parte 2 - sensores industriais_2013

SENSORES INDUSTRIAIS

Prof. Jeferson L. Curzel2013/01

Tpicos

1. Chaves fim de curso2. Sensores de proximidade indutivos 3. Sensores de proximidade capacitivos4. Sensores fotoeltricos 5. Seleo de sensores6. Alimentao, Sadas e Fiao

O que um sensor?

Um sensor um dispositivo para deteco e sinalizao de uma condio de mudana: presena ou ausncia de um objeto ou material

(deteco discreta). uma quantidade mensurvel como uma mudana na

distncia, tamanho ou cor (deteco analgica). Esta informao, ou a sada do sensor, a base

para a monitorao e o controle de um processo de produo.

Com Contato x Sem Contato Sensores com contato so dispositivos eletromecnicos que

detectam mudana atravs de contato fsico direto com o objeto alvo.

Caractersticas: geralmente no requerem alimentao; podem manusear correntes maiores; so geralmente mais fceis de entender e diagnosticar.

Exemplos: chaves fim de curso e chaves de segurana. As chaves fim de curso so usadas quando o objeto alvo pode ter

contato fsico. As chaves de segurana incorporam atuao resistente a

adulterao e contatos de ao de abertura direta para uso como protees de mquina e paradas de emergncia.

Com Contato x Sem Contato Sensores sem contato so dispositivos eletrnicos de estado

slido que criam um campo ou feixe de energia e reagem a distrbios nesse campo.

Caractersticas: nenhum contato fsico requerido; ausncia de partes mveis que podem obstruir, desgastar ou quebrar geralmente podem operar com maior rapidez; maior flexibilidade de aplicao.

Exemplos: Sensores fotoeltricos, indutivos, capacitivos e ultra-snicos.

Um Exemplo Prtico Linha de Pintura: Um sensor com contato pode ser utilizado para

contar cada porta assim que ela entra na reade pintura, para determinar quantas portasforam enviadas para a rea.

Conforme as portas so enviadas para a rea desecagem, um sensor sem contato contaquantas deixaram a rea de pintura e quantasse moveram para a rea de secagem.

A mudana para um sensor sem contato feitapara que no haja nenhuma possibilidade deafetar as superfcies recm pintadas.

Deteco Discreta x Analgica A deteco discreta produz um sinal (digital)

Ligado/Desligado (ON/OFF) como sada, baseado na presena ou ausncia do alvo.

A deteco analgica fornece uma resposta de sada contnua. A sada proporcional ao efeito do alvo no sensor, ou em relao a sua posio dentro da faixa de deteco.

Caractersticas/Especificaes Distncia Sensora Nominal: a distncia de operao

nominal para a qual um sensor projetado. Estaespecificao atingida usando-se um critriopadronizado sob condies mdias.

Caractersticas/Especificaes Histerese: a diferena entre os pontos de operao

(ligado e desligado) quando o alvo distancia-se da facesensora.

Sem histerese, um sensor de proximidade ir ligar edesligar continuamente, oscilando enquanto houvervibrao excessiva aplicada ao alvo ou sensor.

Caractersticas/Especificaes Repetibilidade: a habilidade do sensor de detectar o

mesmo objeto mesma distncia, todas as vezes.Expresso como um percentual da distncia sensoranominal, esse nmero baseado em uma temperaturaambiente constante e tenso da fonte.

Caractersticas/Especificaes Freqncia de comutao: o nmero de operaes

de comutao por segundo alcanvel sob condiespadronizadas. Em termos gerais, a velocidade relativado sensor.

1. Chaves Fim de Curso Uma chave fim de curso um dispositivo

eletromecnico que consiste de um atuadormecanicamente conectado a um conjunto de contatos.

Podem determinar a presena ou ausncia, passagem,posicionamento e trmino do curso de um objeto, porisso o nome de "chave fim de curso".

1. Chaves Fim de Curso

Vantagens e Desvantagens da Chave Fim de Curso

As vantagens mecnicas das chaves fim decurso so:

Fcil utilizao Operao visvel simples Invlucro duradouro Boa vedao para operao de segurana Alta resistncia para diferentes condies de

ambiente encontradas nos segmentosindustriais

Alta repetibilidade


As vantagens eltricas das chaves fim de curso so: Adequao para comutao de cargas de potncia mais

elevada que outras tecnologias sensoras (tpico 5 A 24Vcc ou 10 A 120Vca versus menos de 1A parasensores de proximidade ou fotoeltricos)

Imunidade interferncia de rudos eltricos Imunidade interferncia de rdio freqncia (walkie-

talkies) Ausncia de fuga de corrente Queda mnima da tenso Operao simples normalmente aberta e/ou

normalmente fechada


Desvantagens: As desvantagens das chaves fim de curso so:

Vida de contato mais curta do que as tecnologias de estado slido

Peas mecnicas mveis podem apresentar desgaste

Nem todas as aplicaes podem usar deteco por contato

Aplicaes Tpicas

Sistemas transportadores Mquinas de transferncia Tornos automticos Mquinas de fresa e perfurao Furadeiras e fresadoras Equipamento de produo de alta

velocidade

Aplicaes

2. Sensores Indutivos Os sensores de proximidade indutivos so dispositivos

de estado slido projetados para detectarem objetosmetlicos.

Caractersticas: no esto sujeitos avaria ou desgaste mecnicos. no so afetados pelo acmulo de contaminantes tais

como: p, graxa, leo ou fuligem, na face sensora. detectam tanto os metais ferrosos (que contm ferro)

quanto os no-ferrosos. seu princpio de funcionamento baseia-se na gerao de

um campo eletromagntico.

2. Sensores Indutivos Quando um objeto metlico penetra nesse campo, correntes de

superfcie so induzidas no objeto metlico, o que resulta na perdade energia no circuito do oscilador e, conseqentemente, h umareduo na amplitude de oscilao. O circuito acionador detectaessa alterao e gera um sinal para comutar a sada em LIGAR ouDESLIGAR. Quando o objeto se afasta da rea do campoeletromagntico, o oscilador se regenera e o sensor retorna ao seuestado normal.

2. Sensores Indutivos

Estrutura do Sensor de Proximidade Indutivo: Conjunto de Ncleo de Bobina e Ferrite Oscilador Circuito acionador Circuito de sada


Montagem do Sensor de Proximidade Indutivo: Embutidos:

Aparentes:


Fatores de correo:

Vantagens e Desvantagens da Proximidade Indutiva

Vantagens:1. No so afetados pela umidade2. No so afetados pelos ambientes com poeira/sujeira3. Sem partes mveis/sem desgaste mecnico4. No dependem de cor5. Menor superfcie dependente do que outras tecnologias sensoras

Desvantagens:1. Detectam somente a presena de alvos metlicos2. A amplitude operacional menor do que em outras tecnologias

sensoras3. Podem ser afetados por campos eletromagnticos fortes

Aplicaes Tpicas

3. Sensores Capacitivos Deteco capacitiva uma tecnologia prpria para

detectar no metais, slidos e lquidos. Pode detectarmetais, porm o custo mais elevado que o indutivo.

Caractersticas: Os sensores de proximidade capacitivos so

semelhantes aos sensores de proximidade indutivos emtamanho, forma e conceito. Entretanto, enquanto ossensores indutivos usam campos magnticos indutivospara detectar objetos, os sensores de proximidadecapacitivos reagem s alteraes do campoeletrosttico.

3. Sensores Capacitivos Na face sensora h uma placa de capacitor. No momento em que a

alimentao aplicada ao sensor, um campo eletrosttico geradoe reage s alteraes de capacitncia. Quando o objeto est fora docampo eletrosttico, o oscilador fica desativado. medida que oobjeto se aproxima, a capacitncia varia e quando alcana um limitedeterminado, o oscilador ativado, acionando o circuito de sadapara comutar os estados entre LIGADO (ON) e DESLIGADO (OFF).

3. Sensores Capacitivos Estrutura:

3. Sensores Capacitivos Montagem do Sensor Capacitivo:

Embutidos:

Aparentes:

3. Sensores Capacitivos Constante Dieltrica:Quanto maior o valor da constante

dieltrica de um material, mais fcil ele detectado.

Vantagens e Desvantagens da Proximidade Capacitiva

Vantagens:1. Detectam metais e no metais, lquidos e slidos2. Podem "ver atravs" de certos materiais (caixas de produto)3. Estado slido, vida til longa4. Diversas configuraes de montagem

Desvantagens:1. Distncia sensora curta (1 polegada ou menos) varia amplamente

de acordo com o material a ser detectado2. Muito sensvel aos fatores ambientais - umidade em climas

litorneos podem afetar o resultado da deteco3. Nem um pouco seletivo em relao ao alvo - o controle do que se

aproxima do sensor essencial

Aplicaes

4. Sensores Fotoeltricos Princpio de Funcionamento: Todos os sensores fotoeltricos operam detectando uma

mudana na quantidade de luz recebida por um detectorde luz. A mudana na luz permite que o sensor detectea presena ou a ausncia do objeto, bem como seutamanho, sua forma, sua capacidade refletora,opacidade, transparncia ou cor.

Tipos:a) Tipo Barreirab) Tipo Retro Refletido (com espelho prismtico)c) Tipo Difuso Acessrio: Fibra tica (objetos pequenos e alta temperatura)

4. Sensores Fotoeltricos Estrutura: Um sensor fotoeltrico consiste em 5 componentes

bsicos: Fonte de luz Detector de luz Lentes Circuito lgico Sada

4. Sensores Fotoeltricos Fonte de luz

LED Infravermelho: Um LED um semicondutor de estado slido queemite luz quando uma corrente aplicada. Os LEDs so designadospara emitir comprimentos especficos de onda, ou cores, de luz . OsLEDs infravermelhos, vermelhos visveis, verdes e azuis so utilizadoscomo fonte de luz na maior parte dos sensores fotoeltricos.

4. Sensores Fotoeltricos Modulao:

Uma das maiores vantagens da fonte de luz do LED sua habilidadede ligar e desligar rapidamente. Isso permite a pulsao e modulaoda fonte de luz.

Funes da Modulao: Filtrar a luz natural (contnua) Filtrar a luz artificial (60 Hz) Aumentar a potncia do LED (ciclo de trabalho menor que 5%)

4. Sensores Fotoeltricos Detector de luz

Fototransistor: um componente de estado slido que fornece umamudana na corrente conduzida dependendo da quantidade de luzdetectada. Os detectores de luz so mais sensveis a certoscomprimentos de onda de luz.

4. Sensores Fotoeltricos a) Barreira

Neste modo de deteco, o emissor e o receptor de luz esto eminvlucros separados. As duas unidades esto posicionadas em ladosopostos de forma que a luz do emissor brilhe diretamente sobre oreceptor. O feixe entre o receptor e a fonte de luz deve ser interrompidopara a deteco do objeto.

4. Sensores Fotoeltricos b) Retrorefletido

Um sensor retrorefletido contm tanto o emissor quanto oreceptor em um invlucro. O feixe de luz do emissor propagado do refletor (ou de material refletivo especial) edetectado pelo receptor. O objeto detectado quando interceptaesse feixe de luz.

4. Sensores Fotoeltricos c) Difuso

Neste tipo detectado um reflexo diretamente a partir do objeto.A superfcie do objeto espalha a luz em todos os ngulos; umapequena parte refletida em direo ao receptor. Esse modo dedeteco denominado deteco difusa.

4. Sensores Fotoeltricos Os objetos difusos do "mundo real" so geralmente considerados

menos refletivos, conforme mostrado na tabela.

4. Sensores Fotoeltricos d) Fibra tica: Os cabos de fibra ptica podem ser montados em locais

que seriam inacessveis para sensores fotoeltricos. Eles podem ser usados onde h alta temperatura ambiente e em aplicaes onde h vibrao .Os cabos de fibra ptica podem tambm ser usados para detectar objetos pequenos.

Os cabos de fibra ptica podem ser configurados para operar em todos os modos de deteco: feixe transmitido, retrorefletido e nos vrios modos difusos. Podem ser de Plstico ou de Vidro.

Aplicaes

Tipo Barreira (Feixe Transmitido)

Aplicaes

Tipo Retrorefletido

Aplicaes

Tipo Difuso

Aplicaes

Fibra tica

Vantagens e Precaues dos Modos de Deteco Fotoeltrica

5. Seleo de Sensores

Dentro de cada sistema h muitas operaes ou processos: fabricao, montagem, embalagem, pintura, manuseio de material.

Cada um pode ser dividido em eventos menores como contagem, indexao, ejeo, pulverizao, preenchimento e transporte.

Um sensor pode ser valioso para detectar as condies de mudana associadas com uma ao ou evento.

Exemplo: Envasamento

Identifique as Fontes de Alimentao

Baseado na tenso comumente disponvel em campo, os sensores so geralmente designados para se enquadrar em uma das quatro faixas de tenso:

10-30 Vcc 20-130 Vca 90-250 Vca 20-250 Vca/Vcc

Corrente de Chaveamento

Esta uma das caractersticas mais importantesdos sensores de corrente contnua, poisdetermina a mxima corrente que pode sercomutada pelo transistor de sada sem danific-lo.

6. Alimentao, Sadas e Fiao

Alimentao: 10-30 Vcc 20-130 Vca 90-250 Vca 20-250 Vca/Vcc

Sadas: Eletromecnica ou Estado Slido NA/NF

Fiao: 2 ou 3 fios (4 fios)

AlimentaoOs sensores CC esto disponveis nas verses de corrente:Source (PNP) fornecem alimentao para a carga que deve se referir

ao aterramento ou fonte negativa da fonte de alimentao.

Sink (NPN) fornecem aterramento para a carga que deve se referir tenso positiva que compartilha o mesmo aterramento.

Sadas Eletromecnica:

Rel Chave

Estado Slido ou Eletrnico: Transistor Triac

O tipo de sada escolhido depender dainterface da sua aplicao e os tipos de sadadisponveis para os sensores com os quais vocest trabalhando.

Sadas

Eletromecnicas:

Sadas

Estado Slido:As sadas de estado slido devem ser consideradas para

as aplicaes que requerem chaveamento freqente oude baixa tenso em baixas correntes.

Uma chave de estado slido puramente eletrnica - nopossui partes mveis. Os transistores so geralmente dispositivos de

sada de estado slido para sensores CC de baixa tenso.

Um TRIAC um dispositivo de sada de estadoslido projetado, apenas, para comutao CA;

Sadas

Estado Slido:

Fiao Os sensores podem ser divididos de acordo com suas

configuraes de fiao. As mais comuns so 2 fios e 3 fios. Os dispositivos de 2 fios so projetados para conexo

em srie com a carga. Em uma configurao de 3 fios, dois dos trs

condutores fornecem alimentao enquanto que oterceiro comuta a carga.

Ambos os tipos podem ser conectados de formaestratgica, com configuraes em srie ou emparalelo, para conservar as entradas ou desempenhara lgica.

Fiao

Cores dos Fios e Conectores

Fiao Os dispositivos de 2 fios so projetados para conexo

em srie com a carga.

Fiao Conexo dos dispositivos de 3 fios com a carga:

Cuidados na Instalao

Exemplo de Instalao

parte 2 - sensores industriais_2013

Documents