automação

AUTOMAÇÃO Prof. Tarcísio


Ementa:

1-Introdução:

2-Sistema Automático:

3-Comandos e Controles:

4-Fundamentos de Eletrônica:

5-Solenóides:

6-Elementos Eletro-Eletrônicos:

7-Controladores Lógicos Programáveis(CLPs):

8-Instruções Básicas para Programação do CLP


1-Introdução:

O processo de globalização da economia transformou em condição primordial a busca de elevados níveis de qualidade e produtividade. A busca por estes objetivos passa por uma série de etapas, como a qualificação e requalificação do trabalhador, a implantação de políticas de qualidade e a automação de processos e de equipamentos.

Na automação industrial pode-se ter a interação de componentes mecânicos, elétricos, eletrônicos, hidráulicos e pneumáticos, gerenciados por uma unidade de controle. São os sistemas multitecnológicos. Esta união tecnológica busca uma solução otimizada para os problemas que se apresentam, sendo que a cada aplicação deve-se enquadrar as tecnologias que melhor se adaptem.

Nas últimas décadas, com a melhoria da capacidade de tratamento das informações devido ao avanço da microeletrônica, bem como de sua aplicação integrada a sistemas mecânicos e elétricos, possibilitou um avanço vertiginoso no processo de automatização de processos e equipamentos.

Os sistemas multitecnológicos que integram as tecnologias mecânica, eletro-eletrônica e informática, são denominados sistemas mecatrônicos (Buur & Andreasen, 1989) ou sistemas eletromecânicos controlados (Vries et al, 1994).


Em sua estrutura, os sistemas mecatrônicos compõem-se de duas partes. Uma parte efetua operações que produzem alterações na forma ou na natureza dos produtos processados pelo equipamento, chamada parte operativa, outra parte efetua o tratamento das informações em função dos sinais enviados pelo sistema, chamada parte de comando. A parte operativa pode envolver as tecnologias elétrica, mecânica, hidráulica e pneumática. Neste trabalho, abordar-se-á principalmente os sistemas em que a tecnologia operativa adotada é a pneumática.

Grande parte dos sistemas automáticos utilizam a pneumática como meio de efetuar as operações sobre os produtos tratados por uma máquina ou uma instalação. Tradicionalmente, as utilizações mais freqüentes de atuadores pneumáticos são o transporte e manipulação de peças, acionamentos de processos de fabricação e montagens de componentes.

No decorrer dos anos oitenta, o incremento da microeletrônica e dos sistemas computacionais no controle de sistemas mecânicos em geral, refletiu-se também nos equipamentos pneumáticos. A cada dia com preços mais competitivos, os sistemas pneumáticos controlados eletronicamente vêm substituindo gradativamente os processadores pneumáticos e por lógica de relés. Esses sistemas, em analogia ao conceito de sistemas mecatrônicos, podem ser definidos como sistemas pneutrônicos. (Bollmann, 1996).


2-Sistema Automático

Observa-se, que com os recentes avanços tecnológicos, bem como de sua aplicação integrada a sistemas mecânicos e elétricos, possibilitou-se um avanço vertiginoso no processo de automatização de processos e equipamentos. No entanto, para melhor entendimento das características multitecnológicas que envolvem os sistemas mecatrônicos, este trabalho apresenta alguns conceitos que envolvem os sistemas automáticos.

2.1Sistema de produção

Normalmente, a automação de um sistema acontece para servir à produção. A terminologia sistema é utilizada em diversos ramos do conhecimento e apresentam definições semelhantes. A definição apresentada em Hubka & Eder (1988) estabelece que: “sistema é o conjunto finito de elementos reunidos para formar um todo sob certas regras bem definidas, por meio das quais existem determinadas relações precisas definidas entre os elementos e para com seu ambiente”.

Um sistema de produção tem por objetivo agregar valor. A partir de materiais, de peças ou subconjuntos, ele elabora produtos de valor superior à entrada, seja um produto acabado ou um produto intermediário (Bouteille et al, 1997). A figura 1 esquematiza um sistema de produção. Recebendo o fluxo de materiais de trabalho e gerando o fluxo de produtos elaborados. O sistema de produção é abastecido com energia (energia elétrica, ar comprimido,...) e provido de consumíveis auxiliares (água de refrigeração, lubrificantes,...). E ainda, gera também um fluxo de dejetos (cavacos, efluentes, etc


Figura 1 – Esquema de um sistema de produção (Bouteille et al, 1997).


Neste esquema, observa-se que o funcionamento do sistema de produção requer intervenções humanas diferentes. Do pessoal de produção, regulagem e manutenção.

O pessoal de produção intervém de acordo com o grau de automação do sistema. Na vigilância no caso de equipamento automático, no controle e alimentação se equipamentos semi-automáticos e ainda, envolvendo-se diretamente no processo produtivo no caso de postos de trabalhos manuais. O pessoal de regulagem intervém quando necessário em busca do objetivo desejado, seja na obtenção de um padrão de qualidade, ou seja, na adequação do produto inicial. Já o pessoal de manutenção intervém de acordo com a filosofia de manutenção adotada.

O que se observa é que os sistemas de produção industrial estão cada vez mais automatizados. Atualmente, como a economia é comandada pelo mercado, toda a automatização tem por objetivo auxiliar a competitividade global do produto, seja diretamente pela melhoria de seu custo e qualidade, seja indiretamente na melhoria das condições de trabalho.

A competitividade do produto final pode ser definida pela sua capacidade de ser bem vendido em mercados para os quais ele é destinado. A competitividade resulta dos seguintes fatores: custo, qualidade, inovação, disponibilidade. Como a automatização das instalações de produção pode melhorar custos, qualidade e até mesmo a disponibilidade de produtos (automatização flexível), o processo de automatização de sistemas de produção vem crescendo rapidamente. Porém, é importante verificar que a automatização em busca de aperfeiçoamento de um dado produto deve ser sempre em resposta às necessidades do mercado.


2.2-Automação e Automatização

É muito comum na literatura específica, depararmos com os termos Automação e Automatização, que muitas vezes tem o mesmo significado. No entanto, utiliza-se o termo automação para designar o conjunto de técnicas e meios disponíveis para a concepção, projeto e construção de um equipamento automático. Enquanto que o termo automatização é usado para designar ação de tornar automático um equipamento existente (Simon, 1991).

O conjunto de elementos mecânicos, elétricos, pneumáticos, etc., de uma máquina ou instalação que assegura o seu funcionamento automático, pode ser definido como automatismo. Pode ser definido ainda, como o conjunto de dispositivos que asseguram o funcionamento, com um mínimo de intervenção humana, de uma máquina ou de uma instalação de produção.

Um sistema automatizado constitui-se dos componentes responsáveis pelo processo e pelo seu automatismo, além de uma interface homem-máquina. Ou seja, os componentes responsáveis pelo processo correspondem à parte operativa do sistema e o automatismo corresponde à parte de comando (figura 2).


Figura 2 – Esquema de um sistema automatizado


2.3-Configuração do Sistema Automático

Os sistemas automáticos compõem-se de duas partes, a parte operativa e a parte de comando.

A parte de comando efetua o tratamento das informações e distribui ordens para a parte operativa, recebendo em retorno, sinais para coordenar as ações.

A parte operativa efetua operações que produzem alterações na forma ou na natureza dos produtos processados pelo equipamento. As operações podem ser mecânicas, térmicas, físico-químicas, ou outras, e geralmente agregam valor a estes produtos. Desta forma, a parte operativa tem como característica a utilização significativa de energia, ao contrário da parte de comando, que efetua o tratamento das informações com um baixo nível energético.

A figura 3 apresenta o esquema de organização da parte operativa em relação à parte de comando, segundo a ADEPA (Agence Nationale pour le Dévelopement de la Production Automatisée).


Figura 3 - Organização da parte operativa em relação à parte de comando (ADEPA).


Na figura 3 observa-se que ao centro da parte de comando, o "tratamento" é a convergência de três diferentes formas de comunicação, com o próprio equipamento, com o operador e com outros equipamentos.

Na comunicação com o próprio equipamento, envia-se comando aos atuadores (cilindros, motores,...) por meio dos pré-atuadores (contatores, válvulas,...) além de obter informações sobre o processo via aquisição de sinais dos sensores.

Por meio de uma interface homem-máquina acontece a comunicação com o pessoal envolvido com a operação, acompanhamento e ajuste do equipamento.

Quando necessário, as máquinas podem comunicar-se com sistemas de supervisão ou até mesmo com outras máquinas. Por meio de portas de comunicação as partes de comando podem ser conectadas às partes de comando de outros equipamentos.


2.4-Tecnologias Operativa e de Comando

Como já observado, os sistemas automáticos compõem-se das partes operativa e de comando. A parte operativa efetua operações que produzem alterações na forma ou na natureza dos produtos processados pelo equipamento e a parte de comando efetua o tratamento das informações e distribui ordens para a parte operativa, recebendo em retorno, sinais para coordenar as ações.

No entanto, um dos grandes problemas para os autores de projeto é a definição das tecnologias envolvidas, tanto na parte operativa quanto na parte de comando.

As tecnologias operativas normalmente empregadas são: mecânica, elétrica, hidráulica e pneumática. As tecnologias de comando normalmente são: pneumática, eletricidade e eletrônica.

A definição das tecnologias de comando e operativas a serem empregadas depende de uma série de fatores que devem ser analisados, que vão desde a quantidade de trabalho a ser desenvolvido às características ambientais, passando pela análise da segurança da operação e por uma análise econômica do sistema.

Uma questão fundamental a ser verificada é a da segurança da operação. Isto não envolve somente a análise de risco, mas apresentar projetos que ofereçam boas condições de trabalho para o operador, livrando-o de operações insalubres, repetitivas e que envolvam elevados esforços físicos.


2.5 Sistemas Contínuos e Discretos

Os sistemas mecatrônicos, mais especificamente os sistemas hidráulicos e pneumáticos, podem assumir características de sistemas contínuos e de sistemas discretos. Na maioria das vezes, estes sistemas assumem estados discretos, ou ainda, somente dois estados, sendo então classificados como sistemas binários.

Os estudos de modelagem e controle de sistemas contínuos são anteriores aos sistemas discretos, sendo que o primeiro trabalho importante na área de controle de sistemas contínuos foi o do Controlador Centrífugo de James Watt no século XVIII. Os estudos de modelagem e controle de sistemas discretos são mais recentes. A rede de Petri, em que se baseia o Grafcet é derivada dos trabalhos de C. A. Petri publicados a partir de 1960 (Attié, 1998). A teoria de sistemas a eventos discretos, que são os sistemas de maior interesse em Automação, como neste trabalho, baseia-se nos estudos de autômatos finitos desenvolvidos ao longo da Segunda metade do século XX.


3. Comandos e Controles

Com o crescente número de equipamentos classificados como mecatrônicos, composto por uma parte operativa e outra de comando, cresceu também a importância do estudo das técnicas de comando. Alguns fundamentos das técnicas de comando serão abordados neste trabalho, no entanto, estes fundamentos têm uma ampla aplicação, pois independem das tecnologias empregadas.

3.1 Comando

Comando, segundo a norma DIN 19226 é definido como um processo num sistema, mediante o qual uma ou mais grandezas de entrada influenciam uma ou mais grandezas de saída, de acordo com as características próprias deste sistema.

A figura 4 apresenta a representação simplificada em bloco de um comando, em que os parâmetros de entrada Xei introduzem sinais de informação, que tratados no interior do sistema,

geram sinais de saída Xsi

Figura 4 - Representação simplificada em bloco de um comando


O comando tem como característica que as grandezas de saída não interferem nas grandezas de entrada, no sentido de garantir valores de saída desejados. Perturbações externas sobre o sistema não podem ser compensadas ou corrigidas pelos comandos. A figura 5 apresenta um comando pneumático em que a saída, o avanço de um cilindro pneumático, somente ocorre após dois sinais de entrado por meio de um comando pneumático bi-manual. Neste caso, o comando provoca o avanço, sem, no entanto garantir valores de força e velocidade de avanço, que serão funções de outros parâmetros.

Figura 5 - Comando pneumático bi-manual com duas entradas (Xe1 e Xe2) e uma saída (Xs1) (Bollmann, 1996).


Como pode ser observado neste exemplo, a origem das grandezas das entradas Xe1 e Xe2,

bem como a grandeza de saída Xs1, são externas ao sistema de processamento de sinais.

As entradas Xe1 e Xe2 são o acionamento manual dos elementos de sinal S1 e S2, que por

sua vez transformam internamente o sinal mecânico em um sinal pneumático. A válvula de simultaneidade V1, ou elemento lógico “E”, faz o processamento dos sinais de entrada. O processamento de sinais corresponde ao “tratamento” no esquema de organização da parte operativa em relação à parte de comando, segundo a ADEPA. Na figura 6 associa-se o esquema de comando pneumático apresentado na figura 5 ao esquema de organização de um sistema automático, segundo a ADEPA, mostrado na figura 3.


Figura 6 – Associação do esquema de comando pneumático à organização de um sistema automático.

O sinal gerado em V1 aciona a válvula direcional V2. Este acionamento marca o limite entre a parte de comando e a parte operativa. A válvula V2 envia energia pneumática ao atuador A, que a transforma em energia mecânica (processo). A conclusão do processo de atuação será percebida pelo sensor. Para este esquema proposto, o sensoreamento é visual.

Observa-se, como de forma geral, que os sinais externos e a parte operativa do sistema tem como característica a utilização significativa de energia, ao contrário da parte de comando, que efetua o tratamento das informações com um baixo nível energético.


3.2 Controle

O controle pode ser definido como um processo num sistema, mediante o qual uma grandeza de saída a ser controlada é continuamente comparada com um valor de referência, sendo que o resultado desta comparação atua na entrada do sistema, no sentido de atingir-se o valor de referência na saída.

A figura 7 apresenta a representação simplificada de um sistema de controle, em que a grandeza de saída Xs realimenta a entrada do sistema depois de comparada com a grandeza

de referência Xr. Os sistemas pneumáticos utilizando servoválvulas e válvulas proporcionais para posicionamento são exemplos de sistemas de controle, assim como a utilização de simples válvulas reguladoras de pressão pneumática (Bollmann, 1996).

Figura 7 - Representação simplificada de um sistema de controle


3.3 Sinais

As técnicas de comando visam essencialmente o processamento lógico dos sinais gerados em um dado sistema.

Os sinais são informações e representam valores ou variações de uma característica física. Essa variação pode afetar a transmissão, o tratamento ou a memorização de uma informação. Estes sinais, em função dos valores que podem assumir, são denominados de analógicos ou discretos.

3.3.1 Sinais Analógicos

Segundo a norma DIN 19226, um sinal analógico é um sinal de entrada, no qual estão coordenadas, ponto a ponto, diferentes informações num campo contínuo de valores do parâmetro de sinais de saída. Portanto, o parâmetro de informações destes sinais pode admitir quaisquer valores dentro de determinado limite (figura 8).

Figura 8 – Representação do Sinal analógico


3.3.2 Sinais Discretos

Sinais discretos são aqueles cujos parâmetros de informações podem assumir somente uma quantidade finita de valores relacionados entre si. Cada valor está associado a uma determinada informação.

Em função do número de valores do parâmetro de informações que estejam associados a uma informação, os sinais discretos podem ser classificados como sinais digitais ou binários, conforme figura 9.

Os sinais digitais possuem um número definido de valores associados a uma informação, onde cada valor é um múltiplo de um número inteiro da unidade base.

Os sinais binários são sinais digitais em que o parâmetro de informações é composto apenas por dois valores.

Figura 9 – Representação de Sinais discretos


Assim como os microprocessadores e os computadores que trabalham com sinais digitais obtidos através de combinações de sinais binários, os sistemas hidráulicos e pneumáticos também atuam como comandos binários, uma vez que as grandezas envolvidas adquirem somente dois valores significativos, como por exemplo: O atuador está avançado ou recuado; a válvula está aberta ou fechada; um determinado ponto está pressurizado ou despressurizado. Em sistemas hidráulicos e pneumáticos, as pressões podem atingir infinitos valores dentro de suas faixas de trabalho, o que poderia caracterizar-se por um sinal analógico, no entanto, no que concerne aos sinais de entrada no sistema de comando e ao fluxo de informações no interior do sistema, só interessa saber se há pressão ou não. Considera-se a existência ou não de pressão quando ela ultrapassa ou cai a valores predeterminados. No caso de sistemas pneumáticos (Bollmann, 1996 e Hasebrink e Klober, 1988), o sinal de pressão é considerado valor lógico 1 (sim) quando assume valores de 3 a 8 bar e valor lógico 0 (não), quando está na faixa de 0 a 0,8 bar, conforme figura 10.

Figura 10 – Representação da faixa de valores de pressão num comando pneumático binário


As técnicas de comando utilizam predominantemente os sinais analógicos, enquanto que nas técnicas de comando predominam a utilização de sinais digitais, principalmente os sinais binários. No entanto, dependendo das características, podem ocorrer os três tipos de sinais num mesmo sistema de controle ou comando. O tipo de sinal predominante é que determinará o cenário e as ferramentas de projeto a serem aplicadas.

3.4 Comandos Binários

Em sistemas automáticos, verifica-se que em muitas das vezes, os estados de seus componentes só podem assumir duas condições mutuamente exclusivas. Como, o atuador estar recuado ou não, ou ainda, existir pressão no sistema ou não. Neste caso, pode-se dizer que o sistema segue a lógica binária.

A lógica binária está associada à Álgebra de Boole, em que se baseiam os comandos binários que são comumente utilizados em equipamentos automáticos de forma bastante eficaz.

A utilização da lógica binária na implementação de equipamentos automáticos é de grande importância, pois a sua linguagem é comum para todos os sistemas que atuam com sinais binários, tais como a microeletrônica, a informática, a hidráulica e a pneumática. Este ponto em comum permite uma fácil integração entre estas tecnologias, além de permitir que os atores de projeto elaborem o projeto lógico sem ocupar-se das tecnologias a serem adotadas.Segundo a Norma DIN 19237, os comandos podem ser analógicos, digitais ou binários, dependendo do tipo de sinal que é tratado, e podem ser classificados conforme a figura 11.


Figura 11 – Tipos de sinais de comando para tratamento de sinais conforme DIN 19237.


Os comandos síncronos são aqueles em que o processamento de sinais realiza-se em sincronismo com um sinal cíclico, já os comandos assíncronos acontecem apenas pelas alterações das entradas.

Por serem predominantemente utilizados em sistemas de automação, abordar-se-á apenas os comandos assíncronos, mais especificamente os comandos binários assíncronos. Estes podem ser combinatórios ou seqüenciais.

3.4.1 Comandos Binários Combinatórios

Nos comandos binários combinatórios a saída ocorre unicamente em função da combinação lógica dos sinais de entrada. Neste caso, pode-se dizer que o sistema segue a lógica binária associada à Álgebra de Boole.

A figura 12 apresenta o comando pneumático combinatório utilizado no acionamento do sistema da figura 5, onde a saída Xs1, o avanço de um cilindro pneumático, somente ocorre

após dois sinais de entrada por meio de um comando pneumático bi-manual entradas Xe1 e

Xe2.


Figura 12 - Comando binário combinatório utilizando tecnologia pneumática .


3.4.2 Comandos Binários Seqüenciais

Nos comandos binários seqüenciais os comandos produzem uma seqüência predeterminada de ações. A seqüência de ações somente acontece após o cumprimento de condições de prosseguimento programadas.

A figura 13 mostra um comando binário seqüencial, onde as ações (etapas) ocorrem somente após o atendimento das condições de prosseguimento (transições). O comando é representado por um diagrama de função seqüencial e por seu respectivo diagrama de

comando pneumático.


Figura 13 - Comando binário seqüencial - diagrama de função seqüencial e diagrama de comando pneumático


Observa-se que a partir da etapa inicial, avanço de 1A, a etapa seguinte somente acontecerá após a ativação da transição 1S2. E assim acontecerá seqüencialmente, onde o cumprimento de cada uma das etapas possibilita a ativação da transição para a etapa subseqüente.


4 Fundamentos da Eletrônica

A energia elétrica é uma tecnologia muito utilizada em máquinas e sistemas dos mais diversos tipos, tanto na parte operativa, como na parte de comando.

Os elementos elétricos utilizados em comandos, também são dos mais variados, desde os relés e contatores*, até os modernos microprocessadores eletrônicos. Porém, para um perfeito entendimento da utilização destes sistemas, deve‑se conhecer os conceitos básicos da eletrotécnica.

Através da energia elétrica, pode‑se produzir luz, calor, ação magnética ou fenômenos químicos. As causas que concorrem para a produção destes efeitos, serão facilmente compreendidas, se fizermos um estudo pormenorizado, das partículas que compõem as várias substâncias encontradas na natureza.

Sabemos que todas estas substâncias estão formadas por átomos. Cada átomo tem um núcleo, ao redor do qual giram os elétrons. Os átomos são partículas extremamente reduzidas, cujo diâmetro é de aproximadamente 1/10.000.000 mm. O diâmetro do núcleo é aproximadamente 1/10.000 do diâmetro do átomo completo e o diâmetro do elétron é aproximadamente 1/10 do diâmetro do núcleo.


4.1 Modelo do Átomo

Os elétrons possuem carga negativa, e não ocupam a mesma órbita nem o mesmo plano, e sim formam "camadas" esféricas concêntricas que envolvem o núcleo, como as camadas de ar envolvem a terra; a todas estas "camadas" é dado o nome de 'eletrosfera' do átomo.

Por outro lado, o núcleo está formado por outras partículas, que são os prótons e os nêutrons. Os prótons possuem carga positiva enquanto os nêutrons são desprovidos de carga.

Cada elemento é determinado através da quantidade de elétrons que possui.

Átomos idênticos formam "elementos". Átomos diferentes, ligados entre si, formam as chamadas "substâncias". Visto que os elétrons giram a altas velocidades ao redor do núcleo do átomo em órbitas diversas, devem agir sobre eles, forças de atração em relação ao núcleo, capaz de mantê‑los nestas órbitas (Figura 14).

De acordo com o princípio; "cargas idênticas se repelem", "cargas contrárias se atraem", pode ser explicada a natureza destas forças de atração entre o núcleo e os elétrons.

Figura 14 – Estrutura atômica


4.2 Representação Simplificada:

Por se distribuírem em diversas camadas, ou seja, a distâncias diferentes do núcleo, os elétrons das camadas mais afastadas estão sujeitas a forças de atração menores; por esta razão, a estes, dá‑se o nome de "elétrons livres" ou "elétrons de valência", pelo fato de poderem facilmente abandonar a órbita a que pertencem. Estes elétrons, ao abandonarem suas órbitas, poderão ser absorvidos por órbitas de outros. Graças a essa propriedade dos átomos, de poderem ceder e absorver elétrons, é que será possível o fenômeno da corrente elétrica.

Figura 15 – Estrutura atômica – simplificada


4.3 Grandezas Elétricas

4.3.1 Tensão Elétrica (“V”, "E" ou "U")

Se em um condutor houver um movimento de elétrons de valência, este movimento terá sido motivado por uma diferença de potencial elétrico entre os extremos deste condutor. Se em um dos extremos houver um excesso de elétrons, e no outro extremo, uma deficiência de elétrons, surgirá entre estes extremos um campo eletrostático. Os elétrons serão repelidos pelo ponto carregado negativamente e atraídos pelo extremo carregado positivamente. Este "fluxo" de elétrons pode ser comparado ao fluxo de um líquido em uma tubulação. Neste caso a diferença de pressão é produzida por uma bomba.

No caso da eletricidade, temos diferença de potencial elétrico ou "tensão elétrica".

Os valores de tensão dependem da separação entre as cargas.

A unidade de medida para "tensão elétrica" é o volt (símbolo V) em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta (1745‑1827).


4.3.2 Corrente Elétrica ("I")

Entre dois pontos onde existe uma tensão elétrica, por exemplo, os pólos de uma bateria, ao se estabelecer uma ligação condutora entre estes pontos, haverá um fluxo de elétrons através da ligação buscando equilíbrio de cargas. A esta ligação denomina‑se "circuito de corrente" ou "circuito elétrico" e ao fluxo de elétrons de "corrente elétrica".

Os portadores de carga negativa (elétrons), movimentam‑se, quando o interruptor é fechado, do pólo negativo para o pólo positivo. Este é o sentido de fluxo dos elétrons. Além dos portadores de carga negativa, existem também os portadores de carga positiva, cujo sentido de movimento, por exemplo, num acumulador, é do pólo positivo para o negativo. Antes que a Física descobrisse a existência dos elétrons, a direção da corrente estava baseada nos portadores de carga positiva.

Figura 16 – Corrente elétrica


A corrente elétrica opõe‑se, num circuito, resistências de diversas magnitudes (resistência do condutor, resistência do consumidor, etc.) A grandeza da corrente elétrica e, portanto, influenciada pela grandeza da resistência e pela tensão elétrica.

A unidade de medida para acorrente elétrica e o Ampère (A), (símbolo para fórmulas: I), em homenagem ao físico francês Ampère (1775‑1836).

Múltiplos e submúltiplos da unidade Ampère:

Kiloampère (KA) = 10³ A = 1000 A

Miliampère (mA) = 10-3 A = 0,001 A

Microampère (A) = 10‑6 A = 0,000001 A

Para a medição de correntes elétricas, é utilizado um instrumento chamado "amperímetro".

O amperímetro deve ser ligado sempre em "série" com o circuito de corrente.

Figura 17: Instalação de amperímetro - deve ser ligado sempre em "série" com o circuito de corrente.


A corrente contínua é uma corrente que, ao longo do tempo não sofre variações de intensidade nem inversão de polaridade.

Corrente Contínua

Gráfico Fonte produtora: Bateria

Símbolo

Figura 18 – Corrente contínua.


A corrente alternada é uma corrente que, ao longo do tempo, varia de intensidade e sofre constantes inversões de polaridade, conforme figura 19.

Corrente Alternada Gráfico Fonte produtora: Gerador

Símbolo

Figura 19 – Corrente alternada


Efeitos da corrente elétrica.

O corpo humano e o corpo dos animais são condutores elétricos. A corrente pode produzir queimaduras e espasmos musculares. Se a corrente flui através do coração se produz a denominada "fibrilação dos ventrículos do coração". As conseqüências disto são, a paralisação do corpo e da respiração. Portanto, na prática é necessário observar as medidas de proteção a fim de evitar acidentes.

Ação da corrente no homem

Corrente elétrica Ação da corrente no homem

0,3 mA limite da insensibilidade

1 mA susto

10 mA espasmo muscular

30 mA o homem fica inconsciente

50 mA fibrilação dos ventrículos do coração (morte).


Correntes acima de 50mA (0,05 A), são perigosas para o homem, se o percurso da mesma passar através do coração. A figura 20 apresenta alguns efeitos da corrente elétrica.

Figura 20 - Efeitos da corrente elétrica.


4.3.3 Resistência Elétrica ("R")

A corrente que circula através de um circuito elétrico, depende não só da tensão que esta sendo aplicada, mas também depende das propriedades inerentes ao circuito. Estas propriedades decorrem; da natureza do material do condutor, que para diversos tipos, mantendo‑se a mesma tensão, provocarão intensidades diferentes de corrente, da área da secção transversal do condutor; e da natureza do material do elemento consumidor. Em qualquer caso, também se verifica a produção de calor.

Esta propriedade que possui as matérias de alterar a corrente elétrica, ou seja, de se opor a passagem da corrente, assim como de produzir calor, chama‑se "resistência elétrica".

A unidade de medida adotada para resistência elétrica, e o "Ohm", em homenagem ao físico alemão Ohm (1787‑1845). O símbolo para esta unidade é o (omega, letra grega maiúscula). Segundo a resistência que oferecem a passagem da corrente, os materiais se classificam em: isolantes, condutores e semicondutores.


Isolantes

Os isolantes elétricos são substâncias que possuem os elétrons sujeitos a uma forte atração dos núcleos de seus átomos, ou seja, nestes materiais existem poucos elétrons de "valência". Estes elétrons têm movimentação constatada com muita dificuldade, por exemplo: borracha, PVC, porcelana, etc.


Condutores

Os condutores, ao contrário dos isolantes, possuem baixa energia de ligação dos elétrons aos núcleos, portanto muitos elétrons de "valência" e menor obstáculo aos seus movimentos, por exemplo: prata, cobre, alumínio, aço, etc.


Semicondutores

Entre os isolantes e os condutores, estão os semicondutores, que são substâncias que: no estado puro, e a uma temperatura de 0°C são isolantes; no estado puro e a temperatura de 20° são maus condutores; aumenta sua condutividade ao serem combinados com outros materiais, ou então com o aumento da temperatura, por exemplo: germânio, silício.


4.4 A Lei de Ohm

Definição para a unidade "Ohm": 1 Ohm é igual a resistência elétrica entre dois pontos de um condutor metálico em forma de fio, homogêneo, uniformemente temperado, na qual uma tensão elétrica de 1 Volt, aplicada a estes pontos, produz uma corrente elétrica de intensidade igual a 1 Ampère.

A lei de Ohm é a mais importante no estudo da eletricidade. Essa lei relaciona a tensão, corrente e resistência e é aplicável a todos os circuitos de corrente continua (D.C.) e com algumas modificações pode também ser aplicada para circuitos de corrente alternada (A.C.).

As experiências de Ohm mostraram que o fluxo de corrente num circuito elétrico é diretamente proporcional a voltagem aplicada ao circuito.

Esta lei estabelece que um aumento de voltagem implica num aumento de corrente e vice‑versa. Também em caso de variação no valor da resistência, verifica‑se uma alteração no valor da corrente.

A lei de Ohm pode ser expressa pela equação:

E=R . I

Onde:I = intensidade da corrente em Ampère (A)

E= valor da tensão elétrica em Volt (V)

R= valor da resistência elétrica em Ohm ()


O circuito da figura a seguir, possui uma fonte de tensão de 24V e uma resistência de 8 ohms. No medidor de corrente (amperímetro), poderá ser lido o valor da intensidade de corrente que fluirá no circuito que será 3 Ampéres.

Caso não se disponha de um amperímetro, mesmo assim o valor da corrente poderá ser determinado através da lei Ohm, ou seja:

E = R.I ;

I = E/R ;

I = 24V / 8;

portanto: I = 3A.

Em outra verificação, supondo‑se desconhecido o valor da resistência, este poderá ser calculado por transposição da fórmula básica da lei de Ohm, conhecidos os valores da tensão e corrente.

E=R.I ; R=E/ I ; R=24V/3A ;

portanto: R=8.


4.4.1 Combinação de Resistências

Resistências elétricas podem ser ligadas entre si num circuito, a fim de satisfazerem as condições deste circuito. Essas ligações podem ser do tipo "série" ou "paralelo", cada uma delas possuindo algumas características.

4.4.1.1 Ligação Série

Na ligação "série", um dos terminais de uma resistência, é ligado a um dos termais de outra, cujo outro terminal é ligado a um dos terminais de uma terceira resistência, e assim sucessivamente.


A ligação "série" possui as seguintes características:

a) todas as resistências são percorridas pela mesma corrente.

Esta característica pode ser facilmente observada, pelo fato de que a corrente que passa pelo circuito deve atravessar todas as resistências, e em valor igual.

b) a soma das tensões parciais que surgem nos terminais das resistências ligadas em "série", dá como resultado, o valor da tensão aplicada pelo gerador à ligação.

E=E1 + E2


c) estas tensões parciais são diretamente proporcionais às correspondentes resistências.

d) as várias resistências ligadas em série, podem ser substituídas por uma única, cujo valor é obtido pela soma dos valores de cada uma delas:


4.4.1.2 Ligação em Paralelo:

Na ligação “paralela", os terminais de todas as resistências são interligados de um lado e de outro.

A ligação em "paralelo" possui as seguintes características:


a) todas as resistências que se encontrarem ligadas em paralelo, estarão sujeitas a mesma tensão, aplicada a associação:

b) a soma das correntes que atravessam cada uma das resistências, dará, como resultado a corrente total da associação:


c) na ligação “paralela", a resistência equivalente total da associação terá um valor menor do que a resistência de menor valor da associação:

d) o inverso da resistência equivalente total da associação paralelo, será igual a soma dos inversos das resistências que participam da associação:

RR 21

11

R

1 RR

RR

21

21

.R

1


4.4.2 Potência Elétrica (“P”)

Paralelamente a tensão, corrente e resistência, existe ainda uma outra grandeza freqüentemente utilizada para os cálculos de um circuito elétrico. Esta grandeza denominada "potência" é definida como sendo a razão de um trabalho, e é obtida do produto da tensão pela corrente em um circuito de corrente contínua, isto é

P = Potência elétrica em Watt

P=E .I E = Tensão elétrica em Volt

I = Corrente elétrica em Ampère

A unidade utilizada para potência e o "Watt" (W), em homenagem ao engenheiro escocês James Watt (173 6‑1819).

A expressão dada pela potência demonstra que esta varia diretamente com a voltagem aplicada e o fluxo de corrente do circuito.

A unidade "Watt" é por vezes pequena para especificar a potência em certas instalações; para estes casos, e utilizado um múltiplo que é o "quilowatt". 1 quilowatt = 1 kw = 1000 w

Em muitos casos também, toma‑se necessário transformar a unidade de potência mecânica (Cavalo‑força), em potência elétrica e vice‑versa; a relação entre as duas unidades é a seguinte:

1 CV = 736 Watts

1 Cavalo‑força = 1 HP = 746 W = 0,746 KW


4.4.3 Resumo das Fórmulas

Resumindo, pode-se desenhar os dois triângulos.

E daí constrói-se o quadro que se segue.


5-Solenóides

Um solenóide é simplesmente um tipo especial de eletromagneto. Quando a corrente elétrica passa através de um fio condutor, cria um campo em volta do mesmo.

Figura 21 - A corrente elétrica cria um campo magnético ao passar através de um fio condutor.


Ao construir-se uma bobina com várias espiras de fio, o campo tornar‑se‑á muitas vezes mais forte, circulando em tomo da bobina e através do centro.

Figura 22 - Eletroímã


Embora um campo magnético possa circular no ar, ele circula mais facilmente através do ferro ou do aço. Assim, se colocar-se em volta da bobina uma armadura de ferro, o magnetismo será concentrado nesta armadura (figura 23).

Figura 23 – Linhas de fluxo do campo magnético através de uma armadura.


Se, além disso, colocar-se um contato de aço em forma de "T" (também chamado núcleo) no centro da bobina, o magnetismo concentrar‑se‑á ainda mais.

Pelo fato de ser o ferro excelente condutor e o ar péssimo, o "T" de aço é atraído pelo campo magnético para uma determinada posição, na qual 100% do magnetismo trabalha e circula através do metal condutor, figura 24.

Figura 24 – A passagem da corrente elétrica gera um campo magnético que atrai o núcleo em forma de T.


6 Elementos Eletro-Eletrônicos Utilizados em Automação de Sistemas Mecânicos

Na automação de sistemas mecânicos, sejam aqueles em que a tecnologia operativa empregada é a hidráulica, a pneumática ou mesmo elementos mecânicos (eixos, cames, engrenagens,...), pode-se adotar a eletro-eletrônica como tecnologia de comando. Neste caso, apresenta-se alguns destes elementos utilizados em comandos, como eletroválvulas, relés e sensores.


6.1 Válvulas eletromagnéticas

Durante o projeto de automação de sistemas mecânicos, quando os comandos empregados apresentam distância relativamente grande e necessitam de tempo de comutação curto, adota‑se na maioria dos casos, o comando elétrico.

As válvulas eletromagnéticas são muito utilizadas em comandos de sistemas hidráulicos e pneumáticos. O sinal para o seu comando pode ser gerado por um timer elétrico, por uma chave fim de curso elétrico, por um pressostato ou ainda por equipamentos eletrônicos, como os PLC’s.

As válvulas de acionamento eletromagnético dividem‑se em válvulas de comando direto e indireto. As de comando direto são usadas apenas para pequenas secções de passagem. Para passagens maiores são usadas as válvulas eletromagnéticas com servo comando (acionamento indireto).


A figura 25 apresenta um exemplo de uma válvula eletromagnética. Trata-se de uma válvula pneumática de 2 vias e 2 posições (acionamento, eletromagnético direto), retomo por mola. Usadas quando o fluxo de ar é pequeno.

Figura 25 – Válvula direcional pneumática 2/2 vias, acionamento eletromagnético direto e retomo por mola


A figura 26 apresenta um exemplo de Válvula direcional de 3 vias por 2 posições (solenóide e servocomando) piloto indireto, retomo por mola.

Figura 26 - Válvula direcional 3/2 vias, acionamento por solenóide com piloto indireto, retomo por mola .


6.2 RELÉS

Na maioria dos comandos, os relés são utilizados para o processamento de sinais e também, para o controle remoto de circuitos que transportam correntes elevadas.

Antigamente o relé era utilizado como uma espécie de amplificador para sistema telefônicos e telegráficos. Na realidade o relé nada mais é do que um interruptor acionado eletromagneticamente, para determinadas capacidades de ligação. Na prática, um relé deve satisfazer algumas exigências:

· Pouca necessidade de manutenção

· Elevado número de manobras

· Tempos curtos de manobra

Os relés consistem em chaves eletromagnéticas que tem por função abrir ou fechar contatos a fim de conectar ou interromper circuitos elétricos.

Existe uma grande variação de tipos de relés, entretanto, mostraremos os mais importantes e comuns:


6.2.1 Relé Auxiliar:

É um elemento de comutação auxiliar, sendo que os contatos são fechados e/ou abertos com a simples energização da bobina.

Figura 27 – Relé auxiliar


6.2.2Relés de remanência:

O bloqueio acontece magneticamente. Os elementos de sinal mantêm o mesmo estado mesmo após o desaparecimento da excitação, até a ocorrência do sinal contrário. Ou melhor, a comutação é mantida mesmo com a falta de energia. Para a volta ao estado inicial, faz‑se necessário a aplicação de um novo pulso (figura 28).

Figura 28 – Relé de remanência


6.2.3 Relés de impulso de corrente:

Equipamentos de comutação com apenas uma entrada e duas posições de comutação estáveis, nas quais, a cada entrada, a outra posição de comutação é ocupada, alternadamente.


6.2.4 Relés de tempo:

Os relés de tempo eletrônicos ou eletromecânicos são aparelhos industriais que efetuam funções temporizadas em circuitos de comando elétrico. A denominação "Relés de Tempo" é genérica e abrange desde circuitos simples baseados no tempo de descarga (ou carga) de um capacitor (RC), até circuitos digitais que utilizam a freqüência da rede como base do tempo.

Devido a variedade de aplicações foram desenvolvidos vários tipos, dentre os quais destacamos o Relé de Tempo Eletrônico com retardo na energização, conforme figura 29.

Alimentando‑se o aparelho, a temporização se inicia. Depois de transcorrido o tempo selecionado na escala, o relé de saída é energizado, comutando seus contatos, abrindo o contato normalmente fechado (NF) e fechando o normalmente aberto (NA).

Figura 29 – Relé de tempo


6.2.5 Exemplos de aplicação de relés auxiliares

Na figura 30, tem-se uma aplicação onde o acionamento do botão b1 faz com que a bobina do relé d1 seja energizada. A energização de d1 gera o fechamento do contato b2 que, por sua vez, fecha o circuito para a carga. Deve‑se observar que neste caso, a energização da bobina do relé é feita por corrente contínua, enquanto a carga recebe alimentação em corrente alternada.

Figura 30 – Exemplo de aplicação de relé auxiliar.


Na figura 31, tem-se uma aplicação onde o acionamento de duas cargas, com tensões diferentes, acontecem através de somente um relé d1.

Figura 31 – Aplicação de relé auxiliar acionando dois contatos simultâneos .


No exemplo da figura 32, apresenta-se o acionamento de uma válvula pneumática acionada por solenóide. Acionando-se o botão b1 tem‑se a energização de d1 e conseqüentemente a energização de s1 (que comuta a válvula). A energização de d1 gera o acionamento de b2 através de um ponto em comum. O acionamento de b2 garante que mesmo com a extinção do acionamento b1, o circuito não desarmará, pois b2 mantém o acionamento de d1. Devido a esse intertravamento, esse circuito chama-se "auto‑retenção".

Figura 32 - Acionamento com auto‑retenção de uma válvula pneumática acionada por solenóide.


Na figura 33, mostra o corpo de um relé, seus encaixes e respectivos contatos, além das vistas da base (ou soquete).

Figura 33 - Corpo de um relé, seus encaixes e respectivos contatos


Os relés auxiliares são elementos de comutação comparáveis em termos de funcionamento aos contatores auxiliares. Sua construção é, na maioria dos casos, menor, sendo equipado com contatos tipo mola. Para potências de comutação muito pequenas, com interrupção simples (valor de retenção até aproximadamente 2 VA). 6.3 Contator Equipamento de comutação acionado eletromagneticamente e que possui condições de suportar alto número de ligações, podendo,em dependência da sua construção, ser acionado por corrente alternada ou corrente continua.Divisão segundo o campo de aplicação dos contatores:

6.3.1 Contator de potência: Contator para a comutação de potências elevadas com câmaras de extinção de arco.E utilizado especialmente como elemento de comando, portanto, para o comando de elementos de trabalho como:- Motores elétricos- Eletroímãs etc.Muitas vezes estes contatores de potencia estão equipados adicionalmente com contactos auxiliares, para fins de comando.


6.3.2 Contator auxiliar (contator de comando):

Contator para a comutação de circuitos auxiliares. Estes contatores estão equipados apenas com contatos auxiliares, isto é, com comutadores que servem para fins de bloqueio, informação e comando.Não possuem, na maioria dos casos, câmaras de extinção de arco especificas e podem estar equipados com até 10 contatos (valor de retenção até aproximadamente 10 VA).

6.3.3 Contator de remanescência:

Contator com bloqueio ou trava magnética. O estado de comutação alcançado é mantido mesmo em caso de falta de abastecimento de energia. O bloqueio pode ser levantado apenas por magnetização em sentido contrário.

6.4 Limitadores de Curso:

Também denominado de micro‑switch, é um dispositivo que, quando acionado, pode agir da seguinte forma: liga, desliga ou liga‑desliga.

Eletricamente pode ser classificado como um interruptor acionado mecanicamente. A figura 34 apresenta alguns exemplos.


Figura 34 - Limitadores de Curso (micro‑switch)


6.5 Sensores

Os sensores são elementos emissores de sinais por aproximação, isto é, sem o contato mecânico das partes móveis a serem detectadas.

Os principais tipos de detetores por aproximação são:

· Contato "Reed"

· Detector de limite indutivo

· Detector de limite capacitivo


6.5.1 Contato "Reed" (acionamento magnético)

Estes elementos são especialmente vantajosos quando se necessita alto número de ciclos, quando não há espaço suficiente para a montagem de chaves fim de curso convencionais, ou quando são solicitadas sob condições ambientais adversas (poeira, umidade, etc.). Construtivamente tratam‑se de dois contatos colocados no interior de uma ampola de vidro preenchida com um gás inerte. Esta ampola é colocada num invólucro que posteriormente é preenchido com resina sintética, servindo assim de base para o conjunto.

Ao aproximar‑se um imã permanente deste invólucro, o campo magnético atravessa a ampola, fazendo com que as duas laminas em seu interior se juntem, estabelecendo um contato elétrico. Removendo‑se o imã, o contato é imediatamente desfeito.

A figura 35 ilustra este tipo de detector, utilizado como fim de curso, por exemplo, em um cilindro pneumático ou hidráulico. Neste caso o êmbolo do cilindro, possui um anel que ao passar sobre o detector, provoca seu acionamento. Desta maneira, o fim de curso pode ser instalado no corpo do cilindro, deixando sua haste completamente livre para o trabalho que realiza.


Figura 35 – Sensor de acionamento magnético - Contato "Reed".


Deve‑se observar que estes elementos só podem ser utilizados naqueles cilindros que possuem anel magnético no êmbolo. Cuidado especial deve ser tomado no local de instalação destes detectores, que não poderá conter campos magnéticos alheios, sob risco de acionamento aleatório dos contatos, por exemplo, próximo a motores, transformadores, solenóides, etc.

Estes detectores possuem uma longa vida útil e não necessitam manutenção. Os tempos de comutação são curtos, aproximadamente 0,2 ms, podendo ser atingidas cerca de 400 comutações por segundo. A sensibilidade de reação depende do tipo construtivo.


6.5.2 Sensor indutivo

Em máquinas ou dispositivos, freqüentemente são necessárias a detecção de partes móveis ou objetos, assim como tarefas de contagem, que não possibilitam o uso de chaves fim de curso convencionais, por não possuírem força, peso ou dureza suficiente. Para estes casos, podem ser empregados os detectores indutivos.

Os sensores indutivos estão constituídos por um circuito oscilador, um circuito de disparo e um circuito amplificador.

Figura 36 – Esquema de um sensor indutivo.


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Aplicações

- Sistemas de manufatura em geral


6.5.2.1Funcionamento:

O oscilador gera, através de uma bobina, um campo magnético alternado de alta freqüência que sobressai em forma de calota esférica na face do sensor. Ao ser introduzido neste campo alternado, um corpo metálico, são produzidas correntes parasitas neste, absorvendo energia do oscilador. Em virtude disto, a tensão do oscilador cai, acionando o circuito disparador, que emite um sinal; posteriormente este sinal é amplificado para compatibilizá‑lo com a carga a ser comandada.

Os sensores indutivos somente reagem na presença de metais.

Conforme o emprego a que se destinam, podem ser encontrados sensores de corrente alternada ou corrente contínua.


6.5.2.2 Sensores indutivos de corrente alternada

Neste tipo de sensor, o circuito de saída dispara um TRIAC nele incorporado, comutando diretamente a carga, dispensando desta maneira relés eletromecânicos. Desta maneira obtém‑se tempos de resposta menores, e maior vida útil do sensor. Aplicações: Comutação direta de contatores, relés, cargas resistivas ou indutivas, pequenos motores, etc. desde que respeitadas suas características.

6.5.2.3 Sensores indutivos de corrente contínua

Estes sensores se prestam a faixa de tensões de 5V ate 30V. A freqüência de comutações pode chegar até 2.000 Hz.


6.5.3 Sensor capacitivo

Os sensores capacitivos reagem a todos os materiais (mesmo que não sejam metálicos). O princípio de funcionamento é a alteração do dielétrico entre as armaduras de um condensador, pela proximidade do material. Podem igualmente detectar líquidos ou granulados; isto significa que estão sujeitas a perturbações tais como poeira, cavacos, respingos, etc.

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6.5.4 Sensor Ótico

O princípio de funcionamento dos sensores óticos baseia‑se na existência de dois componentes, o emissor e o receptor. O emissor, na maioria das vezes um fotodiodo, é a fonte de luz que cria a região ativa do sensor. O receptor é um componente fotoelétrico (geralmente um fotodiodo ou fototransistor) que monitora continuamente a intensidade de luz que o atinge.

Quando a luz gerada pelo emissor de alguma forma atinge o receptor com intensidade suficiente para ativá‑lo, o sensoreamento é então executado e o sinal óptico é convertido em elétrico, comandando o estágio de saída do sensor.


6.5.4.1 Sensor ótico por reflexão difusa

O emissor e o receptor encontram‑se montados no mesmo invólucro. A luz gerada pelo emissor reflete de forma difusa sobre o objeto a ser sensoreado, de tal forma que uma parcela desta luz retorne ao sensor atingindo o receptor, conforme figura 37.

Figura 37 – Sensor ótico por reflexão difusa


Os sensores ópticos desse tipo de detecção não atingem grandes distâncias sensoras (até 360 mm), em função de que na reflexão difusa apenas uma pequena parcela da luz emitida é refletida em direção ao receptor.

É importante lembrar que a luz refletida depende de algumas características do objeto a ser sensoreado, tais como: cor, dimensões e acabamento da superfície. Desta forma, objetos escuros, pequenos ou com superfície altamente rugosa podem, em alguns casos, não serem detectados por este tipo de sensor.


6.5.4.2 Sensor ótico por retro‑reflexão

Neste caso, além do emissor e do receptor, que são montados no mesmo invólucro, também é necessário o auxilio de um espelho refletor para estabelecer uma barreira de luz entre os componentes óticos. Um objeto, ao interromper a barreira de luz, impede a chegada da mesma ao receptor, ativando o sensor, conforme figura 38.

Em função de seu tipo de detecção, os sensores por retro‑reflexão são adequados para utilização a médias distâncias, na detecção de objetos escuros, pois neste caso o importante é interromper o feixe luminoso para se executar a comutação do sensor.

Figura 38 – Sensor ótico por retro‑reflexão


A distância de acionamento desses sensores depende além de suas próprias características também das dimensões e da qualidade do espelho refletor. O motivo pelo qual os espelhos refletores possibilitam médias distâncias de acionamento ao conjunto (até 4,5 m) é o fato de serem constituídos por micropirâmides que formam ângulo de 90° entre suas paredes, fazendo com que praticamente toda luz emitida seja refletida em direção ao ponto de origem, figura 39.

Figura 39 - Micropirâmides dos espelhos refletores formam ângulo de 90° entre suas paredes, fazendo com que praticamente toda luz emitida seja refletida em direção ao ponto de origem.


6.5.4.3 Sensor ótico por barreira de luz

O emissor e o receptor encontram‑se montados em invólucros separados, sendo necessário o alinhamento destes componentes para colocar o sensor em condições de operar. A luz originária do emissor atinge o receptor formando uma barreira de luz entre os componentes. A barreira, ao ser interrompida, aciona o sensor (figura 40). Esses sensores são apropriados para altas distâncias (até 10 m) e isso dependerá exclusivamente de suas próprias características. Como para serem acionados é necessária a interrupção do feixe luminoso, não são indicados para detecção de objetos transparentes, sendo apropriados para detecção de objetos escuros ou de superfícies espelhadas.

Figura 40 – Sensor ótico por barreira de luz.


Existem outros tipos de sensores usados em automação como:

-Sensores magnéticos

-Sensores fotoelétricos

-Sensores de deslocamento

-Sensores de efeito Hall

-Sensores ultrassônicos

-Sensores a laser

-Encoders**

-Micro chaves de precisão


Encoders:

O encoder é um transdutor que converte um movimento angular ou linear em uma série de pulsos digitais elétricos. Esses pulsos gerados podem ser usados para determinar velocidade, taxa de aceleração, distância, rotação, posição ou direção.As principais aplicações dos encoders são:- em eixos de Máquinas Ferramentas NC e CNC;- em eixos de Robôs;- controle de velocidade e posicionamento de motores elétricos;- posicionamento de antenas parabólicas, telescópios e radares;- mesas rotativas; e- medição das grandezas acima mencionadas de forma direta ou indireta.


Formatos:


6.5.5Cabos de fibra ótica

São elementos que vêm sendo cada vez mais utilizados em conjunto com sensores ópticos. Seu princípio de funcionamento é a transmissão da luz por meio de reflexão da mesma no interior da fibra, do local do sensoreamento ao sensor óptico.

Os cabos de fibra óptica têm sido normalmente aplicados em conjunto com sensores ópticos de maneira vantajosa nas seguintes situações: sensoreamento em locais de difícil acesso; detecção em objetos em locais de temperaturas elevadas (até 200 C); e em aplicações onde o elemento sensor deverá ser fixado em peças móveis.Esses elementos são fornecidos em diferentes versões, de maneira a reproduzir as formas de detecção dos sensores por reflexão difusa, por retro‑reflexão e por barreira de luz.

Figura 41 – Cabo de fibra ótica.


6.6 Pressostato

Os pressostatos são utilizados para, dependendo da pressão hidráulica, ligar ou desligar um circuito elétrico. Também se pode utilizar interruptores hidroelétricos como comando ou sensor, isto é, como sinais óticos (lâmpada) ou acústicos (campainha).

Analisaremos detalhadamente dois tipos de pressostatos:

6.6.1 Pressostato de êmbolo

A figura 42 mostra um pressostato de êmbolo. Em uma carcaça 1, estão dispostos: o êmbolo 2, pino 3 com mola 4, parafuso de regulagem 5 e microinterruptor 6.A pressão a ser controlada atua sobre o êmbolo 2, que se apóia por meio da haste 3 sobre a mola 4. A força da mola é ajustada pelo parafuso de regulagem 5. Caso a força do êmbolo ultrapasse a força da mola, o êmbolo se desloca contra a mola. A haste transmite o movimento ao microinterruptor. Um encosto protege o microinterruptor contra danos, no caso de pressão excessiva.


Figura 42 - Pressostato de êmbolo


6.6.2Pressostato de Bourdon

No pressostato de Bourdon, como o da figura 43, a pressão atua sobre uma mola tubular 1. De acordo com a grandeza da pressão, a mola tende a se endireitar e aciona o microinterruptor 2.

O ponto de contato é ajustado pela distância do microinterruptor à alavanca 3. Também aqui, um batente mecânico evita que o microinterruptor sofra danos com a pressão excessiva.

O pressostato de Bourdon tem um botão travável no qual o limite inferior de acionamento é regulado externamente.

A pressão superior é dada pelo diferencial de pressão que é constante em toda faixa de regulagem.

Existe um pressostato provido de 2 microinterruptores. Os limites superior e inferior de acionamento são regulados externamente por meio de parafusos.

Os pressostatos tipo Bourdon se prestam não apenas para instalações com óleo hidráulico mineral como também podem ser usados para gás ou ar comprimido


Figura 43 – Pressostato de B ourdon.

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