19.10.2017 Views

Sensores_e-book

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Sensores</strong><br />

Lucínio Preza de Araújo


Índice<br />

Introdução 3<br />

Tipos de sensores 3<br />

Interrutores de fim de curso 5<br />

<strong>Sensores</strong> óticos 6<br />

<strong>Sensores</strong> de temperatura 9<br />

<strong>Sensores</strong> de presença 10<br />

Terminologia dos sensores de proximidade 11<br />

<strong>Sensores</strong> indutivos 12<br />

<strong>Sensores</strong> capacitivos 13<br />

<strong>Sensores</strong> fotoelétricos 14<br />

<strong>Sensores</strong> ultra-sónicos 15<br />

<strong>Sensores</strong> magnéticos 16<br />

Considerações para a instalação de sensores 17<br />

Ligação da carga ao sensor 18<br />

Ligação elétrica dos sensores 19<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 2


Introdução<br />

Transdutor<br />

Dispositivo que converte uma forma de energia ou quantidade física noutra.<br />

Sensor<br />

Fornece informação de entrada no nosso sistema a partir do mundo externo.<br />

Por exemplo, um sensor fotoeléctrico pode ser tanto um transdutor quanto um<br />

sensor propriamente dito.<br />

Dizemos que um sensor fotoeléctrico é um transdutor quando ele converte energia<br />

luminosa em energia eléctrica. É o caso das células fotovoltaicas que convertem<br />

directamente luz em energia eléctrica.<br />

Por outro lado, temos sensores propriamente ditos que convertem luz numa<br />

variação de uma grandeza eléctrica qualquer como corrente ou resistência. Esse é<br />

o caso das LDR e dos fotodíodos.<br />

Actuador<br />

Executam acções de saída para o mundo externo.<br />

Exemplos de actuadores: Válvulas, relés, cilindros, motores, solenóides.<br />

Tipos de sensores<br />

Os sensores podem ser classificados de acordo a saída do sinal, podendo esta<br />

ser analógica ou digital.<br />

Digitais ou discretos<br />

Assume apenas dois valores de saída ao<br />

longo do tempo, que podem ser interpretados<br />

como 0 e 1.<br />

Um sensor digital tem dois estados: ligado ou<br />

desligado. A maioria das aplicações envolve<br />

detetar a presença/ausência de peças e<br />

procedimentos de contagem, o que um sensor digital faz de maneira perfeita e<br />

barata. Os sensores digitais são mais simples e mais fáceis de usar do que os<br />

analógicos, o que é um fator para seu largo uso.<br />

Analógicos ou proporcionais<br />

São informações em forma de um sinal<br />

eléctrico proporcional à grandeza medida.<br />

<strong>Sensores</strong> analógicos, também chamados de<br />

sensores de saída linear, são mais complexos<br />

do que os digitais, mas podem fornecer muito<br />

mais informação sobre um processo.<br />

Imagine um sensor usado para medir temperatura. Uma temperatura é uma<br />

informação analógica. Um sensor analógico detecta a temperatura e emite uma<br />

corrente ao PLC. Quanto mais elevada a temperatura, mais elevada a saída do<br />

sensor. O sensor pode, por exemplo, apresentar na saída entre 4 e 20<br />

miliamperes dependendo da temperatura real, embora haja um ilimitado número<br />

de temperaturas (e de correntes elétricas). Lembre-se que a saída de um sensor<br />

digital está ou ligada ou desligada. Por outro lado, a saída de um sensor<br />

analógico pode ser qualquer valor dentro da escala. Assim, o PLC pode monitorar<br />

a temperatura muito precisamente e controlar o processo.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 3


Os sensores são classificados de várias maneiras; uma classificação comum é:<br />

sensores com contato ou sem contato.<br />

Se o dispositivo precisa contactar uma peça para a detectar, o dispositivo é um<br />

sensor do contato. Um interruptor de fim de curso numa correia transportadora é<br />

um exemplo. Quando a peça move uma alavanca no interruptor, o interruptor<br />

muda de estado. O contato da peça e do interruptor cria uma mudança no estado<br />

que o PLC pode monitorar.<br />

<strong>Sensores</strong> com<br />

contacto<br />

Interrutores de<br />

fim de curso<br />

Tipos de<br />

sensores<br />

<strong>Sensores</strong><br />

sem<br />

contacto<br />

<strong>Sensores</strong> indutivos<br />

<strong>Sensores</strong> capacitivos<br />

<strong>Sensores</strong> fotoelétricos<br />

<strong>Sensores</strong> magnéticos<br />

<strong>Sensores</strong> ultrasónicos<br />

<strong>Sensores</strong> óticos<br />

Fotoresistèncias (LDR)<br />

Fotodíodo<br />

Fototransístor<br />

Fototirístor<br />

<strong>Sensores</strong> de<br />

temperatura<br />

Termístores (NTC ou PTC)<br />

Termopares<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 4


Interrutores de Fim de Curso<br />

O fim de curso é um interrutor de posição que se<br />

utiliza na abertura automática de portas, como<br />

elemento de segurança, para inverter o sentido de<br />

rotação de um motor ou para pará-lo.<br />

Símbolo<br />

Cabeça de<br />

acionamento<br />

Como se pode observar, o fim de<br />

curso é composto por um contacto<br />

normalmente fechado e outro<br />

normalmente aberto. Quando se<br />

pressiona sobre a cabeça de<br />

acionamento, os contactos mudam<br />

de posição, fechando o aberto e<br />

abrindo o fechado.<br />

Terminal<br />

de entrada<br />

Contacto NA<br />

(Normalmente<br />

Aberto)<br />

Contacto NF<br />

(Normalmente<br />

Fechado)<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

O fim-de-curso mecânico é um sensor digital.<br />

São normalmente utilizados como sensores de proximidade.<br />

Existem numa grande variedade de formas para uma diversidade de<br />

aplicações.<br />

Os sensores digitais são indicados para operações do tipo “liga/desliga”.<br />

As principais características dos sensores mecânicos são:<br />

Fáceis de integrar em máquinas de qualquer tipo;<br />

Requerem contato;<br />

Robustos.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 5


Os sensores sem contato podem detectar uma peça sem tocar nela fisicamente, o<br />

que evita o atraso ou a interferência no processo. Os sensores sem contato<br />

(eletrónicos) não operam mecanicamente (isto é, não têm nenhuma peça móvel)<br />

e são mais confiáveis e menos sujeitos a falhas do que sensores mecânicos. Os<br />

dispositivos eletrónicos são também muito mais rápidos do que dispositivos<br />

mecânicos, assim, os dispositivos sem contato podem trabalhar com índices<br />

muito elevados de produção.<br />

Exemplos de sensores sem contato: sensores indutivos, sensores capacitivos,<br />

sensores fotoelétricos, sensores ultra-sónicos, sensores de proximidade<br />

magnéticos.<br />

<strong>Sensores</strong> óticos<br />

Fotorresistência<br />

LDR<br />

(Resistência<br />

Dependente da<br />

Luz)<br />

O seu valor<br />

óhmico varia<br />

segundo a<br />

luminosidade<br />

que incide<br />

nela. Na<br />

obscuridade<br />

apresenta<br />

grande<br />

resistência e<br />

com luz<br />

pequena<br />

resistência.<br />

As<br />

resistências<br />

LDR são à<br />

base de<br />

sulfureto de<br />

cádmio<br />

(CdS),<br />

selénio, etc.<br />

São<br />

utilizadas nos<br />

fotómetros<br />

das<br />

máquinas<br />

fotográficas,<br />

na detecção<br />

de incêndios,<br />

controlo<br />

automático<br />

de luzes, etc.<br />

A LDR não tem polaridade. A sua resistência diminui quando a luz aumenta e<br />

aumenta a sua resistência quando a luz diminui.<br />

As LDR com uma superfície maior tem mais sensibilidade e também uma<br />

capacidade maior de dissipar calor logo, consegue controlar correntes mais<br />

intensas.<br />

A LDR é um dispositivo lento. Enquanto outros tipos de sensores como os<br />

fotodíodos e os fototransístores podem perceber variações muito rápidas de luz,<br />

em frequências que chegam a dezenas ou mesmo centenas de megahertz, a LDR<br />

tem um tempo de resposta muito longo.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 6


Fotodíodo<br />

O fotodíodo é um díodo semicondutor no qual a corrente inversa varia com a<br />

iluminação que incide sobre a sua junção PN.<br />

+<br />

-<br />

K<br />

A<br />

O fotodíodo é polarizado inversamente aproveitando a<br />

variação da corrente inversa que se verifica quando a luz<br />

incide nele.<br />

A energia luminosa incidente sobre a lente do fotodíodo concentra-se na junção<br />

PN e cria pares lacuna – electrão, dando origem a uma corrente, na presença de<br />

uma tensão.<br />

NOTA: O nível de corrente gerada pela luz incidente sobre um fotodíodo não é suficiente para que<br />

ele possa ser usado num controle directo, sendo necessário para isso que haja uma etapa de<br />

amplificação.<br />

Curva característica típica de um fotodíodo.<br />

(Corrente inversa)<br />

Para uma mesma tensão inversa de<br />

polarização, a corrente inversa<br />

aumenta de valor ao aumentar o fluxo<br />

luminoso incidente.<br />

Quando incide luz no fotodíodo, a<br />

corrente inversa varia quase<br />

linearmente com o fluxo luminoso.<br />

(Tensão inversa de<br />

polarização)<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 7


Fototransístor<br />

São em tudo semelhantes aos transístores bipolares convencionais,<br />

excepto pelo facto dos fototransístores possuírem uma abertura ou<br />

janela para a incidência da luz e poderem ter ou não o terminal de<br />

base. Alguns modelos dispõem de terminal de base, o que permite um<br />

melhor controlo do dispositivo.<br />

Rc<br />

+<br />

V CC<br />

O fototransístor polariza-se da mesma forma que um transístor<br />

bipolar convencional, embora agora a corrente de colector não<br />

seja controlada pela corrente de base, mas sim, pela intensidade<br />

de luz incidente na junção base – colector, polarizada<br />

inversamente.<br />

C<br />

Um fototransístor nada mais é do que um transístor bipolar comum<br />

com as suas junções semicondutoras PNP ou NPN, porém com<br />

uma janela ou abertura no invólucro, de modo a facilitar a entrada<br />

de luz sobre a pastilha de silício. A luz vai agir sobre as junções<br />

E<br />

internas do transístor, exactamente como se fosse uma corrente<br />

de base, incrementado a condução entre o colector e o emissor na<br />

razão directa da intensidade da luz. Isso quer dizer que, no seu<br />

percurso colector/emissor, um fototransístor mantido na escuridão<br />

é como um transístor bipolar comum não polarizado. Por outro<br />

lado, com o fototransístor sob luz forte ele age como um transístor comum com a<br />

base fortemente polarizada. Para além do processo de geração de portadores de<br />

carga eléctrica através da incidência de luz, no fototransístor aproveitam-se as<br />

propriedades de amplificação de um transístor (assim, os fototransístores<br />

apresentam uma grande sensibilidade em comparação com os fotodíodos).<br />

Fototirístor<br />

Também é designado por SCR controlado por luz ou LASCR<br />

(Light Activation SCR).<br />

Trata-se de um SCR cujo disparo é realizado mediante uma<br />

radiação luminosa.<br />

Se expusermos a junção PN central à luz, através de uma janela e lente, esta se<br />

comportará como um fotodíodo, disparando o SCR.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 8


<strong>Sensores</strong> de temperatura<br />

Termístores ou termistências<br />

NTC<br />

(Coeficiente<br />

de<br />

Temperatura<br />

Negativo)<br />

PTC<br />

(Coeficiente<br />

de<br />

Temperatura<br />

Positivo)<br />

O seu valor<br />

óhmico<br />

diminui à<br />

medida que<br />

a<br />

temperatura<br />

aumenta.<br />

O seu valor<br />

óhmico<br />

aumenta à<br />

medida que<br />

a<br />

temperatura<br />

aumenta.<br />

As resistências<br />

NTC são<br />

fabricadas à<br />

base de óxidos<br />

semicondutores.<br />

As resistências<br />

PTC são<br />

fabricadas à<br />

base de<br />

titanatos de<br />

bário e de<br />

estrôncio.<br />

Têm aplicações<br />

na medição de<br />

temperaturas,<br />

protecção de<br />

circuitos,<br />

estabilização da<br />

tensão, etc.<br />

Têm aplicações<br />

como<br />

limitadoras da<br />

intensidade da<br />

corrente em<br />

circuitos e<br />

máquinas<br />

eléctricas, na<br />

protecção<br />

destes mesmos<br />

circuitos, e em<br />

particular de<br />

motores, contra<br />

temperaturas<br />

exageradas.<br />

Termopares<br />

Elemento de medida de temperatura constituído por dois fios de materiais<br />

diferentes ligados um ao outro.<br />

Quando dois condutores metálicos A e B de diferentes naturezas são acoplados<br />

mediante um gradiente de temperatura, os eletrões de um metal tendem a migrar<br />

de um condutor para o outro, gerando uma diferença de potencial elétrico (E A –<br />

E B ).<br />

eletrões<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 9


<strong>Sensores</strong> de presença<br />

Sensor infravermelho passivo<br />

Detectam a radiação infravermelha (calor) emitido por animais de<br />

sangue quente e, portanto, por seres humanos.<br />

Na realidade são sensíveis a uma variação de temperatura no seu<br />

campo de acção, o que lhes permite detectar, com uma precisão<br />

muito boa, a aproximação de qualquer pessoa.<br />

Estes detectores são normalmente para uso interno e não devem ser<br />

montados perto de fontes de calor, ventoinhas, aparelhos de ar<br />

condicionado, janelas expostas ao sol ou locais com variações<br />

bruscas de temperatura.<br />

Estes detectores, porque possuem apenas receptor de IV, designamse<br />

de passivos, sendo vulgarmente conhecidos como PIR (Passive Infrared). O<br />

elemento sensor deste tipo de detectores é pirotérmico (termopilha) .<br />

Sensor infravermelho ativo<br />

Os detetores por infravermelhos ativos (IVA) são<br />

formados por um emissor (led infravermelho) e um<br />

recetor de IV (fototransístor). Nestes, a deteção<br />

acontece quando um feixe de IV é interrompido.<br />

Barreira de infravermelhos<br />

Emissor<br />

Recetor<br />

Utilizados em aplicações e segurança, como: alarmes,<br />

iluminação automática, portas de garagem e outras.<br />

A termopilha é formada por vários termopares ligados em série. Ela é composta pela junção<br />

de metais diferentes que produzem tensão quando um lado da junção tem temperatura diferente<br />

do outro lado da junção. A junção fria é mantida à temperatura ambiente numa massa de<br />

temperatura estável, A junção quente é exposta à radiação incidente. Ligando vários termopares<br />

em série, é obtida uma tensão maior de saída.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 10


Existem vários tipos e modelos de sensores que variam conforme o objeto alvo de<br />

sensoreamento<br />

- Indutivos – São sensores que trabalham com um campo<br />

electromagnético, portanto detectam apenas materiais ferromagnéticos.<br />

- Capacitivos – São sensores que trabalham com o princípio da capacidade,<br />

detectam todos os tipos de materiais.<br />

- Fotoeléctricos – São sensores que trabalham com emissão e recepção de<br />

luz, detectam todos os tipos de materiais.<br />

- Ultra-sónicos – São sensores que operam com a emissão e reflexão de<br />

um feixe de ondas acústicas. A saída comuta quando este feixe é reflectido<br />

ou interrompido pelo material a ser detectado.<br />

Terminologia dos sensores de proximidade<br />

Face sensora: A face sensora é o lado do sensor que detecta o objecte.<br />

Distância sensora: É a distância<br />

entre a face sensora e o objecto a ser<br />

detectado. Com este parâmetro<br />

podemos definir a maior distância a<br />

que podemos deixar o sensor do<br />

objecto a ser detectado.<br />

Histerese: A histerese pode ser traduzida como um atraso que tem como<br />

objectivo evitar falsas comutações na saída, este efeito propícia ao sensor uma<br />

banda de segurança entre o ligar (ON point) e o desligar (OFF point). As<br />

ilustrações abaixo são para um sensor com as seguintes características: distância<br />

sensora (SN) de 10 mm e histerese (H) de ± 20%.<br />

Assim, se o objecto estiver a mover-se em direcção ao sensor, deve mover-se<br />

para o ponto mais próximo para ligá-lo. Uma vez ligado (ON point), permanece<br />

ligado até que o objecto se mova para o ponto mais distante (OFF point).<br />

Alvo padrão: Os fabricantes especificam nos catálogos a distância sensora<br />

nominal, que é a máxima distância na qual o objecto será detectado. Como esta<br />

distância depende do material usa-se um alvo padrão.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 11


<strong>Sensores</strong> indutivos<br />

Símbolo Constituição Funcionamento Utilização<br />

Tem como elemento<br />

sensor uma bobina, um<br />

oscilador, um circuito de<br />

disparo e o circuito de<br />

saída que aciona a<br />

carga<br />

A bobina gera um<br />

campo eletromagnético<br />

de alta-frequência. A<br />

sua indutância (L) varia<br />

com a proximidade de<br />

materiais<br />

ferromagnéticos.<br />

A principal aplicação é<br />

a deteção de objetos<br />

metálicos, pois o<br />

campo emitido é<br />

eletromagnético.<br />

Tem como elemento sensor uma bobina que<br />

gera um campo electromagnético de altafrequência.<br />

A indutância varia com a proximidade de<br />

materiais ferromagnéticos.<br />

Vantagens da detecção indutiva:<br />

- Muito boa resistência aos ambientes industriais.<br />

- Não possui contacto físico com o objecto.<br />

- Aparelhos estáticos: sem peças em movimento no seu interior.<br />

- Maior vida útil, independente do número de manobras.<br />

- Velocidade elevada.<br />

Princípios de funcionamento<br />

O oscilador fornece energia à bobina que produz um campo electromagnético.<br />

Este campo perderá força (amplitude) quando um objecto metálico se aproximar<br />

da face sensora, reduzindo a amplitude da oscilação, esta queda de amplitude dáse<br />

devido a indução de correntes parasitas no objecto metálico. O circuito de<br />

disparo detecta as mudanças na amplitude da oscilação. Quando uma mudança<br />

considerável é detectada o circuito de saída fornece um sinal para, por exemplo,<br />

um PLC (Controlador Lógico Programável).<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 12


<strong>Sensores</strong> capacitivos<br />

Símbolo Constituição Funcionamento Utilização<br />

O elemento<br />

Podem detetar objetos metálicos e<br />

O seu princípio de<br />

sensor é um<br />

não metálicos assim como<br />

funcionamento é<br />

condensador<br />

produtos dentro de recipientes não<br />

baseado na<br />

cuja capacidade<br />

metálicos.<br />

variação da<br />

varia com a<br />

Estes sensores são usados<br />

capacidade devido<br />

aproximação de<br />

geralmente na indústria de alimento<br />

à variação do<br />

qualquer<br />

e para verificar os níveis de fluidos<br />

dieléctrico.<br />

material.<br />

e sólidos dentro de tanques.<br />

NOTA: O sensor capacitivo não consegue detectar produtos dentro de recipientes (frascos) se a constante<br />

dielétrica do produto for menor que a do recipiente. Alguns sensores capacitivos possuem um ajuste de<br />

sensibilidade, o que possibilita a detecção de produtos dentro de recipientes.<br />

São sensores capazes de detectar a aproximação de<br />

objectos sem a necessidade de contanto físico, tal qual os<br />

sensores indutivos, porém com principio de<br />

funcionamento baseado na variação da capacidade.<br />

Neste caso o elemento sensor é um condensador cuja<br />

capacidade varia com a aproximação de qualquer<br />

material.<br />

Princípio de funcionamento<br />

Os sensores capacitivos operam baseados no princípio da capacidade<br />

electrostática de maneira similar às placas de um condensador. O oscilador e o<br />

eléctrodo produzem um campo electrostático. O alvo (objecto a ser detectado)<br />

age como uma segunda placa do condensador. Um campo eléctrico é produzido<br />

entre o alvo e o sensor.<br />

Como a amplitude da oscilação aumenta, há um aumento da tensão do circuito do<br />

oscilador, e o circuito de detecção responde mudando o estado do sensor<br />

(ligando-o).<br />

Um sensor capacitivo pode detectar quase qualquer tipo de objecto. A entrada do<br />

alvo (objecto) no campo electrostático perturba o equilíbrio da corrente do circuito<br />

do sensor, causando a oscilação do circuito do eléctrodo e mantém esta oscilação<br />

enquanto o alvo estiver dentro do campo.<br />

Na ausência de um alvo, o oscilador está inactivo.<br />

A capacidade do circuito com a ponta de<br />

compensação é determinada pelo tamanho do alvo, a<br />

sua constante dieléctrica e a distância até à ponta.<br />

Quanto maior o tamanho e a constante dieléctrica de<br />

um alvo, mais este aumenta a capacidade. Quanto<br />

menor a distância entre a ponta e o alvo, maior a capacidade.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 13


<strong>Sensores</strong> fotoelétricos<br />

Os sensores fotoeléctricos são constituídos por dois circuitos<br />

electrónicos sendo o transmissor, responsável pela emissão/<br />

modulação da luz e o receptor, responsável pela recepção desta<br />

mesma luz.<br />

Detectam a mudança da quantidade de luz que é reflectida ou<br />

bloqueada pelo objecto a ser detectado.<br />

A composição básica do sensor fotoeléctrico:<br />

- Fonte de luz (Em geral são leds infravermelho).<br />

- Sensor de luz (São componentes electrónicos que alteram a intensidade<br />

da corrente que conduzem conforme a quantidade de luz recebida).<br />

- Lentes (Os leds e os fotossensores emitem e captam luz numa grande<br />

área. As lentes são utilizadas para estreitar essa área, isso faz com que o<br />

alcance da detecção seja maior).<br />

- Saída (Se o nível de luz detectado for suficiente então o sensor liga ou<br />

desliga a saída).<br />

Tipos de sensores fotoelétricos:<br />

<br />

Sensor ótico por barreira de<br />

luz<br />

Sensor de<br />

barreira<br />

E<br />

R<br />

<br />

Sensor ótico por retrorreflexão<br />

Sensor por<br />

retrorreflexão<br />

E<br />

R<br />

Refletor<br />

<br />

Sensor ótico por reflexão<br />

difusa<br />

Sensor por<br />

reflexão difusa<br />

E<br />

R<br />

Objecto a<br />

detectar<br />

.<br />

E – Emissor R – Receptor<br />

Os sensores ópticos podem ser sensíveis à luz ou ao escuro. Vejamos:<br />

Light – On: A saída fica ligada (ON) quando o sensor recebe o feixe de luz modulada e, portanto, fica<br />

desligada (OFF) quando a luz é interrompida.<br />

Dark – On: A saída fica ligada (ON) quando o sensor não recebe o feixe de luz e, portanto, fica desligada<br />

(OFF) se a receber.<br />

Dark – On e Light – On: Alguns sensores disponibilizam aos seus utilizadores as duas opções, ou seja, fica<br />

ao critério do projetista.<br />

Alguns sensores ópticos possuem supressores de background, ou seja, serão insensíveis ao fundo<br />

brilhante, outros não e, portanto, se houver um fundo brilhante pode confundir a detecção do objeto, mesmo<br />

que este fundo esteja fora da distância sensora máxima.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 14


<strong>Sensores</strong> ultra-sónicos<br />

Os sensores ultra-sónico trabalham emitindo e recebendo sinais sonoros de altafrequência<br />

e, portanto inaudíveis ao homem.<br />

Os transdutores ultra-sónicos têm cristais piezoeléctricos que têm uma<br />

ressonância a uma frequência desejada e convertem a energia eléctrica em<br />

energia acústica e vice-versa.<br />

Funcionamento<br />

O princípio de funcionamento dos sensores ultra-sônicos está baseado na<br />

emissão de uma onda sonora de alta-frequência, e na medição do tempo levado<br />

para a recepção do eco produzido quando esta onda choca com um objecto<br />

capaz de reflectir o som.<br />

Eles emitem pulsos ultra-sônicos ciclicamente. Quando um objecto reflecte estes<br />

pulsos, o eco resultante é recebido e convertido num sinal eléctrico.<br />

A detecção do eco incidente, depende de sua intensidade e esta da distância<br />

entre o objecto e o sensor ultra-sónico. Os sensores ultra-sónicos funcionam<br />

medindo o tempo de propagação do eco. Isto é, o intervalo de tempo medido<br />

entre o impulso sonoro emitido e o eco do mesmo.<br />

Algumas vantagens e desvantagens dos sensores ultra-sónicos<br />

- Existe uma zona morta próxima da face sensora.<br />

- Alguns materiais como espumas, tecidos, borrachas são difíceis de<br />

detectar, pois absorvem o som.<br />

- Possui um custo mais elevado que os sensores referidos anteriormente.<br />

Aplicações<br />

Os sensores ultra-sónicos podem ser utilizados para os mais diversos fins,<br />

incluído: medidas de diâmetro de rolos, detecção de quebra de fios, presença de<br />

pessoas, medição de densidades, etc.<br />

Sensor ultra-sónico para medição de tamanho<br />

Sensor ultra-sónico para medição de diâmetro<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 15


<strong>Sensores</strong> magnéticos<br />

Símbolo Constituição Funcionamento Utilização<br />

Tem como elemento<br />

Alarme para portas e<br />

sensor um reed que é Na presença de um<br />

janelas.<br />

constituído por duas campo magnético o<br />

Deteção de<br />

lâminas magnéticas reed está fechado. O<br />

movimento de objetos<br />

encerradas num reed abre quando deixa<br />

ferromagnéticos.<br />

invólucro cilíndrico de de estar submetido ao<br />

Deteção de rodas<br />

vidro, cheio de gás campo magnético.<br />

dentadas.<br />

inerte.<br />

Estes detectores são constituídos por duas<br />

lâminas magnéticas com contactos nas<br />

extremidades, sendo o conjunto encerrado num<br />

invólucro cilíndrico de vidro (reed) cheio de gás<br />

inerte.<br />

Estes detectores são normalmente utilizados em<br />

portas e janelas, o invólucro que contém o reed é<br />

fixado na moldura da porta e o invólucro que contém<br />

o íman é fixado na própria porta, de modo que, com<br />

esta fechada, fiquem defronte um do outro. Assim,<br />

com a porta fechada, o contacto do reed está<br />

fechado e com a porta ligeiramente aberta, o<br />

contacto está aberto e sinaliza alarme.<br />

Íman<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 16


Considerações para a instalação de sensores<br />

A consideração principal na instalação eléctrica de sensores é o limite da corrente<br />

eléctrica aplicável. A corrente de saída (carga) deve ser limitada para a maioria<br />

dos sensores a uma corrente de saída bastante pequena. O limite da saída fica<br />

geralmente entre 50 e 200 miliamperes. É crucial que a corrente esteja limitada a<br />

um nível que o sensor possa suportar. Os módulos de entrada do PLC<br />

(Controlador Lógico Programável) limitam a corrente a níveis aceitáveis. Por sua<br />

vez, sensores com saídas de relé podem suportar correntes mais elevadas<br />

(tipicamente 3 amperes).<br />

Alimentação dos sensores<br />

Um sensor, como qualquer outro dispositivo electrónico, requer cuidado com a<br />

alimentação, pois se for feita de forma inadequada, poderá causar danos<br />

irreparáveis ao sensor.<br />

Os fabricantes disponibilizam sensores capazes de trabalhar com tensões de 12 a<br />

250 V alternada ou contínua.<br />

Saídas dos sensores<br />

Os sensores com saídas discretas possuem saídas com transístores, e estes<br />

podem ser NPN ou PNP.<br />

<strong>Sensores</strong> com saída NPN – São utilizados para comutar a carga ao potencial<br />

positivo.<br />

<strong>Sensores</strong> com saída PNP – São utilizados para comutar a carga ao potencial<br />

negativo.<br />

Nos sensores com saída a relé as saídas não são electrónicas mas sim<br />

mecânicas. O relê possui contratos, normalmente abertos (NA) e normalmente<br />

fechados (NF), o que nos disponibiliza uma independência quanto à tensão da<br />

carga. A principal vantagem sobre os electrónicos está em poder trabalhar com<br />

correntes mais altas.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 17


Ligação da carga ao sensor<br />

Acionamento direto da carga pela saída do sensor<br />

É possível o acionamento direto da<br />

carga pela saída do sensor quando a<br />

corrente pedida pela carga não excede<br />

a corrente máxima de saída do sensor.<br />

+24V<br />

1<br />

O tipo de tensão, DC ou AC, tem de<br />

ser igual no sensor e na carga.<br />

Sensor<br />

24V DC<br />

A tensão de funcionamento da carga<br />

pode ser igual ou menor que a tensão<br />

de saída do sensor<br />

0V<br />

Buzzer<br />

24V DC<br />

Acionamento indireto da carga pela saída do sensor<br />

É utilizado o acionamento indireto da carga pela saída do sensor quando a<br />

corrente pedida pela carga excede a corrente máxima de saída do sensor.<br />

+24V<br />

1 3<br />

+24V<br />

Fase<br />

Sensor<br />

24V DC<br />

RELÉ<br />

230V AC<br />

0V<br />

RELÉ<br />

24V DC<br />

Sirene<br />

230V AC<br />

Neutro 0V<br />

O tipo e o valor de tensão podem ser diferentes no sensor e na carga.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 18


Ligação eléctrica dos sensores<br />

Observar os esquemas de ligação eléctrica, identificando as cores dos fios antes<br />

de instalar o sensor, evitando principalmente que a saída do sensor seja ligada à<br />

rede eléctrica, o que causaria a destruição do sensor.<br />

Não se devem utilizar lâmpadas de incandescência com os sensores pois a<br />

resistência do filamento frio provoca uma corrente de pico que pode danificar o<br />

sensor.<br />

As cargas indutivas, tais como Contatores,<br />

relés devem ser bem especificadas porque a<br />

corrente de ligação ou de corte podem<br />

danificar o sensor.<br />

Conforme as recomendações das normas<br />

técnicas, deve-se evitar que os cabos dos<br />

sensores utilizem os mesmos tubos dos<br />

circuitos de potência. As tensões induzidas<br />

podem possuir energia suficiente para danificar<br />

os sensores.<br />

http://www.prof2000.pt/users/lpa Página 19

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!