suficiente para fazer com que o sensor comute sua saída.
Sensor de barreira
• Duas unidades separadas RX e TX;• Boa resposta quando o objeto a ser detectado não é
transparente;• Operam a longa distância;• Boa opção para ambiente empoeirado ou sujo;• Desvantagem é a necessidade de uma instalação elétrica
tanto no emissor quanto no transmissor.• Desvantagem de ser mais caro devido a necessidade de
duas unidades;• Desvantagem de necessitar de alinhamento;• Vantagem de poder trabalhar em ambiente sujo e de alta
confiabilidade.
Sensor óptico por reflexão difusa
• O transmissor e o receptor são montados na mesma unidade, sendo que o acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.
Características dos sensores reflexão difusa
• São mais convenientes nas diversas aplicações, devido ao TX e RX estarem no mesmo sensor;
• Geram bons resultados com alvo transparente ou que tenha baixa reflexibilidade (superfícies rugosas ou escuras;
• Sensor tem mais alcance para objetos com superfícies claras em comparação com as escuras.
Vantagens e desvantagens
• Vantagens– Não é necessário um refletor;– Dependendo do ajuste, diferentes objetos podem ser
detectados;– Os objetos podem ser translúcidos, transparentes ou
opacos e mesmo assim uma porcentagem da luz é refletida.
• Desvantagens– Para menores distâncias é requerida menor reflexão
das superfícies dos materiais;– Para maiores distâncias, maiores taxas de reflexão são
necessárias.
Sensor óptico retrorreflexivo
• O transmissor e o receptor são montados em uma única unidade;
• O feixe de luz chega ao receptor após a incidência em um espelho e o acionamento da saída ocorre quando o objeto interrompe o feixe;
• O objeto a ser detectado pode deixar passar uma baixa intensidade luminosa desde que o limiar de detecção seja atingido conforme observa-se na figura da próxima transparência.
Vantagens e desvantagens dos sensores ultrassônicos
• Vantagens– Podem detectar objetos a distâncias de até 15m;– Têm uma resposta que independe da cor da superfície ou
reflexibilidade óptica do objeto.
• Desvantagens– Devem ser colocados perpendicularmente ao objeto a ser
detectado para que a distância sensora seja especificada;– Têm mínima distância sensora;– Mudanças no ambiente como temperatura, pressão, umidade e
turbulência no ar podem afetar a performance do sensor;– Objetos com pouca densidade, como espuma e roupas, tendem
a absorver a energia e podem causar dificuldades para detecção a longas distâncias.
Top Related