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1. Sensores de Proximidade Todos estes sensores tem a função de detectar a presença, a partir de uma certa distância, de

algum material.

A aplicação destes sensores é das mais variadas sendo utilizados para intertravar comandos de máquinas, contadores, medidores de freqüência, assegurar a presença de operadores, etc.

Todos estes sensores possuem em comum o modo de funcionamento. A suas saídas são discretas (ligado ou desligado).

1.1. Tipos de saídas

a) Saída tipo Contato Seco Para saída tipo contato seco existem diversas possibilidades. As principais são:

Tabela 1- Tipos de Contatos Secos

NO (Normal Open)

NA (normalmente aberto)

SPST Single Pole, Single Throw

Um pólo

Um contato móvel

NC (Normal Closed)

NF (Normalmente fechado)

SPDT single pole, double throw

Um pólo

Dois contatos móveis

cNC

NO

C = Comum

NC = Normal Closed

NO = Normal Open

DPST double pole, single throw

Dois pólos

Um contato móvel

DPDT double pole, double throw

Dois pólos

Dois contatos móveis

cNC

NO

c

NC

NO

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b) Saídas a Transistor - PNP São sensores construídos para funcionarem com alimentação em corrente contínua e

comutarem cargas também em corrente contínua, sejam elas indutivas ou resistivas, cujo fio massa ou comum, seja o negativo. Eles podem ter a configuração de saída com: 1 saída normalmente aberta ou 1 saída normalmente fechada ou 2 saídas SPDT (NA +NF).

T1 = Transistor de saída

Ra = Resistor de carga de coletor

Dz = Diodo zener para supressão de picos de tensão na carga

D = Diodo de proteção contra inversão de polaridade

Figura 1-Configuração Eletrônica de uma Saída PNP

PR (preto) = Saída

AZ(azul) = Alimentação (-)

MR (marrom) = Alimentação (+)

Figura 2 - Simbologia e Ligação de um sensor PNP com saída SPST

c) Saída Transistor - NPN São sensores construídos para funcionarem com alimentação em corrente contínua e

comutarem cargas também em corrente contínua, sejam elas indutivas ou resistivas, cujo fio massa ou comum, seja o positivo. Eles podem ter a configuração de saída com: 1 saída normalmente aberta (SPST-NO) ou 1 saída normalmente fechada (SPST-NC) ou 2 saídas SPDT (NO +NC).

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T1 = Transistor de saída

Ra = Resistor de carga de coletor

Dz = Diodo zener para supressão de picos de tensão na carga

D = Diodo de proteção contra inversão de de polaridade

Figura 3-Configuração Eletrônica de uma Saída NPN

PR (preto) = Saída

AZ(azul) = Alimentação (-)

MR (marrom) = Alimentação (+)

Figura 4 - Simbologia e Ligação de um sensor NPN com saída SPST

d) Sensores para Corrente Alternada -AC São sensores construídos para funcionarem com alimentação em corrente alternada

(normalmente de 90 à 250 Vac)e comutartem em cargas indutivas, também em corrente alternada

TR = Triac

RC = Proteção contra picos, formada pela rede RC em paralelo com a comutação.

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Figura 5-Configuração Eletrônica de um sensor para AC – TRIAC

AZ (azul) = Pólo Fonte

PR (preto) = Pólo Carga

Figura 6 - Simbologia e Ligação de um sensor AC com saída SPST-NO

e) Sensor NAMUR O sensor Namur quando desatuados tem um corrente típica de 3mA (alimentados por 8Vcc e

impedância de 1KΩ). Quando acionados esta corrente cai para cerca de 1mA.

Este tipo de sensor foi especialmente projetado para trabalhar em sistema intrinsecamente seguros, ou seja, para operar em ambientes onde são exigidos equipamentos à prova de explosão. Os níveis de corrente que estes sensores trabalham são mínimos, afim de não provocar faiscamento e, consequentemente, uma explosão. Os instrumentos com esta característica são chamada de Intrinsecamente Seguros (Ex-i).

Seu sinal de saída deve ser interpretado por um amplificador adequado. Este amplificador deve possuir uma entrada para sensor namur e uma saída a transistor ou a relé para o controle. Deve haver isolação óptica entre as estas partes do amplificador

Figura 7 – Aplicação do Sensor Namur

1.2. Fim de Curso

É também chamado de interruptores de posição pois basicamente um Fim de Curso é uma chave acionada externamente. A comutação de seus contatos se dá de maneira física.

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Figura 8 – Exemplos de Fim de Curso (Cortesia: Schneider Electric)

1.3. Sensores Indutivos

Os sensores indutivos são equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças metálicas, componentes, elementos de máquinas, etc., em substituição às tradicionais chaves fim de curso.

A detecção da peça metálica ocorre sem a necessidade desta peça entrar em contato com o sensor.

Disponíveis com saídas PNP, NPN, AC e Namur

Figura 9 – Sensor Indutivo (Cortesia: Schneider Electric)

a) Algumas Características Importantes

• Diâmetro É o diâmetro da área sensora. Os valores padronizados são: 6,5 9 12 18 3 30 milímetros. Este

diâmetro vai influencia a distância sensora (Sn)

• Distância Sensora (Sn) É a distância mínima necessária para detectar o metal. Considerando que o sensor esteja

alimentado em sua tensão nominal. Alguns modelos possuem ajustes de sensibilidade para diminuir esta distância. Pode chegar até 15 mm, dependendo do modelo e do fabricante.

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b) Vantagens • Funcionam em quaisquer condições de ambiente.

• Acionamento sem contato físico

• Chaveamento eletrônico totalmente em estado sólido.

• Alta durabilidade

• Manutenção praticamente inexistente

• Alta velocidade

1.4. Sensores Capacitivos

Quando aproxima-se qualquer objeto (metálico ou não) de um sensor capacitivo ocorre uma variação da capacitância elétrica do meio que circunda sua área sensora.

Esta alteração é detectada pelo sensor que comuta sua saída indicando a presença do objeto.

Os sensores capacitivos são largamente utilizados para a detecção de objetos de natureza metálica ou não, tais como: madeira, papelão, cerâmica, vidro, plástico, alumínio, laminados ou granulados, pós de natureza mineral como talco, cimento, argila e etc.

Os líquidos de maneira geral são ótimos atuadores para os sensores capacitivos, não importando se são condutivos ou não, a viscosidade ou cor. Desta forma excelentes sistemas para controle de níveis máximos e mínimos de líquidos ou sólidos são obtidos com a instalação de um ou dois sensores, mesmo que mergulhados totalmente no produto.

Figura 10 – Sensor Capacitivo (Cortesia: Instrutech)

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Figura 11 – Sensor Capacitivo (Cortesia: DLG Automação)

1.5. Sensores Magnéticos

Estes sensores são acionados mediante a presença de um campo magnético externo proveniente de um ímã permanente. Estes sensores podem ser sensíveis aos pólos do ímã ou somente a um pólo

Figura 12 – Sensor Magnético de Segurança (Cortesia: Instrutech)

1.6. Sensores Pick-up Magnético

Estes sensores são utilizados para monitoração de velocidade em rodas dentadas (engrenagens) e gera pulsos de tensão com freqüência proporcional à rotação.

Pode-se dizer que este tipo de sensor é um gerador de onda quadrada. Normalmente adapta-se à saída deste sensor um conversor que transforma este sinal de tensão quadrada em um sinal padronizado de corrente (4~20 mA) ou tensão (0~10 Vcc)

Pick-up magnéticos não necessitam de alimentação. Já fornecem um tensão alternada, de forma quadrada, proporcional à rotação e o número de dentes. A freqüência saída do pick-up é dada por

60

pnf

×=

Onde:

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n = rotação da roda dentada em RPM (rotações por minuto)

p = número de dente da roda dentada

f = freqüência da onda quadrada em Hz

Figura 13 – Uso do Pick-up magnético para medir rotação (cortesia DLG Automação)

Figura 14 – Pick-up magnéticos (Cortesia: Instrutech)

1.7. Sensores Ópticos

São sensores que detectam a presença de luz infravermelha.

a) Sensores Ópticos por Barreira Neste tipo o sensor é composto por duas peças. Um emissor que envia um feixe de luz infra-

vermelha que é detectado pelo receptor.

Quando o feixe de luz é cortado o receptor interpreta como a passagem de um objeto e comuta sua saída que pode ser PNP ou NPN.

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FEIXE LUZINFRA-VERMELHO

E MISSORAlim.

Emissor

RECEPTOR

OBJETO

Figura 15 – Funcionamento do Sensor Óptico por Barreira

b) Sensores Ópticos por Reflexão São sensores cujos elementos de emissão e recepção estão justapostos no mesmo conjunto

óptico. Os feixes de luz infravermelha emitidos pelo transmissor refletem em um espelho prismático colocado a sua frente e retornam ao elemento receptor e quando um objeto interrompe o feixe de luz, o sensor promove a mudança de seu estado lógico.

FEIXE LUZINFRA-V ERMELHO

OBJETO

ESPELHOPRISMÁTICO

SENSOR

Figura 16 – Funcionamento do Sensor Óptico por Reflexão

c) Sensor Óptico por Difusão São sensores cujos elementos de emissão e recepção estão justapostos no mesmo conjunto

óptico. Os raios emitidos pelo transmissor refletem na superfície do objeto detectado e retornam ao elemento receptor

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Figura 17 – Exemplo de um Sensor por Difusão (Cortesia: Sense)

FEIXE LUZINFRA-VERMELHO

OBJETO SENSOR

Figura 18 – Funcionamento do Sensor Óptico por Difusão

d) Sensores Ópticos por Difração São sensores cujos elementos de emissão e recepção estão justapostos no mesmo conjunto

óptico. Os raios emitidos pelo transmissor refletem em um prisma e retornam em direção ao receptor. Quando este prisma é mergulhado em qualquer líquido, os raios se dispersam desviando sua trajetória, ocasionando uma comutação eletrônica colocada a sua frente e retornam ao elemento receptor.

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Figura 19 – Sensor Óptico por Difração (Cortesia: Instrutech)

FEIXE LUZINFRA-VERMELHO

SENSOR

PRISMA

Figura 20 – Funcionamento do Sensor Óptico por Difração

1.8. Sensores Condutivos (Sonda Condutiva)

Este é um tipo de sensor utilizado, principalmente, para detecção de líquidos condutivos. A principal aplicação é para controle de nível e monitoração de segurança reservatórios.

Este sensor funciona sempre em conjunto com um relé de nível com entrada para sonda condutiva e saída a relés

É desejável que este relé tenha ajuste de sensibilidade e tempo de atuação para evitar falsa detecção.

Figura 21 – Sonda Condutiva (Cortesia: DLG Automação)

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Figura 22 – Relé de Nível (Cortesia: DLG Automação)