Comandos Eletro-eletrônicos SENSORES Prof. Roberto Leal Sensores Dispositivo capaz de detectar sinais ou de receber estímulos de natureza física (tais como calor, pressão, vibração, velocidade, etc.), utilizado em sistemas de controle, de aviso, de sondagem, entre outros. O termo sensor é utilizado para designar sistemas conversores de uma energia não elétrica em energia elétrica. O sensor deverá interagir com o processo a medir sem alterar as condições a determinar e emitir para o exterior um sinal elétrico de saída proporcional (analógico) ou não (digital) ao valor medido. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 2 1
Tipos de Sensores Existem vários tipos e modelos de sensores que variam conforme o objeto de monitoramento. 1. Indutivo 2. Capacitivo 3. Fotoelétrico 4. Magnético 5. Pressão ou toque 6. Encoders 7. Outros... 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 3 5. Sensor de Proximidade Indutivo São componentes eletrônicos capazes de detectar a aproximação de objetos metálicos (ou com características metálicas) sem a necessidade de contato físico entre sensor e o acionador. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 4 2
5. Sensor de Proximidade Indutivo Princípio de funcionamento Com o auxílio de um oscilador, formado por bobinas que constituem a face sensível de detecção, onde é criado um campo eletromagnético alternado de alta freqüência. Logo que um objeto com propriedades ferromagnéticas é colocado em frente à face do sensor, as correntes induzidas no objeto pelo campo magnético provoca uma carga adicional que altera a amplitude das oscilações. Como resultado ocorre uma variação na tensão de saída do oscilador. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 5 5. Sensor de Proximidade Indutivo Características do sinal elétrico de saída de um sensor indutivo: 1. Saídas de contato NA ou NF. Nesse caso existe limite de distância do detector ao alvo entre 0,6 a 60 mm, geralmente. Isso variará do tipo de sensor e características ferromagnéticas do alvo; 2. Sinal de saída (0/1), apenas para modelos digitais; 3. Tensão de saída analógica linear (0 a 10V) e proporcional à distância de detecção. (apenas para sensores indutivos analógicos) 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 6 3
5. Sensor de Proximidade Indutivo Algumas aplicações: 1. Detectores de movimento e de posição: i. medição de velocidade de rotação; ii. reconhecimento de presença de objetos metálicos; iii. detecção de velocidade nula. 2. Controle de movimento: i. fins de curso de cilindros (pneumáticos/ hidráulicos); ii. referenciar eixos de um robô; iii. detecção de abertura ou fechamento de portas. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 7 5. Sensor de Proximidade Indutivo 3. Controle da produção: i. operação automática, exemplo chegada de material em máquinas automáticas; ii. sistemas de alimentação; iii. confirmação de presença de conteúdo metálico em embalagens. 4. Controle de sistemas mecânicos: i. falhas de ferramentas; ii. substituição de sensores de contato. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 8 4
5. Sensor de Proximidade Indutivo 5. Contagem e seleção de objetos: 1. alimentação de máquinas ferramentas; 2. controle e seleção de objetos. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 9 5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 10 5
5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 11 5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 12 6
5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 13 5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 14 7
5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 15 5. Sensor de Proximidade Indutivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 16 8
6. Sensor de Proximidade Capacitivo São sensores capazes de detectar a aproximação de objetos sem a necessidade de contato físico, tal qual os sensores indutivos, porém com principio de funcionamento baseado na variação da capacitância. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 17 6. Sensor de Proximidade Capacitivo Princípio de funcionamento Semelhantes ao sensor indutivo, diferindo-se pela colocação de um condensador na face de detecção. Assim que um material metálico ou não metálico for colocado diante do sensor, a capacidade de acoplamento é alterada o que provoca oscilações no campo magnético. Esta situação é detectada por um comparador que irá gerar um sinal de saída proporcional ao sinal de detecção. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 18 9
6. Sensor de Proximidade Capacitivo Capacitância Diz respeito à capacidade de armazenamento de cargas elétricas de um capacitor. É função da: Área das placas (A) Distância entre as placas (d) Coeficiente de isolamento ou dielétrico (ε) C = ε Se aumenta o isolamento (ε) ou a área das placas (A), aumenta a capacitância C (diretamente proporcional). Se aumenta a distãncia d entre as placas, a capacitãncia C diminui (inversamente proporcional). 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 19 A d 6. Sensor de Proximidade Capacitivo Funcionamento do Capacitor No capacitor comum, as placas estão posicionadas em PARALELO: No sensor capacitivo, as placas são posicionadas lado a lado: 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 20 10
6. Sensor de Proximidade Capacitivo Princípio de funcionamento 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 21 6. Sensor de Proximidade Capacitivo Aplicações típicas: Empregados para detecção de objetos; São largamente empregados para detecção de fluidos e de objetos isolantes; Controle da altura de líquidos em sistemas de enchimento automático; Controle de nível em silos; Controle de vazão. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 22 11
6. Sensor de Proximidade Capacitivo Aplicações típicas: Empregados para detecção de objetos; São largamente empregados para detecção de fluidos e de objetos isolantes; Controle da altura de líquidos em sistemas de enchimento automático; Controle de nível em silos; Controle de vazão. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 23 6. Sensor de Proximidade Capacitivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 24 12
6. Sensor de Proximidade Capacitivo Aplicações típicas: 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 25 6. Sensor de Proximidade Capacitivo Aplicações típicas: 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 26 13
6. Sensor de Proximidade Capacitivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 27 6. Sensor de Proximidade Capacitivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 28 14
6. Sensor de Proximidade Capacitivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 29 6. Sensor de Proximidade Capacitivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 30 15
6. Sensor de Proximidade Capacitivo 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 31 Exemplos de Aplicação de Sensores Esteiras 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 32 16
Exemplos de Aplicação de Sensores Setor Automobilístico 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 33 Exemplos de Aplicação de Sensores Diversas aplicações em Indústria 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 34 17
Controle de Nível Bóia lateral 1.Podem ser utilizados com diversos materiais como: i. - água, ii. - produtos químicos agressivos ou não, iii. - combustíveis, iv. - alimentícios, v. - inflamáveis, vi. - outros. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 35 Controle de Nível Bóia magnética Instrumentos para medição e controle/detecção de nível de líquido em tanques ou reservatórios contendo materiais como: - água, - produtos químicos agressivos ou não - alimentícios - combustíveis - inflamáveis - outros. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 36 18
Controle de Nível Bóia pêra Seu microcontato não utiliza mercúrio e o diferencial pode ser ajustado através de um pequeno contrapeso. Aplicações típicas: -tanques e fossas de efluentes -dejetos industriais ou água, -controle de bombas, -locais de difícil acesso à montagem de outros tipos de sensores de nível - etc 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 37 Controle de Nível Chave condutiva Desenvolvidos para aplicações que envolvem o controle/detecção de nível de líquidos condutivos em: - tanques, - reservatórios, - poços profundos - ou locais remotos 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 38 19
Controle de Nível Pá rotativa Foram projetados para o controle de nível em silos contendo materiais como : - granulados, - pós em geral(cimento, cal, farinha, etc.), - minérios, - areia, - cavaco de madeira, - entre outros. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 39 Controle de Nível Pá rotativa 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 40 20
Controle de Nível Yo Yo São indicados onde a presença de gases, vapores, poeira ou espuma é crítica, em silos/tanques de alturas elevadas ou ainda em locais onde os medidores ultra-sônicos não possam ser aplicados. Ex: - grãos, - areia, - pós em geral (cimento, cal, farinha, etc.), - plásticos, - minérios, - óleos, - produtos químicos, - entre outros. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 41 Controle de Nível Ultrassônico Utilizados na medição e controle de nível de materiais líquidos ou sólidos, apresentam excelentes precisão e performance, além de não existir contato físico entre o sensor e o meio medido. Ex: - água, - efluentes, - líquidos inflamáveis ou corrosivos - e sólidos 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 42 21
Controle de Nível Capacitivo Pode ser aplicada na detecção e controle de nível de tanques, silos ou reservatórios contendo praticamente qualquer tipo de produto como líquidos ou sólidos. - líquidos condutivos ou não, - viscosos, - agressivos, - materiais granulados, - pós, - polpas, - entre outros. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 43 Controle de Nível Diafragma Não necessita de alimentação elétrica, baseia-se na pressão exercida pelo produto sobre o diafragma, ou seja, quando o material atinge o elemento sensor da chave, a saída (contato elétrico) é imediatamente acionada. Aplicações: Materiais sólidos secos como grãos, areia, pós, cimento, cavaco de madeira, plásticos, entre outros. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 44 22
Controle de Nível Hidrostático Utilizados em aplicações onde é necessário monitorar o nível de líquido continuamente: - tanques, - reservatórios - ou poços artesianos. Baseado na medição da pressão exercida pela coluna de líquido que fica acima do sensor. Pode ser utilizado em tanques com presença de espuma, turbulência ou gases/vapores além de não ser afetado por características do fluído que possam sofrer mudanças como viscosidade ou constante dielétrica 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 45 Controle de Nível Régua externa Trata-se de um indicador de nível mecânico de baixo custo e simplicidade de operação, projetado para trabalhar com produtos líquidos. São ideais para tanques externos ou internos onde é necessário uma solução econômica e a visualização do nível a grandes distâncias. 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 46 23
Controle de Nível Vibratório Desenvolvidos para o controle/detecção de nível de materiais sólidos ou líquidos em tanques/silos, Podem ser instalados tanto no topo como na lateral. Vantagens : - não possuem partes móveis, - robustez, - facilidade de instalação e calibração, - praticamente não dependerem das condições do material 13/6/2012 ETB - Escola Técnica de Brasília 47 24