CURSO DE INSTRUMENTAÇÃO. Sensores de Proximidade Digitais. Cedtec 2007/2

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1 CURSO DE INSTRUMENTAÇÃO Sensores de Proximidade Digitais Cedtec 2007/2 Sem equivalente na Apostila 1 Pressão e Nível SENSORES EM GERAL De maneira geral, sensor é a parte do sistema de medidas que responde pela grandeza física a ser medida, ou seja, o sensor pode ser visto como a parte sensitiva do transdutor, que se completa, em muitos casos, com um circuito eletrônico para a geração do sinal elétrico. O sensor pode gerar sinais do tipo somente analógico ou somente digital. Exemplos Os termopares (temperatura), strain gauges (força), e sensores de proximidade (distância). 1

2 CLASSE DE PROTEÇÃO DOS SENSORES Os sensores são classificados segundo o grau de proteção, conforme norma IEC 529. O grau de proteção do sensor é função de seu ambiente de trabalho na indústria. SENSORES PROXIMIDADE CHAVE FIM-DE-CURSO São os dispositivos mais antigos utilizados para detecção de posição. Basicamente, a chave fim-de-curso tem um atuador que é acionado pelo objeto a ser detectado, que por sua vez atua um contato elétrico que irá enviar a informação da presença do objeto no sensor (uso de uma lâmpada por exemplo). A grande desvantagem desse sensor é a necessidade de contato mecânico com o objeto a ser detectado, porém trata-se de um sensor de baixo custo. Chave fim de curso com corpo metálico e capa plástica. Com 1 contato NA e 1 contato NF com capacidade de 5A/250VCA. Dimensões 28 x 25 x 82,5mm. 10 modelos de atuadores. Dimensões: 28 x 25 x 82,5mm 2

3 SENSORES PROXIMIDADE CHAVE FIM-DE-CURSO DESVANTAGENS DESSES SENSORES Sua grande desvantagem é sem dúvida a necessidade de contato mecânico entre o objeto a ser detectado e o sensor, o que provoca falhas e quebras do mesmo; Como o sensor é constituído por partes e é desmontável, temos sempre a possibilidade de inserção de poeira e umidade dentro do corpo do mesmo com o passar do tempo; Esse sensor não pode ser usado para freqüências de chaveamento muito altas pois danificaria o sensor facilmente; Ocorrência de centelhamento nos contatos elétricos do sensor reduz a vida útil do mesmo se comparado a vida de outros sensores. VANTAGENS DESSES SENSORES São de muito baixo custo; São muito confiáveis em sua operação; Grande disponibilidade de modelos diferentes no mercado, permitindo a escolha mais adequada para a aplicação desejada. SENSORES PROXIMIDADE MAGNÉTICOS REED Os sensores magnéticos reed são compostos de duas partes, uma ampola reed encapsulada em invólucro plástico e um ímã. Quando o ímã se aproxima da ampola, o contato da ampola se fecha, acusando a detecção do alvo. Nesse caso, o ímã deve estar colado no alvo que se deseja detectar. 3

4 SENSORES PROXIMIDADE MAGNÉTICOS REED A ampola normalmente constitui-se de dois terminais condutores de eletricidade, um encapsulamento em plástico com gás inerte dentro do encapsulamento e duas paletas flexíveis e magnetizáveis. Pode ser encontrada facilmente em casas de componentes eletrônicos e possui baixo custo. 4

5 SENSORES DE PROXIMIDADE INDUTIVOS Os sensores de proximidade indutivos funcionam gerando um campo eletromagnético à sua frente. Eles consistem de uma bobina sobre um núcleo de ferrite, um oscilador, um circuito de disparo de sinais de comando e um circuito de saída. Quando um objeto-alvo metálico ferroso ou não-ferroso penetra no campo um circuito eletrônico gera um sinal de comando para o circuito de saída, acusando a presença do alvo. Esse sensor detecta apenas objetos metálicos de maneira digital. Existem sensores indutivos que fazem detecção analógica também, com sinal de saída 4 a 20 ma ou 0 a 20 ma. 5

6 SENSORES DE PROXIMIDADE CAPACITIVOS Eles funcionam gerando um campo eletrostático criado por um oscilador controlado por capacitor e detectam mudanças neste campo causadas por um alvo que se aproxima da face ativa. Consistem em uma ponta capacitiva, um oscilador, um retificador de sinal, um circuito de filtragem e um circuito de saída. Quando o objeto a ser detectado aproxima-se da face sensora ele ativa o circuito oscilador e conseqüentemente o circuito de saída, fazendo com que o sensor acuse a presença do alvo. Esse sensor pode detectar qualquer objeto (metal, madeira, papelão, borracha, plástico, água, vidro, orgânico, etc) de maneira digital. SENSORES DE PROXIMIDADE ÓPTICOS Sensor tipo Barreira ou Feixe Transmitido O emissor e o receptor ficam em corpos separados, dispostos opostamente um ao outro. O alvo deve interromper o feixe de luz entre o emissor e o receptor para proporcionar a detecção. São muito usados quando se necessita manter a segurança de um perímetro, como muros de casas ou de pontos comerciais. 6

7 SENSORES DE PROXIMIDADE ÓPTICOS Sensor tipo Retro - Reflexivo O emissor e o receptor ficam juntos no mesmo encapsulamento, sendo que um espelho prismático ou fita reflexiva faz a reflexão do raio de luz. O alvo deve interromper o feixe de luz entre o emissor e o receptor para proporcionar a detecção. Muito usado em portas de elevadores de edifícios comerciais para fins de segurança. SENSORES DE PROXIMIDADE ÓPTICOS Sensor tipo Difuso - Refletido O emissor e o receptor ficam juntos no mesmo encapsulamento, sendo que a luz emitida deve ser refletida no próprio alvo, retornando apenas uma parcela até a unidade receptora do sensor. Nesse caso, o sensor faz a detecção quando ocorre a iluminação do fototransistor no receptor. São muito usados em portas automáticas de shoppings center por exemplo. 7

8 DIAGRAMA ELÉTRICO DOS SENSORES Sensor Digital tipo PNP O sensor digital tipo PNP, quando atuado disponibiliza em sua saída um sinal de + Vcc para funcionar a carga. Logo, nos sensores tipo PNP a carga deve ter o ponto comum ligado no 0 Vcc da fonte para funcionar corretamente. DIAGRAMA ELÉTRICO DOS SENSORES Sensor Digital tipo NPN O sensor digital tipo NPN, quando atuado disponibiliza em sua saída um sinal de 0 Vcc para funcionar a carga. Logo, nos sensores tipo NPN a carga deve ter o ponto comum ligado no + Vcc da fonte para funcionar corretamente. 8

9 DIAGRAMA ELÉTRICO DOS SENSORES Sensor Digital tipo Namur Semelhante aos sensores convencionais o sensor Namur diferencia-se apenas por não possuir o estágio de saída com um transistor de chaveamento. Aplicado tipicamente em atmosferas potencialmente explosivas de indústrias químicas e similares, com barreiras de segurança intrínseca. O sensor Namur consome uma corrente menor ou igual a 3mA quando desacionado. Com a aproximação de um alvo a corrente de consumo cai abaixo de 1mA quando alimentado por um circuito de 8V e impedância de 1KΩ. DIAGRAMA ELÉTRICO DOS SENSORES Sensores Ligados em Série Se ligarmos os sensores em série, todos os sensores ligados deverão acionar para que tenhamos o acionamento da carga. Sensores Ligados em Paralelo Se ligarmos os sensores em paralelo, quaisquer dos sensores que acionar fará com que tenhamos o acionamento da carga. 9

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