sensores_capacitivos_indutivos

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<p>Sumário</p><p>Introdução................................................................................................................... 3</p><p>Sensores Indutivos ..................................................................................................... 4</p><p>Princípios de Funcionamento (ferromagnético) .................................................. 4</p><p>Princípios de Funcionamento (não ferromagnético) ........................................... 5</p><p>Distância Sensora e Histerese............................................................................ 5</p><p>Alcance dos Sensores Indutivos......................................................................... 5</p><p>Aplicação ........................................................................................................... 6</p><p>Modelos de Sensores ......................................................................................... 6</p><p>Sensores Capacitivos ................................................................................................. 6</p><p>Princípios de Funcionamento ............................................................................. 7</p><p>Alcance dos Sensores Capacitivos..................................................................... 7</p><p>Aplicação ........................................................................................................... 8</p><p>Modelos de Sensores ......................................................................................... 8</p><p>Chaves Fim-de-Curso................................................................................................. 8</p><p>Chaves Tipo Alavanca........................................................................................ 9</p><p>Chaves Tipo Pistão............................................................................................. 9</p><p>Chaves Fim-de-curso Seladas............................................................................ 9</p><p>Chaves Fim-de-curso Sem Plug-in e Com Plug-in ........................................... 10</p><p>Conclusão................................................................................................................. 11</p><p>Bibliografia ................................................................................................................ 12</p><p>2</p><p>Introdução</p><p>Atualmente as indústrias estão investindo cada vez mais em automatização em seus</p><p>processos produtivos buscando sempre qualidade, repetibilidade, confiabilidade e maior</p><p>produtividade. E os sensores e as chaves fim-de-curso em geral estão quase sempre</p><p>presentes, nestes sistemas de automação industrial.</p><p>Este trabalho tem como objetivo apresentar de forma simples e objetiva alguns modelos</p><p>de sensores capacitivos, indutivos e as chaves fim-de-curso existentes no mercado, a</p><p>utilização destes nos mais diversos segmentos, seus princípios de funcionamento e</p><p>características básicas dos mesmos.</p><p>3</p><p>Sensores Indutivos</p><p>São equipamentos normalmente eletrônicos capazes de detectar a variação de alguma</p><p>grandeza e fornecer em sua saída um sinal elétrico proporcional à variação desta grandeza.</p><p>Normalmente ferromagnéticos utilizados para comutar circuitos elétricos e eletrônicos</p><p>de potência reduzida, sempre que detectarem metal em sua face sensora. Sendo assim</p><p>estes efetuam um chaveamento eletrônico quando um objeto metálico aproxima-se de sua</p><p>face ativa (sensora). Essa aproximação varia conforme o tipo de sensor indutivo, pois existe</p><p>uma distância pré-determinada para cada tamanho de sensor.</p><p>Proporcionam repetibilidade, alta velocidade na resposta e confiabilidade.</p><p>Algumas de suas configurações de saída são de corrente contínua, corrente alternada e</p><p>namur (sensor padrão DIN 19234, é a configuração mais simples de sensor indutivo).</p><p>Os sensores indutivos para materiais não ferromagnéticos são projetados de forma a</p><p>fazer com que haja desequilíbrio entre os campos elétrico e magnético gerados pelo sensor,</p><p>fazendo-o assim ficar sensível também a materiais dessa natureza, desde que estes sejam</p><p>condutores.</p><p>Princípio de Funcionamento (ferromagnéticos)</p><p>Baseia-se na geração de um campo eletromagnético de alta freqüência, que é</p><p>desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face sensora.</p><p>A bobina faz parte de um circuito oscilador que em condição normal (desacionada), gera</p><p>um sinal senoidal. Quando um metal aproxima-se do campo, este através de correntes de</p><p>superfície (foulcault), absorve a energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal gerado.</p><p>A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação continua, que</p><p>comparada com um valor padrão passa a atuar no estágio de saída.</p><p>Face sensora: Superfície onde emerge o campo eletromagnético.</p><p>Distância sensora (S): É a distância em que aproximando-se do acionador da face</p><p>sensora, o sensor muda o estado de saída.</p><p>Distância de acionamento: A distância de acionamento é em função do tamanho da</p><p>bobina. Assim, não podemos especificar a distância sensora e nem o tamanho do sensor</p><p>simultaneamente.</p><p>Distância sensora nominal (Sn): É a distância sensora teórica, a qual usa um alvo</p><p>padrão (Norma DIN 50010) como acionador e não considera as variações causadas pela</p><p>4</p><p>industrialização, temperatura de operação e tensão de alimentação. É o valor em que os</p><p>sensores de proximidade são especificados.</p><p>Distância sensora real (Sr): Valor influenciado pela industrialização, especificado em</p><p>temperatura ambiente e tensão nominal.</p><p>Distância sensora efetiva (Su): Valor influenciado pela temperatura de operação.</p><p>Distância sensora operacional (Sa): É a distância em que seguramente pode-se operar,</p><p>considerando-se as variações de industrialização, temperatura e tensão de alimentação.</p><p>Princípio de Funcionamento (não ferromagnéticos)</p><p>Seu principio de funcionamento baseia-se no fato que quando à uma determinada</p><p>distância da face sensora temos uma intensidade de campo elétrico bastante superior à do</p><p>campo magnético, a aproximação de um material condutor, porém não ferromagnético, age</p><p>como um curto-circuito para este campo, reforçando a condição de oscilação anteriormente</p><p>imposta em regime normal da funcionamento e causando assim uma variação no consumo</p><p>de energia do oscilador, variação esta responsável pela efetivação da detecção.</p><p>Distância Sensora e Histerese</p><p>Para a grande maioria das aplicações envolvendo detecção de posição, a distância</p><p>sensora do equipamento deve ser extremamente constante sob as várias condições de</p><p>temperatura ambiente, principal causadora de variações.</p><p>Também deve ser o comportamento de histerese, sendo que esta última deve ser tão</p><p>pequena quanto permitem as normas, para que as detecções sejam precisas.</p><p>Alcance dos Sensores Indutivos</p><p>O alcance é especificado pelo fabricante. Existem fatores de correção que levam em</p><p>conta as variações do material do alvo (material a ser detectado).</p><p>Material alvo Fator de correção</p><p>Aço carbono 1,00</p><p>Aço Inox 0,85</p><p>Latão 0,50</p><p>Alumínio 0,45</p><p>Cobre 0,40</p><p>O tamanho e a forma do alvo também podem afetar o alcance. Os seguintes pontos</p><p>devem ser considerados como orientação geral quanto ao tamanho e a forma do objeto.</p><p>5</p><p>! Alvos planos são preferíveis.</p><p>! Alvos arredondados podem diminuir o alcance.</p><p>! Materiais não ferrosos normalmente diminuem o alcance.</p><p>! Alvos menores que a face ativa reduzem o alcance.</p><p>! Alvos maiores que e face ativa podem aumentar o alcance.</p><p>Aplicação</p><p>Alguns exemplos de onde estes podem ser aplicados são: máquinas operatrizes,</p><p>injetoras e linhas transportadoras entre outros.</p><p>Os sensores de proximidade indutivos são bastante usados em máquinas substituindo</p><p>as tradicionais chaves de fim-de-curso que pode oxidar, desgastar ou apresentar algum tipo</p><p>de mau funcionamento, comprometendo assim o processo que se deseja. Porém, para que</p><p>tenhamos a confiabilidade necessária, um ponto importante deve ser verificado quanto às</p><p>especificações dos</p><p>sensores a serem utilizados. Como a detecção ocorre sem que haja o</p><p>contato físico entre o acionador e o sensor, aumentado a vida útil do sensor por não possuir</p><p>peças moveis sujeitas ao desgaste.</p><p>Modelos de Sensores</p><p>Sensores Capacitivos</p><p>São sensores que executam chaveamento eletrônico quando um objeto, de qualquer</p><p>material, inclusive líquido, se aproxima de sua face sensível a uma distância pré-determinada</p><p>6</p><p>para cada tamanho de sensor. São fabricados em dois tipos elétricos diferentes, corrente</p><p>contínua e corrente alternada.</p><p>Princípio de Funcionamento</p><p>O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo elétrico, desenvolvido</p><p>por um oscilador controlado por capacitor.</p><p>O capacitor é formado por duas placas metálicas, carregadas com cargas elétricas</p><p>opostas, montadas na face sensora, de forma a projetar o campo elétrico para fora do</p><p>sensor, formando assim um capacitor que possui como dielétrico o ar.</p><p>Quando um material se aproxima da face sensora, ou seja, do campo elétrico, o</p><p>dielétrico do meio se altera, alterando também o dielétrico do capacitor frontal do sensor.</p><p>Como o oscilador de sensor é controlado pelo capacitor frontal, quando aproximamos um</p><p>material, a capacitância também se altera, provocando uma mudança no circuito oscilador.</p><p>Esta variação é convertida em um sinal contínuo, que comparado com um valor padrão,</p><p>passa a atuar no estagio de saída.</p><p>Face sensora: É a superfície onde emerge o campo elétrico.</p><p>Distância sensora nominal (Sn): É a distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo</p><p>padrão como acionador e não considera as variações causadas pela industrialização,</p><p>temperatura de operação e tensão de alimentação. É a distância em que os sensores são</p><p>especificados.</p><p>Distância sensora efetiva (Su): Valor influenciado pela industrialização e considera as</p><p>variações causadas pela temperatura de operação.</p><p>Distância sensora operacional (Sa): É a distância que observamos na prática, sendo</p><p>considerados os fatores de industrialização e um fator que é proporcional ao dielétrico do</p><p>material a ser detectado.</p><p>Alcance dos Sensores Capacitivos</p><p>O alcance é especificado pelo fabricante. Existem fatores de correção que levam em</p><p>conta as variações do material do alvo (material a ser detectado). Os fatores de correção</p><p>7</p><p>para os sensores capacitivos são determinados segundo a constante dielétrica do material</p><p>alvo. Materiais com constantes dielétricas altas são mais fáceis de detectar. Abaixo alguns</p><p>exemplos:</p><p>Material alvo Fator de correção</p><p>Açúcar 3,00</p><p>Água 80</p><p>Vidro 3,7 - 10</p><p>Borracha 2,5 - 35</p><p>Cimento em pó 4,0</p><p>Aplicação</p><p>São muito utilizados para a detecção de objetos de natureza metálica ou não, tais</p><p>como: madeira, papelão, cerâmica, vidro, plástico, alumínio, granulados, pós de natureza</p><p>mineral como talco e cimento, etc. Como podemos perceber os sensores capacitivos são</p><p>usados quase sempre na mesma função dos sensores indutivos.</p><p>Os líquidos de maneira geral são ótimos atuadores para os sensores capacitivos, não</p><p>importando se são condutivos ou não, a viscosidade ou cor. Desta forma excelentes</p><p>sistemas para controle de níveis máximos e mínimos de líquidos ou sólidos são obtidos com</p><p>a instalação de um ou dois sensores, mesmo que mergulhados totalmente no produto.</p><p>Modelos de Sensores</p><p>Chaves Fim-de-curso</p><p>Na linha de chaves fim-de-curso existem diversos modelos, com várias disposições de</p><p>contatos e diferentes mecanismos de operação, para uso em uma ampla variedade de</p><p>8</p><p>aplicações. São componentes importantes na automação industrial, pois são usadas</p><p>extensivamente em sistemas de produção industrial onde se espera alta produção.</p><p>Chaves Tipo Alavanca</p><p>Chaves do tipo alavanca (chaves de operação angular), são acionadas através de uma</p><p>alavanca que é pressa à um eixo rotativo que se projeta para fora do cabeçote de operação.</p><p>Podem trabalhar no sentido horário ou anti-horário ou ainda em ambas as direções, ainda</p><p>podem ser equipados com vários tipos de dispositivos como, por exemplo, alavanca com</p><p>rodízio, alavanca ajustável com rodízio, alavanca bifurcada, haste rígida entre outros.</p><p>Chaves Tipo Pistão</p><p>Chaves do tipo pistão (chaves de operação retilínea) são acionadas por meio de um</p><p>pistão no topo do cabeçote (pistão vertical) ou no lado do cabeçote (pistão horizontal), ou</p><p>seja, podem trabalhar no sentido vertical ou horizontal. Pressão sobre o pistão faz a</p><p>comutação dos contatos. Os pistões podem ser com rodízio de aço ou sem rodízio. As chaves</p><p>de pistão lateral podem ser fornecidas com retorno por mola.</p><p>Chaves Fim-de-curso Seladas</p><p>Seu sistema de selagem é desenvolvido para proteger as chaves de poeira, umidade e</p><p>fluídos normalmente encontrados no ambiente industrial. Estas chaves não permitem a</p><p>entrada de fluídos aumentando assim a vida útil das mesmas.</p><p>São utilizadas normalmente em ambientes úmidos, lugares com jatos de água ou onde</p><p>existam produtos químicos desfavoráveis, submersão em líquidos e também para áreas</p><p>secas.</p><p>9</p><p>Chaves Fim-de-curso Sem Plug-in e Com Plug-in</p><p>Seu sistema é ideal para condições pesadas, com alto grau de versatilidade. Estas têm</p><p>uma construção robusta.</p><p>São usadas em sistemas de esteira transportadora, equipamentos de transferência de</p><p>material, morsas automáticas, furadeiras e muitos outros equipamentos para produção em</p><p>alta velocidade.</p><p>10</p><p>Conclusão</p><p>Como mostramos, os sensores e as chaves fim-de-curso podem ser utilizados em</p><p>inúmeros processos industriais promovendo a segurança e a produtividade entre outras</p><p>vantagens.</p><p>Ao conhecermos as características básicas e os princípios de funcionamento destes</p><p>componentes podemos futuramente utilizá-los em sistemas produtivos.</p><p>Entretanto existem vários outros modelos de sensores no mercado, por exemplos, os</p><p>sensores magnéticos e os sensores ultra-sônicos, cada qual com suas características e</p><p>aplicações recomendadas, atendendo assim as necessidades das empresas.</p><p>11</p><p>Bibliografia</p><p>! www.eletropratik.com.br</p><p>! www.rockwellautomation.com</p><p>! www.siemens.com.br</p><p>12</p>