Automação IndustrialProfessor Miguel NetoSensores e Atuadores

Introdução Nesse módulo, nós vamos aprender sobre os diferentes tipos desensores e atuadores que podem ser conectados ao controlador. A depender da grandeza, os sensores e atuadores podem serAnalógicos e/ou Digitais.

Definição de Sensores e Transdutores Um sensor é um elemento que recebe e responde a um estímulo,convertendo um tipo de energia em outro. A reposta é digital. Um transdutor, por sua vez, é um dispositivo que converte um tipo deenergia em um sinal elétrico. A resposta é analógica. Alguns sensores respondem com sinal elétrico a um estímulo e, nesse caso,podem ser chamados de transdutor.

Sensor capacitivo Sensor opticoChave fim de cursoSensor de temperatura Sensor de ultrassom Sensor de umidade

Limitações dos sensores e transdutoresAlcance limitado a poucas dezenas de metros.Solução Utilização de TransmissoresSão dispositivos que recebem o sinal de um transdutor ou sensor e envia a distâncias maiores, por meio de um sinal de transmissão padrão (4 a 20 mA, 1 a 5 V).

MedidoresPodem ser fabricados pela associação de três partes:– Transdutor: Elemento capaz de converter um tipo de energiaem outra;– Condicionamento: Elemento capaz de amplificar o sinal geradopelo transdutor;– Indicação: Elemento capaz de mostrar o valor da grandezamedida.

Tipos e aplicações de alguns sensores e TransdutoresSensores e Trandutores Para processos Contínuos Sensores de Pressão Sensor CapacitivoSensor PiezoresistivoSensor piezoelétricoSensores de Vazão Por pressão diferencialSensores de Nível Por pressão hidrostáticaPor ultrassomSensores de Temperatura TermoparTermoresistorPara processos de Manufatura Sensores de contato mecânico Chave fim de cursoSensores de proximidade CapacitivoIndutivoÓpticoMagnéticoUltrassônico

Sensores de PressãoSão transdutores que convertem sinais de pressão em grandezaselétricas.Transdutor capacitivoTransdutor piezoelétrico Transdutor piezoresistivo (Strain Gages)

Sensores de Pressão: Transdutor capacitivoNos transdutores capacitivos o diafragma funciona comoarmadura comum de dois capacitores em série. O deslocamentodo diafragma devido à variação de pressão resulta em aumento dacapacitância de um e diminuição de outro.

Sensores de Pressão: Transdutor piezoresistivo (Strain Gages)Transdutor composto por uma resistor deformável capaz deconverter uma deformação mecânica em um sinal elétrico.Transmissor de Pressão

Sensores de Pressão: Transdutor PiezoelétricoTransdutor composto por um cristal, como o quartzo, capaz de converter um esforço mecânico de deformação em sinal elétrico.Transdutor Ultra-sônica piezoelétricoTransdutor de pressão relativa piezoelétrico

Sensores de VazãoTipo turbinaTipo ultrassom Tipo lóbulo

Sensores de NívelTipo capacitivo Tipo boia

Tipo pressão diferencial

Sensores de Temperatura: Termopar• Baseia-se na geração de uma FEM, da ordem de mV, devido àjunção de dois metais diferentes com temperaturas diferentesem suas extremidades. T1 é a junção de medição ou junção quente. Tr é a junção de referência ou junção fria.

Tipos e características dos termopares• Termopares de Base Metálica ou Básicos• Tipos: T, J, K e E.• São os termopares de maior uso industrial• Os fios possuem um custo relativamente baixo• Sua aplicação admite um limite de erro maior.• Termopares Nobres ou a Base de Platina.• Tipos: R, S e B.• São constituídas por ligas de platina;• Possuem um custo elevado;• Altíssima precisão.

Sensores de Temperatura : Termoresistores • São sensores que se baseiam no princípio da variação daresistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentama resistência com o aumento da temperatura.• O material mais utilizado é a platina (Pt 100) pois apresentauma ampla escala de temperatura.

Sensores de Temperatura: DiversosSensor de temperatura e umidade relativa do ar Sensor de temperatura LM 35Termístor: São semicondutores sensíveis a temperatura. Tipos:NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) – termístores cujaresistência diminui com o aumento da temperatura.PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) – termístores cujaresistência aumenta com o aumento da temperatura.

Sensores de proximidade tipo indutivoSão sensores utilizados para detectar objetos metálicos (aço, ferro, alumínioetc).Oscilador: Fornece energia para geração do campo magnético nas bobinas.Bobina: Gera o campo eletromagnético.Circuito de disparo: Detecta mudanças na amplitude da oscilação.Circuito de saída: Fornece o sinal para o CLP ou microcontrolador.

Sensores de proximidade tipo indutivoFUNCIONAMENTOSeu funcionamento baseia-se na geração de um campo eletromagnético oscilante.A presença de um objeto metálico nesse campo reduz a frequência de oscilaçãodo campo. O objeto é detectado quando a frequência de oscilação é zero.

Sensores de proximidade tipo capacitivoSão sensores utilizados para detectarobjetos metálicos e não metálicos aocontrário do indutivo que só detectaobjetos metálicos.

Sensores de proximidade tipo capacitivoSeu funcionamento baseia-se na geração de um campo elétrico oscilante. Apresença de um objeto metálico ou não metálico nesse campo aumenta afrequência de oscilação. O objeto é detectado quando a frequência de oscilaçãoalcança a amplitude máxima.

Sensores de proximidade tipo ópticoDiferente dos sensores capacitivos e indutivos, os sensoresópticos operam com base na emissão e recepção de um feixe seluz modulada. Para isto utilizam dois circuitos eletrônicos: O transmissor: responsável pela emissão da luz. O receptor: responsável pela recepção desta mesma luz.São sensores utilizados para detectar todos os tipos de objetos.

Sensores de proximidade tipo ópticoTipos de sensores ópticos Sensor de barreiraSensor retro-reflexivoSensor difuso-refletido

Sensores de proximidade óptico tipo barreira O transmissor e o receptor devem ser dispostos um frente ao outro,de modo que o receptor possa constantemente receber a luz dotransmissor. O acionamento ocorrerá quando o objeto a serdetectado interromper o feixe de luz.

Sensores de proximidade óptico tipo retro-reflexivo Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma únicaunidade. O feixe de luz chega ao receptor somente após serrefletido por um espelho prismático, e o acionamento da saídaocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe.

Sensores de proximidade óptico tipo difuso-refletido Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma únicaunidade. Sendo que o acionamento da saída ocorre quando oobjeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e refletepara o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.

Sensores de proximidade tipo magnéticoSão sensores acionados a partir de um campo magnético geralmenteproveniente de um imã permanente ou de uma bobina.É composto por uma pequena caixa plástica que possui no seu interiorum êmbolo de vidro onde existe duas lâminas, milimetricamenteafastadas, que quando sofrem ação de um campo magnético se fecham,permitindo a circulação da corrente elétrica.

Sensores de proximidade tipo ultrassônicoDetectam a presença de um objeto pelo eco.Similar a um sonar, um sinal acústico em alta frequência é emitido erefletido pelo objeto. O tempo de reflexão é proporcional à distânciado objeto. Detecta objetos a longas distâncias; Detecta objetos líquidos e sólidos; Pode operar em ambiente úmido ou empoeirado.

Chave Fim de CursoDetecta um limite de curso no movimento de um atuador. Pode operar nas condições NA e NF.