trabalho de msei

8/16/2019 Trabalho de MSEI

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INTRODUÇÃO

O uso dos sensores é muito interessante e importante, através deles pode-se fazera leitura de determinadas variáveis do ambiente, tais como a temperatura de uma

caldeira, a humidade do ar, a luminosidade de uma sala e com isso interagir com taisfenômenos do ambiente. Os sensores são conhecidos como qualquer componente oucircuito eletrônico que seja sensíveis a alguma forma de energia do ambiente.

Transdutores numa definição mais geral são dispositivos que recebem um sinal eretransmitem independente de conversão de energia. Porém, em uma definição maisrestrita (e bastante utilizada) é de que transdutor é um dispositivo que transforma umtipo de energia em outro, utilizando para isso um elemento sensor.

O Tacogerador é um transdutor que gera uma tensão de saída proporcional avelocidade aplicada em seu eixo, ou seja, transforma velocidade angular em tensão.

O sensor de pressão é um dispositivo eletromecânico acionado pela pressão do ar

ou outros fluidos.O Encoder por sua vez, gera um pulso de tensão para um determinado incrementoem seu eixo.

Sensor pick-up fornece uma tensão alternada de forma quadrada em sua saídaquando um objeto ferroso se movimenta em sua face sensível magnética.

Medidores de vazão magnéticos, o campo elétrico gerado por um fluido condutormovendo-se dentro de um campo magnético é proporcional à sua velocidade.

Neste trabalho serão apresentados o funcionamento destes transdutores, bem comoos procedimentos para teste e inspeção.


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SENSORES

Sensores permitem que um sistema de controle possa detectar o estado do mundoexterno, essa energia pode ser luminosa, térmica, cinética, dentre outras, relacionandoestas informações sobre uma grandeza física que precisa ser mensurada (medida),

como: temperatura, pressão, velocidade, corrente, posição entre outras.Um sensor nem sempre tem as características elétricas necessárias para ser

utilizado em um sistema de controle, normalmente o sinal de saída deve ser manipuladoantes da sua leitura no sistema de controle, isso geralmente é realizado com um circuitode interface para produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador.

Desde a criação desenvolvimento do sensores até seu uso nos dias atuais trouxemuita comodidade para a vida moderna. As possibilidades são inúmeras desdeaumentar a eficiência no motor de uma bomba de um indústria petroquímica, manter atemperatura de um ambiente estável ou até mesmo frustrar uma tentativa de furto emsua casa, várias são as vantagens ao utilizar os sensores.

A variedade dos sensores eletrônicos são imensas, contudo os mesmos podem serdivididos em dois tipos: sensores analógicos e sensores digitais. Essa classificação édeterminada de acordo com a forma que o componente responde a variação dacondição.

Sensores AnalógicosSão os sensores que se baseiam por sinais analógicos, são os mais comuns. Sinais

analógicos são sinais que são limitados entre dois valores de tensão, contudo podemassumir infinitos valores intermediários. O que significa que teoricamente para cadacondição medida, haverá um nível de tensão correspondente.

Sensores Digitais O sensores digitais trabalham com valores de tensão bem definidos e podem ser

descritos como Alto (High) ou Baixo (Low), ou apenas “1” e “0”. Sua lógica é binaria queé a base dos sistemas digitais, e com isso seus valores são limitados, podendo apenasalternar esses valores, não podendo haver valores intermediários entre eles.

TRANSDUTORES

Os Transdutores tem um papel muito importante no controle, medição e obtenção dedados em processos tecnológicos em geral. O transdutor transforma um tipo de energiaem outro, de forma que se possa estabelecer uma relação entre a entrada e saída dedados a fim de se obter informações sobre o processo em qual ele está sendo utilizado.Por exemplo, o sensor pode traduzir informação não elétrica (velocidade, posição,temperatura) em informação elétrica (corrente, tensão, resistência). Os transdutorespodem ser ativos, ou passivos dependendo de sua saída.

Transdutores PassivosSão aqueles cuja energia de saída é proveniente unicamente (ou quase unicamente)

da energia de entrada. Não geram energia elétrica, necessitam de fonte auxiliar paraextrai o sinal. Baseiam-se sempre na variação de uma grandeza elétrica. Podem ser


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classificados em resistivos, capacitivos e indutivos. O termistor é um exemplo detransdutor passivo.

Transdutores AtivosTransdutores ativos não necessitam de fontes de energia exteriores. Quando são

atuados por uma certa forma de energia, geram uma tensão ou uma corrente. Ostermopares são um exemplo de transdutor ativo.

TACOGERADOR

Na maioria dos processos industriais, a velocidade é uma das principais variáveis aser controlada. Torna-se então extremamente necessário a medição desta variável demaneira eficiente e precisa, uma vez que uma variação mesmo que mínima navelocidade pode acarretar em uma disformidade no produto final. Além disto, quantomaior a velocidade de um processo ou de uma linha de produção maior será a

produtividade. Classifica-se a velocidade em:

Velocidade Linear: Velocidade descrita em um movimento retilíneo.

Velocidade Angular: Velocidade descrita em um movimento de rotação em torno de umeixo fixo, chamado de eixo de rotação.

Uma das formas de se medir a velocidade é utilizar algum dispositivo que transformediretamente esta grandeza mecânica em uma grandeza elétrica. Este dispositivo existee é conhecido como tacogerador. Outra forma é através da medição das grandezasnecessárias para se calcular a velocidade, ou seja, o deslocamento (seja linear ou

angular) e o tempo como descrito anteriormente. O Encoder, dispositivo largamenteutilizado na indústria, consegue medir com precisão o deslocamento. Então na prática,utiliza-se o Encoder e algum outro dispositivo capaz de medir o tempo e calcula-se avelocidade. O Tacogerador e o Encoder são sem dúvida os dois principais métodos demedição de velocidade existentes na indústria, e serão detalhados a seguir.

TacogeradorO tacogerador nada mais é do que um gerador DC de ímã permanente acoplado

mecanicamente no eixo em que se deseja medir a velocidade. Embora seja maisutilizado para medir a velocidade angular em máquinas rotativas, pode-se utilizá-lo paramedir a velocidade linear de máquinas como automóveis, locomotivas entre outras,sendo que para esse tipo de aplicação é necessário saber o diâmetro da roda em

questão. Este gerador DC gera uma tensão de saída que é proporcional a velocidadedo seu eixo, e é dada por:

Algumas exigências são necessárias para que um motor DC funcione como umtacogerador. São elas: Tensão de saída deve ser estabilizada na faixa operacional e asaída deve ser estável a variações de temperatura. Os tacogeradores industriaisgeralmente incorporam compensação de temperatura através de termistores e fazemuso de comutador e escovas de prata para melhorar confiabilidade de comutação abaixas velocidades e a baixas correntes que são típicos desta aplicação. Para combinaralto desempenho e baixo custo, alguns motores são frequentemente desenvolvidos paraincorporar um tacogerador montado no eixo do motor e dentro de uma única carcaça.


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Modelo de um Tacogerador Weg

FuncionamentoÉ baseado no principio do motor de corrente continua com escovas que funcionam

como gerador. O campo magnético é obtido por meio de um ima permanente cujos polosencontram-se dispostos nas faces.

Procedimentos para teste e inspeção O tacogerador deve ser tratado com cuidado na manutenção ou instalação, pois é

um instrumento de medição e como tal é sensível à batidas e vibrações excessivas.Uma inspeção regular em intervalos dependentes das condições de serviço é o melhor

meio para evitar paradas antieconômicas e reparos demorados. O tacogerador deve sermantido livre de pó das escovas e eventual penetração de qualquer material estranho. Após um período de 2500 horas de funcionamento contínuo, recomenda-se a inspeçãonas escovas, terminais, etc., eliminando eventual acúmulo de pó de carvão das escovas.Nos tacogeradores tipo 1R(C)/2RC(P) a tampa traseira deverá ser montada de formaque o cabo de ligação saia da parte inferior para assim evitar penetração de líquidos.Devem-se remover as escovas dos porta-escovas e limpá-las, para assegurar que semovam livremente.

Na figura a seguir temos um desenho dimensional em corte e lista de peças (1R-1RC).


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1. Carcaça - 1R 2. Carcaça - 1RC 3. Rolamento de esferas - lado acionado(A.S) 4. Rolamento deesferas - lado não acionado(N.S) 5. Anel de retenção 6. Pacote do pólo 7. Ímã 8. Arruela ondulada9. Rotor bobinado 10. Tampa do lado do comutador 11. Tampa de proteção - 1R 12. Tampa deproteção - 1RC 13. Parafuso de fi xação do pacote do pólo 14. Chaveta 15. Porta-escovas 16.Tampa de isolamento 17. Escova 18. Parafuso de fi xação do porta-escovas 19. Parafuso de fixação da tampa de proteção 20. Arruela lisa 21. Ilhó de passagem dos cabos 22. Comutador 23.Parafuso de fi xação do cabo de ligação 24. Braçadeira 25. Cordão de borracha 26. Tampa dacaixa de ligação - 1RC 27. Parafuso de fi xação da caixa de ligação 28. Placa de bornes 29. Juntade borracha 30. Prensa-cabos Pg9 31. Parafuso de fi xação da placa de bornes 32. Haste 33.

Porca sextavada 34. Arruela lisa 35. Parafuso de fi xação do ímã 36. Cabo de ligação 37. Tampãoplástico


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Aplicações O tacogerador foi projetado para ser aplicado no servocontrole de máquinas

operatrizes de controle numérico, de acionamento de máquinas têxteis, acelerador, freiode elevadores, comando e regulagem para ajustes finos que dependem da variação davelocidade e outras aplicações que requerem velocidade contínua e extremamentecontrolada.

O tacogerador fornece um sinal de tensão contínua correspondente ao valor real davelocidade da máquina elétrica a qual ele está acoplado.

Construção O tacogerador possui ímãs permanentes no estator, com a função de produzir um

campo magnético. No rotor bobinado é gerada uma tensão contínua de amplitudeproporcional à rotação e de polaridade que depende do sentido de giro.

Montagem

Alinhamento (1R)/2RC(P)Os eixos do tacogerador e da máquina em que ele for acoplado devem formarabsoluto paralelismo e concentricidade, para não transmitir vibrações ao tacogerador.

AcoplamentoOs motores CC até a carcaça 132 (inclusive), possuem sempre a ponta de eixo

apropriada para acoplar tanto o tacogerador 1R(C)/2RC(P) como para o TCW. Para osmotores CC a partir da carcaça 160 énecessário utilizar um arrastador comoprolongamento do eixo.

Colocação em funcionamento Antes da montagem, girar o rotor normalmente e verificar se está livre de esforços

estranhos à máquina, pois isto impediria a boa marcha do rotor. Antes da partidaverificar se os cabos de saída, parafusos e porcas, estão firmemente ligados. Asescovas devem assentar-se perpendicularmente ao comutador, mover-se livremente noporta- escovas e ter bom contato com o comutador, qualquer corpo estranho ou pó dasescovas deve ser removido.

Manutenção

Limpeza e cuidado geralO tacogerador deve ser tratado com cuidado na manutenção ou instalação, pois é

um instrumento de medição e como tal é sensível à batidas e vibrações excessivas.Uma inspeção regular em intervalos dependentes das condições de serviço é o melhor

meio para evitar paradas antieconômicas e reparos demorados. O tacogerador deve sermantido livre de pó das escovas e eventual penetração de qualquer material estranho. Após um período de 2500 horas de funcionamento contínuo, recomenda-se a inspeçãonas escovas, terminais, etc., eliminando eventual acúmulo de pó de carvão provenientedas escovas. Nos tacogeradores tipo 1R(C)/2RC(P) a tampa traseira deverá sermontada de forma que o cabo de ligação saia da parte inferior, para assim evitarpenetração de líquidos.Deve-se remover as escovas dos porta-escovas e limpá-las,para assegurar que se movam livremente.

Outros Modelos de Tacogeradores


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Tacogerador Elétrico.

Tacogerador Elétrico Universal.

SENSOR DE PRESSÃO

Pressão

A pressão é uma variável muito importante naindústria e pode-se determinar outrasvariáveis como nível densidade e vazão através da medição da pressão. Vária técnicassão usadas para a medição de fluidos como vapores, gases, fluidos pastosos, viscosos,limpos e corrosivos. A pressão pode ser definida como a força aplicada sobre umasuperfície e pode ser expressa em várias unidades como N/m² e Lbf/pol².

Sensores de Pressão

O sensor de pressão é um dispositivo eletromecânico acionado pela pressão do ar

ou outros fluidos, tais como: óleo, água, vapor e gás. A atuação ocorre quando apressão P do fluido é maior que a pressão Pr, regulada na mola de contrapressão. Estaregulagem da mola é realizada através de um parafuso existente no sensor. QuandoP>Pr, a chave elétrica do pressostato é acionada.

A medida de pressão é necessária numa infinidade de processos industriais, dedistribuição de fluidos como líquidos e gases, além do próprio armazenamento. Comomedir a pressão usando transdutores é algo que todo o profissional deve saber,principalmente levando em conta que qualquer deslize nessa tarefa pode incluir tambémproblemas de segurança. Sensores eletrônicos de pressão são de grande importâncianos nossos dias, uma vez que eles podem fornecer sinais elétricos diretamente paracircuitos de controle ou de monitoramento. O conhecimento do modo como essessensores funcionam e do seu uso, portanto, são de grande importância.


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Sensor de Pressão por Capacitância

Sensor de Pressão Piezoelétricos

Uma membrana faz contato através de uma agulha com um cristal piezoelétrico.Quando muda a pressão da agulha sobre o cristal ele se deforma, gerando uma tensãoelétrica que se manifesta na sua saída.

Essa tensão é proporcional à pressão da agulha sobre o elemento sensível sensor.

Sensor de Pressão Piezoelétrico

Funcionamento

Os mais comuns de todos os sensores são os de membrana com configuração emponte de Wheatstone.

Membrana Quando uma pressão é aplicada ao diafragma, ele se deforma com uma

conseqüente alteração de sua resistência elétrica. Essa resistência pode, então, sermedida por um circuito externo. Basicamente, existem três tipos de sensores demembrana.

O primeiro é o de liga onde uma folha de metal forma uma liga com o diafragma,

sendo sua resistência medida quando a pressão atua sobre o conjunto. Dentre as


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vantagens desse tipo de sensor, temos a rápida resposta e a capacidade de operarnuma faixa muito ampla de temperaturas.

Os sensores do tipo pulverizado são fabricados pulverizando-se uma camada devidro no diafragma e sobre ela colocando-se uma película de filme metálico. Essessensores são ideais para ambientes rudes.

O terceiro tipo é o que tem por base um semicondutor.Sensores sensíveis à pressãocom materiais semicondutores podem ser elaborados.

Nele, uma membrana pressiona um material semicondutor que altera suascaracterísticas de condução conforme a pressão aplicada. Normalmente essessensores já incluem um circuito integrado que processa seus sinais, sendo por issomuito simples de usar.

Sensor de Pressão Por Membrana

Sensor de Pressão Por Membrana Com Semicondutor

Capacitância

Com o aumento da pressão aplicada ao diafragma a armadura móvel que elerepresenta se aproxima da armadura fixa e, com isso, a capacitância do sensoraumenta. Se bem que eles sejam sensíveis, tenha uma resposta linear e estável, elestambém são sensíveis à alta temperatura além de exigirem circuitos mais complexospara processar ou seja a capacitância.


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Piezoelétricos

Uma membrana faz contato através de uma agulha com um cristal piezoelétrico.

Quando muda a pressão da agulha sobre o cristal ele se deforma, gerando uma tensão

elétrica que se manifesta na sua saída. Essa tensão é proporcional à pressão da agulha

sobre o elemento sensível sensor.

Ajustes

A maioria dos sensores de pressão podem ser configurados e ajustados por qualquerferramenta HART que trabalhe com DD, EDDL e DTM.

A disponibilidade de um protocolo de comunicação digital (HART®) permite que oinstrumento possa ser conectado a um computador externo e ser configurado de formabastante simples e completa. Estes computadores que se conectam ao transmissoressão chamados de HOST e eles podem ser tanto um Mestre Primário ou Secundário.

Assim, embora o protocolo HART® seja do tipo mestre escravo, na realidade, elepode conviver com até dois mestres em um barramento. Geralmente, o HOST Primário

é usado no papel de um Supervisório e o HOST Secundário, no papel de Configurador.

Quanto aos transmissores, eles podem estar conectados em uma rede do tipo pontoa ponto ou multiponto. Em rede ponto a ponto, o equipamento deverá estar com o seuendereço em "0", para que a corrente de saída seja modulada em 4 a 20 mA, conformea medida efetuada. Em rede multiponto, se o mecanismo de reconhecimento dosdispositivos for via endereço, os transmissores deverão estar configurados comendereço de rede variando de "1" a "15". Neste caso, a corrente de saída dostransmissores é mantida constante, consumindo 4 mA cada um. Se o mecanismo dereconhecimento for via Tag, os transmissores poderão estar com os seus endereços em"0" e continuar controlando a sua corrente de saída, mesmo em configuração multiponto.

A seguir vemos na figura, uma tela de configuração, configurador HART® SMAR:


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Tela de Configuração

Ajuste Local Simples

Calibração do Zero e do SPAN

Quando o Componente não possuir display para ajuste, usar um multímetro digital,seguindo os passos conforme na figura.

Deve-se levar em conta que aqui utilizamos um modelo LD1, da fabricante smar, poisos procedimentos seguem baseados como a seguir, mas quando se realizar o ajusteem outros equipamentos, sempre seguir o manual do fabricante.

A calibração de zero com referência deve ser feita do seguinte modo:

Aplique a pressão correspondente ao valor inferior; Espere a pressão estabilizar; Insira a chave magnética em (Z) (veja Figura 7); Espere aproximadamente 2 segundos Em seguida, insira a chave magnética em (S); Espere aproximadamente 2 segundos; Observe no multímetro que a corrente indicada é de 8 mA (veja Figura 8a); Insira novamente a chave magnética em (Z) e, logo o transmissor passa a indicar

4 mA (veja Figura 8b); Remova a chave magnética.


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A calibração de zero com referência mantém o span inalterado. Para alterar o span, oseguinte procedimento deve ser executado:

Aplique a pressão de valor superior; Espere a pressão estabilizar; Insira a chave magnética em (S); Espere aproximadamente 2 segundos; Em seguida, insira a chave magnética em (Z); Espere aproximadamente 2 segundos; Observe no multímetro que a corrente indicada é de 16 mA (veja Figura 8.c); Insira novamente a chave magnética em (S) e, logo o transmissor passa a indicar

20 mA (veja Figura 8.d); Remova a chave magnética.


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ENCODER E RESOLVER

Encoder

Este é sem dúvida nenhuma um dos equipamentos mais usados em Automação

Industrial e Mecatrônica, pois com ele conseguimos converter movimentos angulares elineares em informações úteis à nossa máquina ou processo. Neste artigo pretendemosabordar os mais diversos tipos de encoders, seu princípio de funcionamento e suasaplicações.

O encoder é um transdutor que converte um movimento angular ou linear em umasérie de pulsos digitais elétricos. Esses pulsos gerados podem ser usados paradeterminar velocidade, taxa de aceleração, distância, rotação, posição ou direção.Asprincipais aplicações dos encoders são:- em eixos de Máquinas Ferramentas NC eCNC;- em eixos de Robôs;- controle de velocidade e posicionamento de motoreselétricos;- posicionamento de antenas parabólicas, telescópios e radares;- mesasrotativas; e- medição das grandezas acima mencionadas de forma direta ou indireta.

Funcionamento

O encoder gera um pulso para um determinado incremento de rotação do eixo(encoder rotativo), ou um pulso para uma determinada distância linear percorrida(encoder linear). Embora seja mais utilizado no controle de posição, o encoder tambémé utilizado para medir velocidade, uma vez que medindo a distância total percorrida(através da contagem dos pulsos de saída do encoder) e o tempo necessário para estadistância percorrida, consegue-se calcular a velocidade. Há vários tipos em uso:magnetico, de contato, resistivo e óptico.

O sistema mais preciso dentre os citados é o encoder óptico. Os encoders ópticos

operam por meio de um disco com ranhuras ou aberturas transparentes, que se moveentre uma fonte de luz (visível ou infravermelha) e um detector.Este disco é acopladomecânicamente a um eixo. À medida que o eixo começa a girar, o disco passa entre afonte e o detector, fazendo com que o feixe de luz seja interrompido quando encontrauma parte fechada e seja novamente liberado quando passar por uma aberturatransparente, gerando assim uma onda pulsante.

A fonte de luz pode ser um diodo emissor de luz (LED), um diodo infravermelho ouuma pequena lampada incandescente. Já o detector normalmente é um fototransistorou mais comunmente um diodo foto voltaico. Esse sistema simples composto porapenas um LED provê um único sinal de saída, o que é indesejável, uma vez que o sinalde saída, tem um offset DC que é dependente da temperatura fazendo com que o sinalfique difícil de ser usado.Na prática, dois fotodiodos são usados, organizados paraproduzir sinais com 180° de diferença de fase para cada canal, as duas saídas dosdiodos são subtraídas para cancelar o offset DC.


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Princípio de funcionamento de um encoder rotativo

Princípio de funcionamento de um encoder linear


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Modelos de Encoders

Resolver

Os resolvers são transformadores de alta freqüência (5 a 10 kHz), onde o primárioestá situado no rotor, existindo dois secundários em quadratura no estator. Asamplitudes e fases das tensões induzidas nos secundários são funções da posição dorotor. Um circuito condicionador processa as tensões induzidas nos secundáriosfornecendo uma tensão proporcional àposição.

Um resolver tem um enrolamento primário, o enrolamento de referência, e doisenrolamentos secundários, comumente cahamados de enrolamentos seno e cosseno.

O enrolamento de referência está localizado no rotor do resolver, enquanto osenrolamentos secundários encontram-se no estator.

FuncionamentoO enrolamentos seno e cosseno são mecanicamente deslocados 90 graus um do

outro. Em um resolver sem escovas, a energia é fornecida ao enrolamento de referência(rotor) através de um transformador rotativo. Isso elimina escovas e anéis coletores eproblemas de confiabilidade que lhes estão associados.

Em geral, o enrolamento de referência é excitado por uma tensão alternada chamadatensão de referência (Vr). As tensões induzidas nos enrolamentos seno e cosseno sãoiguais ao valor da tensão de referência multiplicada pelo seno ou cosseno de ânguloreferente a um ponto fixo do eixo. Assim, o resolver gera duas tensões cuja proporção

representa a posição absoluta do eixo de entrada. Pelo fato da razão entre as tensõesseno e cosseno ser considerada, quaisquer alterações nas características dosresolvers, tais como aquelas causadas pelo envelhecimento ou mudança detemperatura, são ignoradas. Uma vantagem adicional da relação seno cosseno, é queo ângulo do eixo é absoluta. Mesmo que o eixo seja girado sem energia, o resolver vaiinformar o valor de sua nova posição quando a energia for restabelecida.


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Modelos de Resolver

SENSOR MAGNÉTICO TIPO PICK-UP

Os sensores magnéticos (pick-up magnéticos) são elementos projetados com afinalidade de gerar uma tensão pulsante (geradores de impulso),quando um objetomagnético, como pôr exemplo um pedaço de ferro em movimento, passar em frente aopólo do sensor.

Sensores pick-up magnético são sensores ideais para medição de rotação oumonitoração de velocidade de máquinas diversas a partir de rodas dentadas(engrenagens). Fornecem uma tensão alternada de forma quadrada em sua saídaquando um objeto ferroso se movimenta em sua face sensível magnética e possui

freqüência proporcional ao número de dentes da roda dentada e a rotação. Utiliza oprincípio da geração de energia elétrica por indução.


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Aplicações Típicas Os sensores magnéticos são utilizados para enviar sinais para medição e controle

de velocidade de equipamentos tais como: tacômetros, velocímetros, controle develocidade de motores automotivos, motores estacionários, reguladores de velocidade,turbinas hidráulicas, turbinas a vapor, ventiladores, exaustores, centrifugas, sistemas defreios ABS e em várias outras aplicações da área industrial, mesmo em condiçõesseveras de temperatura.

Os sensores magnéticos tipo pick-up possuem uma grande utilização em detecçãode objetos metálicos e na medição da velocidade e posição de rodas dentadas, esteirasmetálicas e sistemas que possuem conjuntos metálicos em movimento que podem tero movimento mensurado.

Para as aplicações em geral os sensores pick-up fornece o sinal na forma de ondaquadrada com freqüência proporcional à posição e distancia do sensor para:• Indicadores• Conversores • Controladores

• E outros. Funcionamento

Basicamente consistem de um imã permanente e uma bobina, alojados dentrode um invólucro (carcaça) de material não magnético como o plástico, o aço inox, etc.conforme mostra o desenho.

Sabemos que quando houver uma variação entre um campo magnético ( gerado peloimã.) e um condutor de energia elétrica ( bobina ), haverá uma tensão induzida (voltagem ) no condutor de energia elétrica ( lei de Faraday / 1831 ), e esta tensãoinduzida é alternada pulsante com uma frequência proporcional e variável em função davelocidade do material magnético que passar em frente ao pólo do sensor, pois, avariação do campo magnético é feita quando passar um material magnético em frente

ao pólo do sensor .

Ajuste

O sensor deve ser instalado rigidamente e livre de vibrações, pois as vibraçõesdo sensor em relação aos dentes da roda dentada podem causar alterações nafrequência do sinal de impulsos gerados pelo sensor e desta maneira causar erro demedição e ou de comando que está sendo realizado.

Aconselha-se a utilização de cabo blindado na ligação do sensor magnético paraevitar interferências externas, tais como: campos magnéticos ou ruídos elétricos quepodem causar alterações nos sinais de impulsos gerados pelo sensor.


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Ajuste

Modelos de Sensores Pick-up

Sensores de Vazão

A vazão é a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. As aplicaçõessão muitas, indo desde aplicações simples como a medição de vazão de água emestações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis,passando por medições mais complexas. A escolha correta de um determinadoinstrumento para medição de vazão depende de vários fatores.

Dentre estes, pode-se destacar:• exatidão desejada para a medição• tipo de fluido: líquido ou gás, limpo ou sujo, número de fases, condutividade elétrica,transparência, etc.• condições termodinâmicas: por exemplo, níveis de pressão e temperatura nos quais omedidor deve atuar• espaço físico disponível• custo, etc.

Sensores de vazão medem a quantidade de material fluido passando por um ponto hácerto tempo. Usualmente o material, gás ou líquido, está fluindo em um tubo ou um canalaberto.


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Sensor de Vazão

Sensor de Vazão


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Modelos de Sensores de Pressão

Funcionamento

Com base em suas experiências com os fluxos laminar e turbulento, ele foi capaz dedemonstrar que a velocidade média do fluxo em um tubo pode ser determinada medindo

a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de fronteira em um tubo sem que sejanecessário saber a distribuição de velocidades no tubo.

Medição de Vazão por pressão diferencial tipo Placa de Orifício

De todos os elementos primários inseridos em uma tubulação para gerar umapressão diferencial e assim efetuar medição de vazão, a placa de orifício é a maissimples, de menor custo e portanto a mais empregada. Consiste basicamente de umachapa metálica, perfurada de forma precisa e calculada, a qual é instalada

perpendicularmente ao eixo da tubulação entre flanges. Sua espessura varia em funçãodo diâmetro da tubulação e da pressão da linha, indo desde 1/16” a 1/4”.

Sensores de vazão de turbinas (tipo spin ou flowmeters)

Empregam uma hélice (paddle wheelou propeller) instalado na direção da vazão.Para turbinas construídas com pequenas perdas mecânicas, a relação entre vazão erotação é aproximadamente linear.

A vazão é obtida a partir da contagem da rotação que pode ser feita facilmente porum sensor magnético e um imã colocado na ponta de uma daspás da turbina ou usandoum sensor de efeito Hall.

A velocidade de rotação da hélice é proporcional à velocidade de escoamento dofluido.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_laminarhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_turbulentohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Diferen%C3%A7a_de_potencial_el%C3%A9tricohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Diferen%C3%A7a_de_potencial_el%C3%A9tricohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_turbulentohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_laminar


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Mede gás ou líquido, mas precisa ser limpo. Os sólidos em suspensão podeminterferir na livre rotação da turbina.

A passagem do fluido moverá as aletas do rotor girando-o. A medida que cada lâminapassa diante da bobina e do imã, ocorre uma variação da relutância do circuitomagnético e no fluxo magnético total a que está submetida a bobina. Verifica-se entãoa indução de um ciclo de tensão alternada.

A frequência dos pulsos gerados desta maneira é proporcional á velocidade do fluido. A vazão pode ser determinada então pela totalização dos pulsos gerados.

Tubos de Pitot

É um dispositivo utilizado para medição de vazão através da velocidade detectada

em um determinado ponto de tubulação. A pressão de impacto é sempre maior que apressão estática e a diferença entre elas é proporcional à velocidade,conseqüentemente à vazão.

O tubo pitot é um pequeno tubo aberto que encara de frente a vazão.É composto por dois tubos:

O primeiro fica de frente para a vazão e mede a pressão de impacto. O segundoabre-se perpendicularmente à vazão, medindo a pressão estática. A pressão de impactoé sempre maior que a pressão estática e a diferença entre elas é proporcional àvelocidade, conseqüentemente à vazão.

O tubo pitot é usualmente empregado em aeronaves e indicadores de velocidademarítima.


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Medidores de vazão magnéticos

O medidor de vazão eletromagnético utiliza um campo magnético com forma de ondaquadrada em baixa freqüência, e lê o sinal de vazão quando o fluxo magnético estácompletamente saturado fazendo com que não ocorra influência no sinal devido a

flutuações de corrente.Todos os detectores são ajustados de maneira que a relação da tensão induzida (E)

pela densidade de fluxo magnético (B) seja mantida em um valor proporcional, somenteà velocidade média do fluxo, independente do diâmetro, alimentação e freqüência.Uma seção não condutora do tubo écolocada sob um campo magnético. Produz-seentão uma tensão proporcional à velocidade do fluido, detectada por eletrodos naslaterais do tubo.

RestriçõesO fluído deve ser eletricamente condutivo, e fluidos com propriedades magnéticas

adicionam um certo erro de medição.

ObservaçõesÉ de suma importância que a parede interna da tubulação não conduza eletricidade

e que a parte do tubo ocupada pelo volume definido pelas bobinas não provoquedistorções no campo magnético.

As medições por meio de instrumentos magnéticos são independentes depropriedades do fluido, tais como a densidade, a viscosidade, a pressão, a temperaturaou mesmo o teor de sólidos.Que o fluxo a ser medido seja condutor de eletricidade.

Tubo de Venturi

A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários colocadosna tubulação de forma tal que o fluído passa através deles. A sua função é aumentar avelocidade do fluído diminuindo a área da seção em um pequeno comprimento parahaver uma queda de pressão. A vazão pode então, ser medida a partir desta queda.


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Um Venturi é uma restrição gradual num tubo que faz com que a velocidade dofluidocresça na área constrita e a pressão estática diminua temporariamente. O sensor porVenturi tende a manter a vazão laminar.

Tanto a placa de orifício como o tubo Venturi ocasionam quedas de pressão no tubopor onde escoa o fluido. O venturi produz um diferencial menor para mesma vazão ediâmetro.

Venturi


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CONCLUSÃO

Após este estudo chegamos a conclusão que diversos tipos de sensores sãoutilizados na indústria, todos com características diferentes para variadas aplicações,porém com um objetivo em comum: a detecção de uma matéria em um determinadoprocesso e também que sensores são utilizados em aplicações que variam desdecontrole de processos até aplicações para segurança de um operador. Portanto,diversos detalhes devem ser levados em consideração durante o processo deespecificação do sensor adequado para cada aplicação.


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REFERÊNCIAS

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