Sensores e Transdutores - XC 201 -

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1 T e c n o l o g i a Sensores e Transdutores - XC Os melhores e mais modernos MÓDULOS DIDÁTICOS para um ensino tecnológico de qualidade.

2 Sensores e Transdutores - XC INTRODUÇÃO Sensores e transdutores são os sentidos das máquinas, através dos quais elas vêem, ouvem e cheiram o mundo. Sensores permitem transformar informações do mundo real e grandezas físicas diversas em algo que os circuitos eletrônicos conseguem entender: tensões e correntes elétricas. O conhecimento dos diversos tipos de sensores, bem com o entendimento de suas principais características, é fundamental para automação eletrônica, sendo uma das matérias básicas dessa área do conhecimento. O kit XC201 Sensores e Transdutores têm o objetivo de colocar o aluno em contato com as mais diversas tecnologias de sensores analógicos e digitais, permitindo explorar duas características de operação. Em sua configuração básica, o kit conta com mais de 20 sensores industriais reais de última tecnologia, objetivando o contato com a realidade da indústria. As informações fornecidas por esses sensores podem ser analisadas no próprio kit, que possui uma série de conversores e sinalizadores e um indicador universal multifunção, ou através de conexão com um PLC (kit XC103 - Controladores Lógicos Programáveis) ou kits de microcontroladores. O material didático que acompanha o kit é divido em duas partes: teoria e prática. A Apostila teórica trata dos princípios de funcionamento e principais características de sensores. São abordados sensores de temperatura (PTC, NTC, PT100, Termopares), Óticos (LDR, fotoelétricos de diversos tipos, sensor de cor, sensor de fibra-óptica), Indutivos (analógico e digital), Capacitivo (analógico e digital), Encoders, dentre outros tipos de sensores (Pressão, Namur, Umidade e temperatura do ar, Vazão, Nível, Ultrassom, Gás, Ampola de mercúrio, Magnéticos (reed switch), Fins de curso, etc...). O Caderno de Experiências trás exercícios práticos a serem realizados com todo os sensores e equipamentos do kit, além de questões teóricas relacionadas à teoria.

3 CARACTERÍSTICAS 1. Rack: 1.1. Estrutura fabricada em alumínio anodizado com acabamentos em PVC Azul Painéis frontais dos módulos com pintura epóxi e serigrafia com simbologia dos sensores Os sinais dos módulos são acessados através de bornes de pinos banana (2mm) 1.4. Possui uma posição do painel para conexão de módulos de sensores opcionais, sem necessidade de uso de ferramenta. 2. Fontes 2.1. Alimentação do kit: 110/220Vac 2.2. Saída protegida de 24Vdc/1A Fontes ajustáveis de tensão de 0 a 10Vdc Fontes ajustáveis de corrente de 4 a 20 ma 3. Acionamentos Botões de acionamento de segurança Chaves pulsadoras, sendo 2 NA (verde) e 2 NF (vermelha) 4. Instrumentação 4.1. Módulo Indicador universal Display LCD gráfico Chaves direcionais para configuração de opções Apresentação simultânea de até 10 medidas na tela Entrada analógica 0 a 10 V (voltímetro); Memorização de medida Saídas digitais Acionadas conforme a medida atual for maior ou menor que a medida armazenada Leitura de sensores termopares, dos tipo J e K; Apresentação de temperatura medida ou da tensão gerada Leitura de sensores tipo PT100; Apresentação de temperatura medida ou resistência; Leitura de temperatura ambiente Contadores/Frequencímetros independentes Operação como contador: contagem máxima de 9999 pulsos, entrada Clear (zera a contagem) Operação como frequêncímetro: freqüência máxima de 9999 Hz

4 CARACTERÍSTICAS 4.2. Buzzer piezelétrico 4.3. Módulo conversores Gerador PWM com freqüência e duty-cicle ajustáveis Entradas de 0 a 10Vdc Faixa de freqüência: 100Hz a 10kHz Ajuste de duty-cycle (tempo em alto): 0 a 100% do período Conversor A/D de 10 bits, com indicação por LED's com chave seletora de código binário ou barra gráfica Conversor freqüência/tensão; Saída de 0 a 10Vdc proporcional a tensão de entrada Freqüência máxima de 10kHz Módulo Amplificadores Operacionais amplificadores diferenciadores com ganho ajustável Ganho variando de 1 a infinito (modo comparador) 5. Sensores: 5.1. Sensores digitais Ópticos Sensor de barreira com emissor e receptor; Sensor de barreira óptica com elemento reflexivo; Sensor difuso; Sensor indutivo digital; Sensor capacitivo digital; 5.2. Sensores de temperatura; Sensor de temperatura termopar tipo J; Sensor de temperatura termopar tipo k; Sensor de temperatura PT Resistência controlada através de relé de estado sólido para aquecimento dos sensores Sensores e resistência acoplados a um bloco de alumino, com limite de segurança de temperatura máximo de aprox. 70ºC, 5.3. Termo-higrômetro Sensor de tempera e umidade do ar Saídas analógicas (0 a 10VDC) Temperaturas de 0 a 80º C Umidade relativa de 0 a 100º C Encoders Encoder rotativo, com motor DC com velocidade variável; Encoder linear (graduado), com chaves fim de curso; Movimentado manualmente ou através de acionamento de motor de passo com driver e indicação luminosa do acionamento dos enrolamentos.

5 CARACTERÍSTICAS 5.5. Sensor analógico de pressão Saída analógica (0 a 10Vdc), com topo de escala em 40kPA Com acionamento pneumático manual para ensaio; Manômetro 6. Módulo de conexões 6.1. Ligação entre 24 bornes e conector DB Permite fácil conexão com kit XC103 PLC através de cabo DB25/DB Cabos para experimentos 7.1. Cabos tipo banana-banana, em diversas cores e tamanhos, nas quantidades necessárias para a realização das experiências. Opcionais 1. Módulo sensores analógicos (para identificação de peças) 1.1. Sensores ópticos analógicos detectores de cor verde e vermelha; 1.2. Sensor indutivo analógico; 1.3. Sensor capacitivo analógico; 2. Sensor de gás; 2.1. tipo filamento aquecido. 3. Sensor de fumaça; 3.1. modulo de sensor de fumaça óptico com câmara escura. 4. Sensor de deslocamento 4.1. com ampola de mercúrio montado a em um dispositivo inclinável. 5. Sensor de efeito Hall 5.1. Imã fixo em eixo de motor acionando o sensor de efeito Hall 1.1 Características detalhadas 1. Rack: 1.1. Estrutura em perfilado de alumínio anodizado reforçado de 30x60mm Painéis frontais dos módulos em chapa alumínio de 1,2mm de espessura.com pintura epóxi azul e serigrafia com simbologia dos sensores. 2. Sensores: 2.1. Sensores digitais Ópticos Sensor de barreira com emissor e receptor; Alimentação: 10 a 30 VDC Comsumo: < 30mA Distância sensora: 0,035mm a 3,5m Tipo de saída: PNP Sensor de barreira óptica com elemento reflexivo; Alimentação: 10 a 30 VDC

6 CARACTERÍSTICAS Comsumo: < 30mA Distância sensora: 0,035mm a 3,5m Tipo de saída: PNP Sensor difuso; Alimentação: 10 a 30 VDC Comsumo: < 30mA Distância sensora: ajustável de 10mm a 250mm Tipo de saída: PNP Sensor indutivo digital; Alimentação: 10 a 30 VDC Comsumo: < 10mA Distância sensora: 12mm Tipo de saída: PNP Sensor capacitivo digital; Alimentação: 10 a 36 VDC Comsumo: < 24VDC Distância sensora: ajustável de 0 a 12mm Tipo de saída: PNP 2.2. Sensores de temperatura; Sensor de temperatura termopar tipo J; Sensor de temperatura termopar tipo k; Sensor de temperatura PT Termo-higrômetro Sensor de tempera e umidade do ar Alimentação: 15 a 30 VDC Comsumo: 6mA Faixa de operação de temperatura: 0 a 80ºC Saída de temperatura: 1V/10ºC Faixa de operação de umidade: 1 a 99% Saída de umidade: 1V/10%RH 2.4. Encoders Encoder rotativo Encoder Distancia sensora fixa em 5mm; Alimentação de 5 a 24 VDC Consumo: 24VDC Tipo de saída: Open Colector Disco com 24 furos (24 pulsos por volta) Encoder linear (graduado), com chaves fim de curso;

7 CARACTERÍSTICAS Encoder Distancia sensora fixa em 5mm; Alimentação de 5 a 24 VDC Consumo: 24VDC Tipo de saída: Open Colector Motor de passo: Torque máximo: 3,48 kgf.cm (0,348 N.m) Consumo: 1,2A por fase Ângulo de passo: 1,8º/passo (modo full step) 2.5. Sensor analógico de pressão Saída analógica (0 a 10Vdc), com topo de escala em 40kPA Manômetro com top de escala em 40kPA. Opcionais 6. Módulo sensores analógicos (para identificação de peças) 6.1. Para todo os sensores (detectores de cor verde e vermelha, indutivo analógico e capacitivo analógico): Alimentação: 10 a 30 VDC Saídas: 0 a 10VDC 7. Sensor de gás; 7.1. Alimentação: 12/24VDC 7.2. Consumo (repouso): 40 a 45mA 7.3. Tempo de ativação: <1s 7.4. Densidade de operação: 0,05 a 0,3% de gás no ar ambiente 8. Sensor de fumaça; 8.1. modulo de sensor de fumaça óptico com câmara escura. 9. Sensor Ultrassom 9.1. Alimentação: 20 a 30 VDC 9.2. Comsumo: < 25mA 9.3. Distância sensora: 13mm a 250mm 9.4. Tipo de saída: PNP 10. Sensor de deslocamento com ampola de mercúrio montado a em um dispositivo inclinável. 11. Sensor de efeito Hall Imã fixo em eixo de motor acionando o sensor de efeito Hall Sensor Hall de três fios, saída a tensão Velocidade de chaveamento acima de 1kHz

8 COMPOSIÇÃO DO KIT 1.1 Pacote Básico Raque vertical Módulos de instrumentação Módulo de acionamentos Sensores principais: o Sensor óptico de barreira com emissor e receptor; o Sensor óptico de barreira óptica com elemento reflexivo; o Sensor óptico difuso; o Sensor indutivo digital; o Sensor capacitivo digital; o Sensor de temperatura termopar tipo J; o Sensor de temperatura termopar tipo k; o Sensor de temperatura PT100. o Resistência controlada para aquecimento dos sensores. o Sensores e resistência acoplados a um bloco de alumino, com limite de segurança de temperatura máximo de aprox. 70ºC, o Termo-higrômetro(tempera e umidade do ar) o Encoder rotativo, com motor DC com velocidade variável; o Encoder linear (graduado), com chaves fim de curso; o Sensor analógico de pressão Módulo de conexões Cabos para experiências Cabo de alimentação CD contendo o Apostila Teória o Caderno de Experiências o Manuais dos sensores e do kit. 1.2 Opcionais Módulo sensores analógicos (para identificação de peças) Sensor de gás; Sensor de fumaça; Sensor de deslocamento Sensor de efeito Hall

9 MATERIAL DIDÁTICO 1.1 Conteúdo teórico 1. Introdução aos Sensores 1.1. Atuadores 1.2. Sensores 1.3. Tipos de sinais de saída Analógicos Sinais discretos Sinais digitais 1.4. Transdutores 1.5. Transmissores 1.6. Controladores de Processos 2. Características dos Sensores Industriais 2.1. Sensibilidade 2.2. Retibilidade 2.3. Exatidão 2.4. Precisão 2.5. Linearidade 2.6. Alcance (range) 2.7. Estabilidade 2.8. Velocidade de resposta 2.9. Freqüência de Comutação Distância de Comutação (S) Distância Normal de Comutação (SN) Distância de Comutação de Trabalho (AS) Distância de Comutação de Operação Zona Morta Tempo Morto Resolução Histerese Carga do Instrumento Consumo de Corrente Corrente de Fuga 3. Tipos de Saídas para Sensores Digitais 3.1. NPN 3.2. PNP 3.3. CA a dois fios 3.4. Corrente contínua Namur 4. Tipos de Saídas para Sensores Analógicos 5. PWM 6. Conversão Freqüência-Tensão 7. Sensores de Contato Físico (mecânicos) 8. Sensores tipo Reed-Switch 9. Sensores Indutivos 9.1. Sensor Indutivo Analógico 10. Sensores Capacitivos Sensor Capacitivo Analógico

10 MATERIAL DIDÁTICO 11. Sensores Ópticos Sensor Óptico por Retro-Reflexão Sensor Óptico por Transmissão (Barreira) Sensor Óptico por Reflexão Difusa LDR Fibras Ópticas Sensores de Cor 12. Encoders Encoder Incremental Encoder Incremental com Condução Elétrica Encoder Incremental por Transmissão de Luz Encoder Absoluto Enconder Linear Encoder Linear Magnético Encoder Linear por Transmissão de Luz 13. Sensores de Temperatura Termistores PTC NTC PT Par Bimetálico Termopares Termopar tipo T Termopar tipo J Termopar tipo E Termopar tipo K Termopar tipo S - R Termopar tipo B Termopar tipo N 14. Sensor de Pressão Sensor de Pressão Absoluta Sensor Gauge Pressostato 15. Sensor de Umidade e Temperatura do Ar Termo-Higrômetro 16. Sensores de Vazão Placa de Orifício Tubo de Venturi Tubo de Pitot Sensores de vazão por turbinas Medidores de vazão magnéticos Engrenagens Ovais 17. Sensores de Nível 18. Sensor de Gás Sensores Eletroquímicos Sensores Infravermelhos 19. Referências Bibliográficas

11 MATERIAL DIDÁTICO 1.2 Experiências 1. Princípios de sensores 2. Características de sensores 3. PMW Modulação por largura de pulso 4. Sensores de contato e reed switch 5. Sensores indutivos 6. Sensores capacitivos 7. Sensores ópticos digitais 8. Sensores ópticos analógicos de cor 9. Encoder linear e angular 10. Sensores de temperatura Parte Sensores de temperatura Parte Sensores de pressão 13. Sensor de temperatura e umidade do ar 14. Sensor ultrassom 15. Sensor de gás

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