Sensores de Velocidade

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1 Sensores de Velocidade 1. Dínamo taquimétrico Tacogerador Baseado no princípio do motor de corrente contínua com escovas que funcionam como gerador DC que gera uma tensão proporcional à velocidade angular do seu eixo: φ = φ ( ω.t) 0 cos onde, φ : fluxo magnético variável φ 0 : fluxo magnético ω : velocidade angular t : tempo dφ e = = φ sin( ω. t) 0 dt onde, e: tensão nos terminais da espira φ 0 : fluxo magnético ω: velocidade angular t: tempo 1

2 REVER FOTOACLOPADOR Este se refere ao elemento fotoaclopador e não ao disco perfurado. O disco serve para interromper o feixe de luz gerando pulsos captados pelo fotoaclopador. 2

3 É um sensor analógico de velocidade, utilizado em controle e automação em servomecanismos quando, por exemplo, nas linhas de produção é necessário manter uma velocidade de rotação precisa. As características de um bom dínamo taquimétrico são: - mínimo tempo de resposta, - reversibilidade (constantes de velocidade idênticas qualquer que seja o sentido de rotação), - distorções mínimas relativas à temperatura e a causas mecânicas. 3

4 Constante taquimétrica kt (ou gradiente taquimétrico ou sensibilidade) Exprime a relação entre a tensão de saída nos seur terminais e a velocidade de rotação: kt = E ω 4

5 Características gerais Valor típico para kt: 0,06V/RPM para uma corrente máxima de 250 ma e resistência de carga mínima de 500 Ω. Para uma velocidade máxima de RPM, a sensibilidade é da ordem de 300 V/100 RPM. A tensão de saída não é perfeitamente contínua, gerando pulsos de alta frequência sobrepostos à tensão induzida, devido à comutação e às não-homogeneidades com campo magnético. As escovas (contatos deslizantes) limitam a confiabilidade e aumenta a necessidade de manutenção. Possuem baixa linearidade (>2%), elevada inércia e atrito mecânico. 5

6 Aplicações Medição para controle de velocidade em elevadores prediais Compensação e estabilização em sistemas de regulação de posição Controle de máquinas operatrizes CN. Máquinas rotativas. 6

7 Não é possível exibir esta imagem no momento. 2. Alternador taquimétrico Transdutores de velocidade com saída em corrente alternada 2.1 Bobina piloto Consiste em um imã permanente acoplado ao eixo do motor que se deseja medir a rotação, imerso em uma ou mais bobinas. A tensão de saída Vo tem sua amplitude e frequência proporcionais à velocidade de rotação do eixo. 7

8 2.2 Tacômetro de indução Na configuração da figura, o estator apresenta dois enrolamentos cujos eixos são dispostos a 90º com um dos enrolamentos alimentado por uma tensão alternada : V sin( ωt) Com o motor parado, o sistema comporta-se como um transformador em curto circuito, com tensão de saída igual a zero. Com o motor em rotação, é gerado um f.e.m. nos terminais do enrolamento de saída de mesma frequência de tensão de alimentação e com amplitude que é função da velocidade de rotação do motor. 8

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10 2.3 Bobina pick-up Sensor de velocidade angular com saída em frequência Constituído de um rotor ferromagnético dentado e de um imã permanente envolvido por uma bobina Quando um dente do rotor passa pelo magneto permanente, as linhas de fluxo do magneto são desviadas e passam pelo enrolamento da bobina, induzindo uma força eletromotriz na bobina. É gerado um pulso por dente cuja frequência aumenta com a velocidade. Os valores mínimos e máximos de rotação medidos dependem de aspectos construtivos (habitualmente situam-se entre 100 e RPM) 10

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12 2.4 Acoplador óptico Constituição básica: um disco perfurado conectado ao eixo do motor e um par acoplado por meio de luz Fotoacoplador Constituído de um diodo emissor de luz (LED), que emite luz infravermelha e um fotossensor, cuja ligação óptica é interrompida pelas regiões não perfuradas do disco. Pode ser usado para gerar uma tensão de realimentação proporcional a velocidade do motor em um sistema de loop fechado, substituindo o tacogerador. A frequência dos pulsos pode ser determinada por: n ω f = ( Hz) 60 Onde, f: frequência, n: nº de furos e ω: velocidade do motor (rpm ou ω/60 (rps)) 12

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14 Este sensor faz parte dos transdutores digitais de velocidade. Os pulsos de frequência são enviados a contadores ou aplicados a um conversor de frequência-para-tensão (frequencyto-voltage conversor FVC), cuja saída será uma tensão DC proporcional à frequencia dos pulsos. Outros tipos de transdutores digitais de velocidade: Transdutor fotoelétrico (figura acima) Transdutor com sensores indutivos de aproximação associados a discos metálicos perfurados ou discos não metálicos com circunferências metálicas coladas na periferia. 14

15 Material extraído de: THOMAZINI, DANIEL; ALBUQUERQUE, PEDRO U.B.; Sensores Industriais ; 4a. ed., São Paulo: Ed. Editora Érica,