Sensores Industriais

1. Introdução

   Os sensores industriais são equipamentos pelos quais o controlador monitora o processo. São transdutores, pois realizam a conversão de grandezas física sem grandezas elétricas.

   Hoje em dia é raro encontrar alguma máquina que não possua sensores, pois estes são responsáveis por grande parte das informações que possibilitam o funcionamento de uma máquina.

2. Sensores Industriais

2.1 O que são sensores?

   Como o próprio nome sugere, sensores são dispositivos capazes de “sensorear”, monitorar, detectar algo.

2.2 Qual sensor usar?

   O sensor ideal depende basicamente do material a ser detectado, e para uma especificação correta devem-se conhecer as principais famílias de sensores, suas características e vantagens.

3. Sensores na automação industrial

   Os sensores industriais (são como o próprio nome diz) os sentidos de um projeto automatizado. Eles são usados para identificação do estado de uma variável, podendo ser esta variável uma grandeza física qualquer.

   Um sistema bastante simples, onde um sensor é usado para detectar e contar garrafas que passam por uma esteira. O funcionamento é bastante simples toda vez que o sinal do sensor é interrompido, sua saída comuta de baixo para alto, enviando um sinal a um dispositivo contador que incrementa “1” a cada passagem de garrafa.

3.1 Analógicos ou digitais                    

   Os sensores podem ser classificados de acordo a saída do sinal, podendo esta ser analógica ou digital.

3.2 Digitais ou discretos

   São informações em forma de pulsos elétricos “0” ou “1” não há um valor intermediário.

3.3 Analógicos ou proporcionais

   São informações em forma de um sinal elétrico proporcional à grandeza medida.

4. Alimentação dos sensores

   Um sensor, como qualquer outro dispositivo eletrônico, requer cuidado com a alimentação, pois se feita de forma inadequada, poderá causar danos irreparáveis ao sensor.

4.1 Tensão Contínua

   Os sensores encontrados no mercado operam em uma faixa de 10 a 30 VDC, então qualquer tensão entre 10 e 30 VDC é suficiente para o correto funcionamento dos mesmos. Na automação é muito comum o uso de alimentação de 24 VDC.

4.2 Tensão Alternada

   Para máquinas que não tem disponibilidade de uma fonte de alimentação DC, os fabricantes disponibilizam também, sensores com alimentação alternada de 90 a 265 VAC, tornando-os compatíveis com os padrões brasileiros.

4.3 Tensão Universal

   O avanço da tecnologia proporcionou comodidade à automação e os fabricantes disponibilizam capazes de operar em tensões de 12 a 250 V alternada ou continua. É obvio que toda comodidade tem um preço.

5. Saídas dos sensores

   Os sensores com saídas discretas possuem saídas com chaveamento eletrônico, e estes podem ser NPN ou PNP.

5.1 Sensores com saída NPN

   São utilizados para comutar a carga ao potencial positivo. O módulo de saída possui um transistor NPN que conecta a carga à terra (0 V). A carga é conectada entre a saída do sensor e a tensão de funcionamento positiva (VDC).

5.2 Sensores com saída PNP

   São utilizados para comutar a carga ao potencial negativo. O módulo de saída possui um transistor PNP que conecta a carga à terra (0 V). A carga é conectada entre a saída do sensor e a tensão de funcionamento negativo (0V).

5.3 Sensores com saída a relé

   As saídas não são eletrônicas e sim mecânicas. O relê possui contatos, normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF), o que nos disponibiliza uma independência quanto ao potencial da carga. A principal vantagem sobre os eletrônicos esta no chaveamento de correntes mais altas.

5.4 Sensores com saída analógica

   São usados para monitoração das variáveis de processo, são também chamados de transdutores, ou seja, convertem uma grandeza física em uma grandeza elétrica normalmente de 4 à 20mA.

6. Terminologia

6.1 Distância e face sensora

   A face sensora é lado do sensor que detecta o objeto e a distância é a distância entre a face sensora e o objeto a ser detectado. Com este parâmetro podemos definir a maior distância que podemos deixar o sensor do objeto a ser detectado.

6.2 Histerese

   A histerese pode ser traduzida como retardo que tem como objetivo evitar falsas comutações na saída, este efeito propícia ao sensor uma banda de segurança entre o ligar (ON point) e o desligar (OFF point).

   Assim, se o objeto estiver se movendo em direção ao sensor, deve mover-se para o ponto mais próximo para ligá-lo. Uma vez ligado (ON point), permanece ligado até que o objeto se mova para o ponto mais distante (OFF point).

7. Tipos de sensores

Para especificar um sensor deve-se conhecer o material do objeto à detectar.

7.1 Mecânicos

   São sensores que operam de forma mecânica, ou seja, necessita contato. Não importa o material.

7.2 Magnéticos

   São sensores que operam com campo magnético, detectam apenas magnetos.

7.3 Indutivos

   São sensores que operam com campo eletro magnéticos, portanto detectam apenas materiais ferromagnéticos.

7.4 Capacitivos

   São sensores que operam com o principio de capacitância, detectam todos os tipos de materiais.

7.5 Ópticos

   São sensores que operam com emissão de luz, estes detectam todos os tipos de materiais.

7.6 Ultra-sônicos

   São sensores que operam com emissão e reflexão de um feixe de ondas acústicas. A saída comuta quando este feixe é refletido ou interrompido pelo material a ser detectado.

7.7 Pressão (Pressostato)

   São sensores que operam comparando duas pressões sendo uma pré-fixada e a outra é a pressão em um determinado ponto da linha.

8. Interface de Entrada/Saída

   O sistema de entrada/saída vai realizar a conexão física entre a CPU e o mundo externo por meio de vários tipos de circuito de interfaceamento. Tais circuitos possuem padrões semelhantes nos diversos equipamentos. A seguir, será feito menção a eles, subdividindo-os nos de natureza discreta (ou de um único bit de informação) e naqueles de natureza numérica (analógicos ou de vários bits).

8.1 Entradas/Saídas discretas

   São os tipos de sinal mais comumente encontrados em sistemas automatizados com PLC. Nesses tipos de interface, a informação consiste em um único bit cujo estado pode apresentar duas possíveis situações: ligado ou desligado (daí sua características discreta). Na tabela seguinte, apresenta-se uma lista de vários dispositivos de entrada/saída com tais características.

   Cada um desses dispositivos é acionado por fontes de alimentação distintas que normalmente não são de mesma magnitude ou natureza. Por esta razão, as interfaces com dispositivos de entrada/saída discretos são disponíveis em vários níveis de tensão CA ou CC, conforme os padrões comerciais:

• 12 Vcc
• 24 Vcc
• 110 Vca
• 220 Vca

   Adicionalmente, para as saídas também são encontrados contatos abre/fecha de relé, os quais normalmente suportam correntes de até 1 A com isolação de 220 Vca, mas que podem variar conforme o modelo e o fabricante. Outra característica é o numero de pontos de entrada/saídas que possui terminal em comum, o qual pode varia entre dois, quatro ou mais pontos, ou apenas um (saída isolada), o que também dependerá do modelo e fabricante do equipamento.

Material de Estudo

Continue estudando mais com as apostilas:

Apostila de sensor.pdf (526870)

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