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Automação
Industrial 
2008
Prof.:
Geomar
Sumário
INTRODUÇÃO
1) SENSORES DE POSIÇÃO
2) SENSORES DE VELOCIDADE
3) SENSORES DE PRESENÇA
4) SENSORES DE CARGA
5) SENSORES DE PRESSÃO
6) SENSORES DE TEMPERATURA
7) SENSORES DE VAZÃO
8) SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
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Introdução
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Dispositivos de Entrada
• Realizam o interfaceamento entre o sistema 
físico e o sistema de controle eletrônico, 
levando informações do processo para o 
controlador. 
• Podem ser classificados em:
- Sensores
- Transdutores: * Direto
* Indireto
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Dispositivos de Entrada
• Sensores: dispositivos projetados para detectarem 
algum evento no processo e emitirem um sinal de 
resposta a este evento.
Ex.: sensor de proximidade – ativa um sinal em 
resposta à presença de um objeto em seu campo de 
visualização.
• Transdutores: dispositivos que convertem uma 
grandeza física em outra. 
Foco: transdutores elétricos: convertem grandeza 
física (temperatura, pressão, etc.) em sinal elétrico 
(normalmente em tensão).
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Dispositivos de Entrada
• Transdutores: 
* tipo direto – convertem a grandeza fisica em sinal 
elétrico diretamente. Ex.: termopares (convertem 
temperatura em tensão)
* tipo indireto – modificam algum parâmetro 
interno (p. ex., resistência) de forma proporcional à 
grandeza física.
Ex.: termoresistências. Deve-se inserí-las em num 
divisor resistivo e medir a tensão sobre a 
termoresistência.
• Limitações dos sensores e transdutores: alcance 
limitado a poucas dezenas de metros.
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Dispositivos de Entrada
• Transmissor: 
dispositivo que recebe o sinal de um transdutor ou 
sensor e envia a distâncias maiores, modulando este 
sinal sobre outro de referência (4-20 mA, 0-5V, 
etc.) de forma proporcional ao sinal do sensor ou 
transdutor
Transdutor
Sinal Modulado
Referência (4-20 mA)
Bloco Transmissor
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Parâmetros Fundamentais dos Sensores
• Distância Sensora (Sn): distância perpendicular da 
face sensora até o ponto onde o sensor atua.
• Histerese: diferença entre a distância onde o sensor 
é ativado quando o objeto se aproxima dele e a 
distância na qual o sensor é desativado quando o 
objeto se afasta dele. Normalmente dado na forma 
percentual.
Objeto a ser
Detectado
SensorSensor
Ativado Desativado
Distância Sensora Histerese
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Parâmetros Fundamentais dos Sensores
• Zona Cega: região dentro da distância sensora, que por 
questões tecnológicas ou de montagem, o sensor não 
consegue detectar o objeto.
• Zona de sensibilidade: região da zona detectável, onde o 
dispositivo é efetivamente sensibilizado.
Zona de SensibilidadeZona Cega
Objeto a ser
Detectado
SensorSensor
• Repetibilidade (em %): pequena variação na distância 
sensora quando se procede duas ou mais tentativas de 
detecção. Não confundir com histerese.
• Frequência de operação (Hz): n. máx. de comutações por 
segundo que um sensor consegue realizar.
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Parâmetros Fundamentais dos Sensores
• Corrente de consumo: valor da corrente necessária ao 
funcionamento do sensor;
• Corrente de carga: é a máx. corrente possível na saída do 
sensor;
• Corrente de Pico: é o máx. valor de corrente consumido pelo 
sensor no momento da ativação;
• Tensão de Ripple: máx. oscilação da tensão CC de 
alimentação permitida;
• Tempo de estabilização: tempo que se deve aguardar logo 
após a energização do sensor, para que as leituras sejam 
confiáveis;
• Proteção Intrínseca ou IP: Grau de proteção à penetração de 
sólidos e líquidos. 2 dígitos (sólidos-líquidos). Ex. IP66.
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Parâmetros Fundamentais dos Sensores
• Versão de Montagem: refere-se a forma como o 
sensor deve ser montado e as distâncias que devem 
ser respeitadas para assegurar o bom funcionamento 
do sensor. 
Metal Metal
D2
D2
Metal
Sensor 1 Sensor 2
D1
Metal
Sensor 1 Sensor 2
D1
D3
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Parâmetros Fundamentais dos Transdutores
• Linearidade: parâmetro de grande importância. 
Normalmente os transdutores são lineares em certas faixas 
de operação. Em caso contrário, aplica-se técnicas de 
linearização. Ex.: transdutores de temperatura do tipo NTC 
(exponenciais) com auxílio de amplificadores logarítmicos 
são linearizados.
• Região de Atuação: Faixa de valores da grandeza que se 
deseja converter onde o dispositivo efetivamente deve 
trabalhar. Normalmente relacionada com a região linear do 
transdutor, porém, deve-se considerar outros limitantes 
como integridade física do material, detalhes construtivos, 
entre outros.
• Fator de Proporcionalidade: relaciona a grandeza elétrica 
com a grandeza física. Ex.: transdutor com 1mV/oC
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Parâmetros Fundamentais dos Transdutores
• Precisão e Exatidão: parâmetros relacionados ao 
erro de conversão de uma grandeza. 
Influenciados por vários fatores como condições 
ambientais, posicionamento, presença de ruído 
elétrico, e outros. 
Fator de Proporc. = 2mV/oC
100
Tensão(mV)
50
Temperatura(oC)
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Técnicas de Blindagem
• Visam eliminar ou reduzir o ruído elétrico e interferências 
eletromagnéticas gerados por dispositivos eletroeletrônicos, 
equipamentos e processos no ambiente industrial.
• Estudo feito na área de Compatibilidade eletromagnética.
• Recomendações clássicas:
• Separar eletrodutos de circuitos de força dos de 
sensoriamento;
• Em bandejas metálicas, manter distância entre os circuitos 
citados;
• Evitar o cruzamento de fios de transdutores com fios de 
força, fazê-lo perpendicularmente (evitar indução 
eletromag.)
• Usar eletrodutos metálicos em ambientes de forte 
inteferência eletromag. para abrigar fios de sensores e 
transdutores;
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Técnicas de Blindagem
• Usar cabos blindados em casos mais graves (aterrar na 
origem);
• Aterrar as pontas dos fios não utilizados;
• Usar sempre o mesmo fio terra para interligar um conjunto 
de equipamentos, evitando danos devidos à ddp. 
• Ex.:
Analog voltage source
+
-
IN1
REF1
SHLD
Analog InputA Shield is a metal sheath that
surrounds the wires
“Shielding”
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Transdutores mais usados na Indústria
• Transdutores variam conforme:
a grandeza que medem, 
a classe de precisão;
e a região de operação.
• Conforme o tipo de grandeza medida, classificam-se em:
• Transdutores de temperatura;
• Transdutores fotoelétricos;
• Transdutores de posição (Servomecanismos); 
• Transdutores de tensão mecânica ou Extensômetros;
• Transdutores de pressão;
• Transdutores de vazão;
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Sensores mais usados na Indústria
• Transdutores convertem uma grandeza física em 
outra. 
• Transdutores possuem resposta contínua.
• Sensores apenas “sentem” a ocorrência de um 
evento e reagem à ele enviando um sinal ao 
controle do processo. 
• Sensores possuem resposta discreta.
• Principais tipos de sensores usados na indústria:
• Sensores de Nível;
• Sensores de Pressão;
• Sensores de Posição; 
• Sensores de Presença;
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Reportam a posição física de um objeto com respeito a um 
ponto de referência. 
A Informação pode ser linear ou angular.
1.1) Potenciômetro: Converte o deslocamento linear ou 
angular em variação de resistência.
(a) Rotary pot (b) Symbol (c) Linear-motion pot
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Potenciômetros de áudio (não-lineares) e de posição (lineares).
Potenciômetros de uma volta e multivoltas.
Trabalham como um divisor de tensão.
Ex.: Potenciometro como um sensor de posição
(a) Motor driving robot arm; pot connected to a motor shaft (b) Circuit
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
O erro de carregamento é a diferença entre a tensão de saída 
com a carga e sem a carga.
Erro de carregamento = VNL – VL
VNL: tensão de saída sem carga
VL: tensão de saída com carga
(a) Pot is unloaded, (b) 100-k& resistance (c) Developing
no error causes. loading error equivalent circuit;
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Uso de redutores para o caso em que o movimento angular 
total corresponde a uma fração muito pequena da 
revolução total do potenciômetro.
When motor shaft is restricted to 90°, the 3:1 gear pass turns the pot 
through 270°.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Erro de linearidade em função da construção física imperfeita.
Definido em termos da resistência ou da posição angular.
Erro de linearidade= ∆R x 100 / Rtot ∆R: máx. erro de resistência
Rtot : resistência total
Erro de linearidade= ∆θ x 100 / θtot ∆θ : máx. erro angular
θtot : variação angular total
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A resolução de um potenciômetro é o menor incremento da
variável medida que pode ser detectado.
Resolução%= menor incremento na resistência x 100
resistência total
Problema evidenciado em potenciômetros de fios enrolados.
O movimento do potenciômetro pode causar pequenos transientes
de tensão indesejados. Solução: um filtro passa-baixas, implementado
por um capacitor em paralelo com a saída do potenciômetro.
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Ex.: Um braço robô gira 120o ao todo e utiliza um 
potenciômetro como sensor de posição. O controlador 
baseia-se num sistema digital de 8 bits de entrada e 
necessita conhecer a posição real do braço dentro de uma 
faixa de 0,5o.
(a) Hardware setup (b) Sensor circuit
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
1.2) Encoders Óticos Rotativos: Produz diretamente uma 
saída digital, eliminando a necessidade de um conversor 
analógico-digital.
Dois tipos: encoder absoluto e encoder incremental.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Encoder Absoluto A saída é diretamente digital.
Sempre fornece a posição absoluta.
Não há contato físico para a detecção.
Preço alto em função da precisão.
O mau alinhamento das fotocélulas pode causar erros de 
leitura.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Uma solução comum é o uso de um disco estampado em 
Código Gray, em lugar do código binário padrão.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Uma solução comum é o uso de um disco estampado em 
Código Gray, em lugar do código binário padrão.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Baseado no Código Gray, pode-se empregar um padrão 
chamado Código Cinza Excessivo que desloca a tabela 
original de Grey. Deve passar por um codificador BCD.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Encoders Óticos Incrementais possuem apenas uma trilha 
com dentes igualmente espaçados.
A posição é determinada pela contagem do número de 
dentes que passam na frente de um fotosensor, onde cada 
dente representa um ângulo conhecido.
O sistema requer um ponto de referência inicial.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Um fotosensor apenas não permite determinar o sentido de 
rotação do disco.
Um sistema com dois fotosensores pode ser utilizado.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Régua Ótica – segue o princípio do encoder incremental.
Traduz movimentos lineares. Possui uma placa com 
divisões que faz a função do disco no encoder.
Usa dois conjuntos fotosensores e um sinal de zero (refer.)
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
Resolver – mais robustos que os encoders (sensíveis à vibração e 
temperatura, devido a natureza de sua construção e funcionamento).
Similar a um pequeno motor, com 2 enrolamentos no estator
(perpendiculares entre si) e 1 no rotor alimentado em C.A. 
numa frequência W.
A tensão induzida no estator depende de cos(θ) e sen(θ) e a 
posição é determinada calculando-se o arco-seno e o arco-
cosseno. 
Problema de 
manutenção do rotor 
(escovas e anéis) é 
resolvido com um 
dispositivo “brushless” 
ou Sensor Hall. 
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - Linear 
Variable Differential Transformer (LVDT)
Construção: núcleo móvel, ferromagnético + 3 bobinas fixas
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Bobina do primário recebe tensão em alta frequência.
Bobinas secundárias ligadas de forma subtrativa.
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - Linear 
Variable Differential Transformer (LVDT)
Funcionamento:
Alta resolução e 
pequenos 
deslocamentos.
Saída padrão: uma 
voltagem C.A. com 
amplitude proporcional 
ao deslocamento linear.
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - (LVDT)
Tensão de saída possui comportamento linear em função do 
deslocamento.
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - (LVDT)
Aplicações: devido à característica muito linear com a 
distância, usa-se em posicionadores de precisão tais como:
- CNCs;
- Robôs industriais;
- Fresadoras (no posicionamento da mesa);
- Controle e sensoriamento de válvulas.
Distâncias mais usuais:
- Desde frações de “mm” até dezenas de “cm”.
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - (LVDT)Outras Aplicações: (em outras quantidades físicas)
- Deflexão de vigas, fios ou anéis: células de carga, 
transdutores de força ou de pressão;
- Deslocamento: extensômetros, transdutores de temperatura 
(dilatação);
- Variação de espessura em peças: medidas de espessura e 
perfil, classificação de produtos por tamanho;
- Nível de fluído: medida de nível e fluxo de fluído, 
sensoriamento de posição em cilindros hidráulicos;
- Velocidade e aceleração: controle de suspensão 
automotiva.
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - (LVDT)
Vantagens:
- Custo baixo;
- Solidez e robustez;
- durabilidade;
- Alta razão entre sinal e ruído e baixa impedância de saída;
- Histerese desprezível;
- Resolução infinitesimal, somente limitada pelos dispositivos 
amplificadores e medidores de tensão utilizados na saída;
- Pequeno tempo de resposta, limitado à inércia do núcleo;
- baixo risco de dano ao LVDT caso a medida exceda os seus 
parâmetros de trabalho.
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1.3) Transformador Diferencial Linear Variável - (LVDT)
Desvantagens:
- Núcleo deve estar em contato com a superfície a ser medida;
- Medidas dinâmicas ficam limitadas a 1 décimo da 
frequência de ressonância do LVDT.
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Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
1.3) Linear Variable Differential Transformers (LVDT)
Circuito de Aplicação: Conexão do LVDT a um circuito 
com saída em C.C.
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SENSORES DE VELOCIDADE
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São dispositivos que fornecem uma saída proporcional a 
uma velocidade angular.
Aplicações:
- Leitores de CD-ROM, DVD Players
- Bombas centrífugas
- Transportadores
- Medidores de fluxo de líquidos
- Máquinas operatrizes
- Robótica
- Máquinas automáticas de Soldagem, etc.
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SENSORES DE VELOCIDADE
ANGULAR
Formas de medição da velocidade angular.
a) Velocidade a partir de sensores de posição
Obter a velocidade a partir de duas amostras consecutivas 
do transdutor de posição.
∆θ: deslocamento angular
∆t : passo no tempo
θ1, θ2 : amostras consecutivas de posição angular
t1, t2 : instantes de amostragem
2 1
2 1
Velocidade
t t t
θ θθ −∆= =∆ −
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SENSORES DE VELOCIDADE
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No caso de sensores óticos rotativos, pode-se determinar a 
velocidade a partir do conhecimento do tempo que se leva 
para cada dente no disco passar.
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SENSORES DE VELOCIDADE
ANGULAR
A idéia é contar os ciclos de um relógio de alta velocidade para a 
duração de um período de passagem de um dente. 
O valor da contagem é proporcional ao recíproco da velocidade angular.
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SENSORES DE VELOCIDADE
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b.1) Tacômetros óticos: dispositivos que permitem determinar 
a velocidade de um eixo em rpm.
O período da forma de onda de saída é inversamente 
proporcional à rpm do eixo.
O sistema formado por 
apenas um fotodetetor e 
uma fonte de luz não 
percebe a posição ou a 
direção.
Solução: similar ao 
encoder incremental: 
usar 2 conjuntos 
fotosensores.
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SENSORES DE VELOCIDADE
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b.2) Tacômetros com rotores dentados: consiste em um 
sensor estacionário e um disco metálico e dentado.
Dois tipos de sensores: sensores de relutância variável e 
sensores por efeito Hall.
Sensor gera um 
pulso para cada 
passagem do 
dente sobre ele.
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SENSORES DE VELOCIDADE
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b.3) Tacômetros C.C.: é essencialmente um gerador de C.C. 
que produz uma voltagem de saída em C.C. proporcional à 
velocidade do eixo.
A polaridade da saída é determinada pela direção de rotação.
O encapsulamento de tacômetros C.C. típicos permite a 
montagem direta (piggiback) sobre um motor.
A informação da tensão de saída versus o rpm é normalmente 
fornecida em gráficos.
Exemplo: para o modelo CK20 – linearidade de 0,2%
saída = 9 V: 0,2x 3000 rpm = 6 rpm (veloc. real de 2994 a 3006 rpm)
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SENSORES DE VELOCIDADE
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SENSORES DE VELOCIDADE
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b.3) Tacômetros C.C.: Exemplo de aplicação.
Motor C.C. com tacômetro CK20-A (saída de 3V/Krpm) 
acoplado diretamente ao eixo possui uma caixa de redução de 
100:1. Aciona uma máquina-ferramenta com velocidade 
máxima de 60o/s.
Qual é a saída do taco, 
para 60o/s?
Qual é a resolução do 
sistema (LSB) para um 
ADC de 8 bits?
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Simplesmente informam ao controlador se uma parte móvel 
está em um dado lugar.
São úteis no controle de eventos discretos.
Classificam-se pela natureza do princípio de funcionamento:
•Sensor Indutivo;
•Sensor Capacitivo;
•Sensor Ultrassônico;
•Sensor Fotoelétrico.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo: executa comutação eletrônica quando um 
objeto metálico entra no seu campo eletromagnético.
Aplicações: máquinas-ferramentas, máquinas operatrizes, de 
embalagens, têxteis, correias transportadoras e na indústria 
automobilística para resolver problemas gerais de automação.
Construção: 4 blocos
Funcionamento: baseado na variação da permeabilidade 
magnética do meio.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo – Funcionamento:
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo – Efeito da Histerese:
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo – Efeito do material alvo:
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo – Frequência de comutação:
Método de ensaio conforme a norma IEC
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo – Influência de condutores próximos:
Imunidade ao campo de soldagem
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Indutivo – Blindagem: 2 tipos
Sensor Blindado Sensor Não Blindado
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SENSORES DE PROXIMIDADE
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Fonte: catálogo eletrônico Allen-Bradley
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Fonte: catálogo eletrônico Allen-Bradley
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Fonte: catálogo eletrônico Allen-Bradley
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Fonte: catálogo eletrônico Allen-Bradley
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Capacitivo – Atua na presença de materiais 
orgânicos, plásticos, vidro, líquido, além de metais.
Aplicação: em detectores de nível em tanques, contagem de 
garrafas (cheias ou vazias), contagem de embalagens 
plásticas,limitadores de carretéis, etc.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Capacitivo
Construção: semelhante ao sensor indutivo, com 4 blocos.
Funcionamento: baseado na variação do dielétrico do meio.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Capacitivo – 2 tipos.
Sensor Blindado Sensor Não Blindado
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Capacitivo – Montagens.
Sensor Blindado Sensor Não Blindado
Em montagem rente
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensor Capacitivo – Aplicações. Fonte: catálogo eletrônico Allen-Bradley
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Chaves Limite: é uma chave mecânica push-button montada 
de forma a ser atuada quando uma parte mecânica ou 
alavanca chega ao final de um trajeto desejado.
Aplicação: em portões de garagem, etc.
Problemas comuns: 
- Sendo mecânicas podem se desgastar.
- Requerem uma certa quantidade de força física para 
atuarem.
Alternativa: usar sensores de proximidade magnéticos ou 
óticos.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensores óticos de proximidade: também chamado 
interruptor, utiliza uma fonte de luz e um fotosensor que 
são montados de tal forma que um objeto é detectado 
quando corta o caminho da luz.
(a) Counting cans on a conveyor belt (b) Detecting ”read only“hole in a 
floppy disk
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Principais tipos de fotodetetores usados: foto-resistores, 
foto-diodos, foto-transistores e células fotovoltaicas.
(a) Foto-resistor (b) Fotodiodo
(c) Fototransistor (d) Célula Fotovoltaica
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Algumas aplicações utilizam um sensor ótico de proximidade 
denominado slotted coupler ou optointerrupter.
(a) Tipos de Encapsulamento (b) Circuito
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Aplicações: em situações onde a fonte de luz, o objeto a ser 
detectado e o detector não possam estar próximos um do 
outro. Ex.: sistemas de alarme, etc.
Problemas: em algumas aplicações industriais pode ser difícil 
manter as lentes destes sistemas livres de sujeiras.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensores de proximidade por efeito Hall:
Efeito Hall: Quando um fio condutor, percorrido por uma corrente 
elétrica, é colocado na presença de um campo magnético as cargas deste 
condutor sofrerão um força.
A força magnética sobre as cargas provoca uma corrente perpendicular a 
direção de propagação da corrente inicial.
Isto promoverá o aparecimento de uma região com concentração de cargas 
positivas e a outra de cargas negativas, criando um campo elétrico 
perpendicular ao campo magnético B.
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensores de proximidade por efeito Hall:
Efeito Hall:
Esta corrente cessará quando o balanço de cargas, positivas e negativas 
crie uma força elétrica que anule a força magnética sobre as cargas. Isto é,
A diferença de potencial entre as partes superior e inferior do condutor é 
dada por
Onde, i é a corrente no condutor, A é 
área seccional e n é o número de carga 
por unidade de volume. 
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Sensores de proximidade por efeito Hall:
Efeito Hall: alguns materiais como o cobre, germânio e 
índio, produzem uma tensão na presença de um campo 
magnético. 
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Funcionamento: Quando varia-se o campo magnético, pelo 
movimento de um magneto ou pela alteração do caminho do 
campo magnético, a tensão gerada varia proporcionalmente.
A relação final é dada por:
Onde:
VH : tensão do efeito Hall
K : constante dependente do material
I : corrente propiciada por fonte externa
B : densidade de fluxo magnético
D : constante de espessura
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SENSORES DE PROXIMIDADE
A saída VH do sensor é variável com a distância e para se 
obter uma ação de chaveamento, deve-se passá-la por um 
detetor de limiar.
Uma chave completa por efeito Hall pode ser adquirida na 
forma de um CI. Exemplo: Allegro A1211.
(a) Threshold detector (b) Allegro UGN-3175
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Allegro A1211:
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Allegro A1211:
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Aplicações: em teclados de computador, em sensores de 
proximidade em máquinas, em tacômetros de rotor dentado 
(visto anteriormente), etc.
(a) Seletor de mudanças em veiculo (b) Sensor de nível em tanques
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SENSORES DE PROXIMIDADE
Aplicações:
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SENSORES DE CARGA
Sensores de carga medem força mecânica.
Na maioria dos casos, o sensor mede a pequena deformação
causada pela força.
Uma vez que a quantidade de deslocamento por tração 
(esticamento) ou compressão (esmagamento) é 
determinada, a força correspondente é calculada pelos 
parâmetros mecânicos do material.
A razão da força pela deformação é uma constante para 
cada material, como definido pela lei de Hooke:
F = KX
K : constante de mola do material
F : força aplicada
X : esticamento ou compressão resultante da força
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SENSORES DE CARGA
1) Strain Gauges a Fio (Bounded-Wire Strain Gauges)
Um strain gauge a fio pode ser usado para medir uma 
grande faixa de forças, de 10 lb a várias toneladas.
Consiste num fino fio (0,001poleg) disposto em zigue-
zague algumas vezes e cimentado em um fino substrato.
(a) Placement of gauges (b) Interface circuit using a bridge
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SENSORES DE CARGA
Atualmente utilizam-se técnicas de circuito impresso para 
criar o padrão de fio.
A “strain gauge” (célula) deve ser seguramente fixado à 
superfície de um objeto para detectar deformações.
A célula deve ser orientada de tal forma que a parte 
longitudinal do fio em zigue-zague fique alinhada na mesma 
direção da deformação esperada.
Se o objeto é posto sob tensão, a célula vai ser esticada e os 
fios alongados.
Os fios não só ficam mais longos como também mais finos.
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SENSORES DE CARGA
Ambas as ações fazem com que a resistência total do fio 
cresça, como ilustrado pela equação básica da resistência 
elétrica:
R : resistência elétrica de um certo comprimento de fio (a 20oC)
ρ : resistividade (uma constante dependente do material)
L : comprimento do fio
A : área da seção transversal do fio
A mudança na resistência em um strain gauge de fio é 
pequena, apenas unidades percentuais do valor nominal, 
possivelmente menos que um Ohm e é usada para calcular o 
alongamento do objeto.
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SENSORES DE CARGA
Medir tais resistências requer um circuito em ponte. A 
ponte também permite cancelar variações devidas à 
temperatura pela conexão de um gauge de compensação 
(dummy)como um dos resistores da ponte.
O gauge de compensação é fixado fisicamente próximo do 
gauge ativo para estar submetido à mesma temperatura, 
sendo orientado perpendicularmente para que a força 
aplicada não alongue seus fios.
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SENSORES DE CARGA
A tensão ao longo da ponte é expressa por:
Hipóteses para aproximação:
Todos os resistores na ponte possuem o mesmo valor 
nominal R quando a ponte está equilibrada;
Quando o gauge é alongado a sua resistência RG aumenta 
para (R + ∆R); considera-se que 2∆R é muito menor que 
4R.
Variação da resistência em função da variação de tensão:
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SENSORES DE CARGA
A relação entre o alongamento e a resistência é calculada 
pelo uso do fator gauge FG (gauge factor GF):
:alongamento do objeto por unidade de comprimento, 
denominada strain,
: fator gauge, uma constante fornecida pelo fabricante,
Uma última equação relaciona o strain ao stress em um 
objeto.
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SENSORES DE CARGA
Stress : força por área de seção transversal, ρ
O stress e o strain são relacionados pelo módulo de Young 
(módulo de elasticidade):
E : módulo de Young (uma constante para cada material)
ρ : stress (força por área de seção transversal)
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SENSORES DE CARGA
Exemplo de Aplicação: 
Um “strain gauge” e um circuito em ponte são usados para 
medir a força de tensionamento em uma barra de ferro. A 
barra possui uma área de seção transversal de 13 cm2. O 
“strain gauge” tem uma resistência nominal de 120 Ω e um 
fator FG de 2. A ponte é alimentada com 10 V. Quando a 
barra está sem carga, a ponte é balanceada para que a saída 
seja 0 V. Então uma força é aplicada à barra, e a saída de 
tensão da ponte passa para 0,0005 V. Encontre a força na 
barra.
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SENSORES DE CARGA
2) Sensores de força a semicondutor
Sensores que utilizam o efeito piezorresistivo do silício.
As unidades modificam a resistência quando uma força é 
aplicada e são de 25 a 100 vezes mais sensíveis que o strain 
gauge a fio.
Um strain gauge a semicondutor é simplesmente uma fita 
de silício que é fixada à estrutura.
Quando a estrutura é esticada, o silício é elongado, e a 
resistência entre as suas extremidades aumenta (de forma 
não linear).
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SENSORES DE CARGA
3) Sensores para forças pequenas
Aplicação: braços robôs manuseando objetos sensíveis, etc 
Strain gauges montados num substrato elástico, como a 
borracha, podem medir forças pequenas.
Outra solução é montar um sensor de força com uma mola e 
um potenciômetro linear.
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SENSORES DE CARGA
Exemplo de aplicação:
Construir um sensor de força com as seguintes características:
Faixa de trabalho: 0 a 30 lb. 
Deformação: 0,5 polegadas (máxima)
Saída: 0,1 V por lb.
Dispõe-se de um potênciometro linear com excursão de braço de 1 poleg.
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SENSORES DE CARGA
Outro sensor para forças bem pequenas é um sensor tátil feito 
de espuma condutora (espuma de borracha saturada com 
pequenas partículas de carbono).
Funcionamento: ao ser pressionada a espuma, a resistência 
varia proporcionalmente (em uma dada faixa) à força 
(diminuindo). 
É o princípio utilizado em keypads a membrana.
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SENSORES DE PRESSÃO
Pressão: É a força por unidade de área que um material 
exerce sobre o outro.
Unidades comuns: psi (lb/pol2) e Pa (N/m2).
Sensores de pressão são compostos por duas partes:
1a.) Conversão de pressão numa força ou deslocamento.
2a.) Conversão de força ou deslocamento em sinal elétrico.
Medidas de pressão são feitas apenas para gases e líquidos.
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SENSORES DE PRESSÃO
• Tipos de medida de pressão:
• Pressão Gauge - diferença entre a pressão de interesse e a 
pressão ambiente. (é a medição mais simples)
(ao nível do mar: pressão ambiente = atmosf. = 101,3 kPa)
• Pressão diferencial - diferença de pressão entre dois 
pontos distintos no circuito, onde nenhum deles está na 
pressão atmosférica necessariamente.
• Pressão absoluta - medida por um sensor de pressão 
diferencial com um dos lados em 0 psi (próximo ao vácuo 
total).
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Tubo de Bourdon
O movimento é proporcional à pressão aplicada.
O deslocamento pode ser linear ou angular.
Um sensor de posição, como um LVDT, transforma o 
deslocamento num sinal elétrico. 
Disponível para pressões de 30 a 100.000 psi.
(a) ”Unbend“ type (b) ”Untwist“ type
Uso típico: medida 
de pressão gauge de 
vapor d'água e água.
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Fole (Bellow)
Foles de metal convertem pressão em um movimento linear.
Medidor de pressão diferencial: fole dentro de recipiente 
(canister). 
(a) Single-pressure type (b) Differential-pressure type
Mais sensíveis que o 
tubo de Bourdon nas 
pressões de 0 a 30 psi.
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Sensores de pressão a semicondutor
Utilizam a propriedade piezoelétrica do silício.
Pressão ⇒ resistência elétrica ⇒ tensão.
Vantagem: não possuem partes móveis.
Valores Comerciais:
Pressões nas faixas 
de 0 a 1,5 psi e 0 a 
5000 psi.
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Sensores de pressão a semicondutor
Pode ser utilizado 
para medir pressão de 
fluidos e gases.
Possui amplificador 
interno.
Saída: em tensão 
proporcional à 
pressão absoluta.
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TRANSDUTORES DE TEMPERATURA
Definição de temperatura – é a medida do nível de energia 
térmica considerado pela vibração das moléculas de um 
material.
Sólidos – átomos ou moléculas fortemente ligados uns com os 
outros, sendo incapazes de afastarem-se de suas posições 
de equilíbrio.
Líquidos – ao adicionar energia térmica, as ligações das 
moléculas quebram-se e se movem ao longo do material.
Gases – o aumento na energia térmica intensifica a velocidade 
das moléculas até que estas se afastam umas das outras.
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SENSORES DE TEMPERATURA
Fornecem uma saída proporcional à temperatura.
Coeficiente de temperatura: positivo (maior parte) ou 
negativo
Principais tipos:
Bimetálicos 
Termopares ou Termoacopladores (thermocouples)
Termo-resistências (RTDs)
Termistores
Semicondutores
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SENSORES DE TEMPERATURA
Sensores de temperatura bimetálicos
• Consiste de uma fita bimetálica enrolada em espiral onde 
2 metais possuem diferentes coeficientes de expansão 
térmica. 
A bimetallic thermal sensor controlling a mercury switch (shown in “cold” state).
Utilizados para 
controle ON-OFF. 
(termostatos)
Fechamento de contato 
por mercúrio.
Vantagem: não requer 
condicionamento de 
sinal.
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
Efeito Seebeck: uma FEM proporcional à temperatura pode 
ser produzida por um circuito composto por duas junções 
formadas por metais distintos. 
Funcionamento: a junção submetida ao calor, fornece uma 
tensão proporcional à temperatura.
A tensão medida será: 
V = K*(T2 – T1)
Onde, Ké um fator de 
proporcionalidade
Deve-se conhecer a temperatura da junção fria ou de referência.
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• Construção prática: dois fios metálicos, compostos por 
duas ligas metálicas, normalmente heterogêneas, unidas 
por um ponto de junção apenas. 
• Mede-se a tensão sobre a junção fria que fica conectada 
ao equipamento. É o padrão industrial.
• Internamente, o equipamento de medição usa diodo ou 
outro componente qualquer para fornecer a temperatura 
da junção fria. 
SENSORES DE TEMPERATURA
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
• Exemplo de uso de um RTD como referência:
• Em laboratórios de calibração a configuração mais 
comum é a de duas juntas (maior precisão). A junta fria é 
solidamente conectada à fonte de 0oC (garrafa térmica de 
gelo)
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• Cuidados no uso:
- o cabo nunca deve sofrer “extensão”, pois introduz erro 
de leitura devido ao deslocamento da junta fria do eqpto.
- Quando for necessário, usar materiais iguais ao do 
termopar ou cabos especiais e fazer uma operação de 
compensação. Exemplo:
SENSORES DE TEMPERATURA
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
• Fontes de erros de medição: 
- Carregamento do circuito do termopar;
- Precisão na leitura;
- Ruído e resposta dinâmica;
- Erro de Inserção.
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
- Erro de Inserção (inerente aos sensores de temperatura) 
resultante do aquecimento ou resfriamento da junção e é 
classificado em 3 tipos: 
a) erro de condução (transferência de calor para o 
ambiente através do contato do termopar com o corpo 
monitorado)
b) erro de recuperação (em gases movimentando a altas 
velocidades ocorre a sua estagnação próximo ao probe de 
medida)
c) erro de radiação (devido a perdas por radiação de calor)
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
Problemas: a tensão obtida em função da temperatura é bem 
baixa (da ordem de mV) e suscetível ao ruído.
Vantagens: ampla faixa de temperaturas mantendo a 
linearidade e bastante robustos.
Aplicações: largamente empregados na indústria para a 
medição e controle de temperatura.
Exemplo: termopar de uma liga ferro-constantan fornece 35 
µV/oC.
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
Características de tensão
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Termopares comerciais são disponíveis para diversas faixas
de temperatura e valores de sensibilidade.
A Thermocouple outputs for different wire types (referenced at 32°F).
SENSORES DE TEMPERATURA
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SENSORES DE TEMPERATURA
Termopares ou termoacopladores
Classificação (faixa temperaturas, materiais das ligas e precisão)
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Termopares
Junção quente: ponta de prova (probe).
Junção fria: referência de temperatura. 
Vnet = Vhot – Vcold, conhecido Vcold, então: Vhot = Vnet + constante
(a) Basic principle
Tipo J
(b) Thermocouple 
connected to copper 
wires
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Termopares
Na prática: termopares conectados a cabos de cobre - três
junções se formam.
Junções com os cabos de cobre devem ser mantidas à
mesma temperatura (bloco isotérmico).
Também utilizam-se cabos de compensação.
Originalmente junção fria imersa em um banho de gelo
Vcold fica então constante e conhecida.
Modernamente não é mais necessário o banho de gelo,
utilizam-se, por exemplo, um sistema de acondicionamento
de temperatura para a junção fria.
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Termopares
• Outra alternativa para se compensar numericamente o 
efeito da temperatura da junção fria, consulta-se numa 
tabela a tensão correspondente Vcold à temperatura 
ambiente e somando a Vnet, obtendo-se diretamente Vhot.
• 3a. Alternativa: usar um diodo sensível à temp. ambiente
A diode being used to compensate for cold-junction voltage.
A junção fria e o 
diodo são mantidos à 
mesma temperatura 
por um bloco 
isotérmico.
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Termo-resistências ou RTDs
Sensor de temperatura baseado no fato de que os metais 
aumentam sua resistência elétrica com o aumento de 
temperatura. (RTD = Resistance Temperature Detector)
Metal mais usado: platina. Outros: Ni, Cu, Fe, Mo (ligas)
Encapsulamento: em FIO ou FILME (barras de cerâmica).
Coeficiente de temperatura positivo, para a platina 0,0039 Ω/ 
Ω/oC.
A resistance temperature
detector (RTD).
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Termo-resistências ou RTDs
PT 100: resistência de platina de 100 Ω a 0oC e coeficiente de 
temperatura de 0,39 Ω/oC.
Vantagens: Muito preciso e estável.
Desvantagens: Baixa sensibilidade; Resposta lenta às 
variações bruscas de temperatura; e Alto custo.
Princípio de funcionamento:
Variação da resist. elétrica com a temp. de um fio metálico:
R(t) =Ro(1+a.t+b.t2+c.t3)
Onde: Ro – Resistência a 0oC
a,b,c – parâmetros caraterísticos da liga ou metal.
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Termo-resistências ou RTDs
Costuma-se especificar RTDs pelo coeficiente médio (alfa) de 
temperatura na faixa de 0 a 100oC. Assim,
Alfa = (R100 – R0) / (100 R0) em 1 /oC
Características de aplicação de metais e ligas mais usados:
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Termistores
Dispositivos de dois terminais que variam a 
resistência com a temperatura
Materiais semicondutores baseados em óxidos de metais (Mn, 
Ni, Cu, Fe, Ti).
Não lineares: não são obtidas leituras precisas de temperatura
Aplicações: para indicações de mudança de temperatura como 
indicação de superaquecimento.
Alta sensibilidade.
Larga faixa de valores de resistência de poucos Ohms até
1MΩ.
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Termistores
Classificação: de acordo com a variação da resistência:
NTC – resistência diminui com o aumento da temperatura.
PTC – resistência aumenta com o aumento da temperatura.
NTC: mais usual na medição e controle de temperatura. 
Pouco usados em processos industriais.
Relação Resistência x Temperatura dada pela equação de 
Steinhart & Hart:
T = 1 / (a + b ln R + c ln R3)
Coeficientes a, b e c são característicos de cada modelo e 
informados pelos fabricantes.
Exemplo de dispositivo: 44004 fabricado pela YSI
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Termistores
Exemplo de dispositivo: 44004 fabricado pela YSI
Problemas: baixas temperaturas. Não linear.
Aplicação típica dos NTCs: proteção de circuitos de potência
PTCs: limitação de uso dentro de uma faixa de temperatura 
mais restrita que a dos NTCs. 
Aplicação típica dos PTCs: proteção por sobrecarga por 
corrente excessiva de componentes eletrônicos.
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Termistores
Termistores
(a) Thermistor temperature vs. resistance curve (b) Interface circuit
Maiores resistências 
para maiores 
temperaturas pois 
aumenta a 
sensibilidade e 
protege de 
sobrecorrente
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Exemplo comum: séries LM34 e LM35.
LM35: Vout = 10mV/oC.
Montagens para temperaturas positivas e negativas.
LM135: saída em Kelvin.
Exemplo de aplicação em circuito:
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Sensores de Temperatura em CIs
Comparison of Rankine, Fahrenheit, Kelvin, and Celsius temperature scales.
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Folha de dados: séries LM34 e LM35.
Sensores de Temperatura em CIs
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Exemplo comum: séries LM-34 e LM-35.
Sensores de Temperatura em CIs
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AD7414 (Analog Devices): sistema completo de 
monitoramento digital de temperatura.
Analog Devices TMP1: termostato em um só chip. Três 
resistores fornecem os limites superior e inferior da 
temperatura. A saída pode comandar diretamente relés 
para acionar aquecedores e refrigeradores.
Sensores de Temperatura em CIs
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TRANSDUTORES de VAZÃO
Importância comercial da medição de vazão:
Ex.: Gasoduto Bolívia-Brasil
transporta até 30 milhões de metros cúbicos por dia de gás 
natural
Estimando-se um custo de venda de U$ 0,50 por metro 
cúbico, um erro sistemático de apenas 1% em um medidor 
de vazão está associado a uma quantia de cerca de 
U$ 150.000,00 por dia.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
medem a quantidade de material fluido passando por um 
ponto a um certo tempo.
Usualmente o material, gás ou líquido, está fluindo em um 
tubo ou um canal aberto.
A vazão de sólidos não é abordada neste estudo.
A quantidade total movimentada é medida em unidades de 
volume (litros, mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos) ou 
em unidades de mssa (g, Kg, toneladas, libras).
A vazão instantânea é dada por uma das unidades acima, 
dividida por uma unidade de tempo. Ex.: litros/min, m3/h, 
galões/min. Para os gases e vapores: kg/h ou m3/h
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TRANSDUTORES de VAZÃO
Quando se mede vazão em unidades de volume deve-se 
especificar as “condições base”. Ex:
Para líquidos – condição de operação: 0oC, 20oC, etc.
Para gases – comum indicar em Nm3 /h (metros cúbicos 
normais por hora, ou seja a temperatura de 0oC e a 
pressão atmosférica) ou em SCFM (pés cúbicos standard 
por minuto, com T = 60oF e 14,696 PSIA de pressão 
atmosf)
Tipos de Medidores de vazão:
- 1. Medidores de Quantidade,
- 2. Medidores Volumétricos.
Obs.: Erro de linearidade em função da construção física 
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1. Medidores de Quantidade – são aqueles que a qualquer 
instante permitem saber que quantidade de fluxo passou 
mas não a vazão do fluxo que está passando. Ex.: bombas 
de gasolina, hidrômetros, balanças industriais, etc.
Tipos:
a) Medidores de Quantidade por Pesagem – utilizados para a 
medição de sólidos (balanças industriais)
b) Medidores de Quantidade Volumétrica – são aqueles em 
que o fluído ao passar pelo mecanismo de medição faz com 
que o mesmo acione o mecanismo de indicação. São os 
elementos primários de bombas de gasolina e hidrômetros. 
Ex.: disco nutante, tipo pistão rotativo oscilante, tipo pistão 
alternativo, tipo pás, engrenagem, etc.
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1b) Medidores de Quantidade Volumétrica – são, na realidade, 
motores movidos pela passagem de fluido. O número de 
rotações do motor está associado à vazão do fluido. 
Alguns tipos de medidores de vazão de deslocamento positivo:
• Medidor de disco Nutante
• Medidor de Palhetas
• Medidor de Lóbulos
• Bombas medidoras
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• Medidor de disco Nutante
muito utilizado na medição do consumo doméstico de água. A 
exatidão típica esperada para um medidor deste tipo é da 
ordem de 1 a 2%.
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• Medidor de Palhetas
Para este medidor a exatidão típica é da ordem de 0,5 %.
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• Medidor de Lóbulos
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2. Medidores Volumétricos
são aqueles que exprimem a vazão por unidade de tempo.
Tipos principais:
a) Sensores de vazão baseados na pressão - A pressão de um 
fluído em movimento é proporcional à vazão.
b) Sensores de vazão de turbinas - A velocidade de rotação da 
hélice é proporcional à velocidade de escoamento do 
fluído.
c) Medidores de vazão magnéticos – O campo elétrico gerado 
por um fluido condutor movendo-se dentro de um campo 
magnético é proporcional à sua velocidade.
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a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
A pressão diferencial pode ser produzida por vários tipos de 
elementos primários colocados na tubulação de forma que 
o fluxo passe através deles. 
Função: aumentar a velocidade do fluído diminuindo a área de 
seção em um pequeno comprimento para haver uma queda 
de pressão. Mede-se vazão a partir desta queda de pressão.
Vantagem: aplicam-se numa grande variedade de medições, 
envolvendo a maioria dos gases e líquidos, incluindo 
fluídos com sólidos em suspensão, fluídos viscosos, em 
faixas de temperatura e pressão bem amplas.
Problema: perda de carga irrecuperável que causa ao processo.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
PLACA DE ORIFÍCIO
É o sensor de vazão mais simples.
Perda de carga de 40 a 80% da Pressão Diferencial Gerada.
VANTAGENS 
• Instalação fácil
• Econômica Baixa
• Construção simples
• Manutenção e troca simples
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TRANSDUTORES de VAZÃO
a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
PLACA DE ORIFÍCIO
É o sensor de vazão mais simples.
Perda de carga de 40 a 80% da Pressão Diferencial Gerada.
DESVANTAGENS 
• Alta perda de carga
• Baixa Rangeabilidade
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a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
A pressão de um fluido em movimento é proporcional à vazão.
Onde,
Q: vazão (in3)
C: coeficiente de descarga (aprox. 0,63 para a água se o diâmetro do orifício for ao menos 
metade do diâmetro do tubo)
A: área do orifício (in2)
d: densidade do fluido (lb/in2)
P2 - P1: diferença de pressões (psi)
g: aceleração da gravidade (384in/s2)
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a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
PLACA DE ORIFÍCIO
Equação aproximada: vazão real depende de efeitos de 
velocidade, da razão das áreas A1/A2 e da condição da 
superfície do tubo.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
Tubo de Venturi - Um venturi é uma restrição gradual num 
tubo que faz com que a velocidade do fluido cresça na área 
constrita e a pressão estática diminua temporariamente.
O sensor por venturi tende a manter a vazão laminar.
Tanto a placa de orifício como o tubo venturi ocasionam 
quedas de pressão no tubo por onde escoa o fluido. O venturi 
produz um diferencial menor para mesma vazão e diâmetro.
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TRANSDUTORESde VAZÃO
a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
Tubo de Venturi
Vantagem: recuperação de pressão bastante eficiente.
Aplicações: recomendado quando se deseja um maior 
restabelecimento de pressão e quando o fluido medido 
carrega sólidos em suspensão.
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a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
Tubo de Venturi - Exemplo de aplicação:
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TRANSDUTORES de VAZÃO
a) Sensores de vazão baseados na pressão diferencial
Tubo de Pitot é um sensor de vazão baseado na pressão que 
causa um mínimo de restrição ao escoamento.
O tubo pitot é um pequeno tubo aberto que encara de frente a 
vazão. Composto por dois tubos:
O primeiro fica de frente para a vazão e mede a dita pressão 
de impacto. O segundo abre-se perpendicularmente à vazão, 
medindo a dita pressão estática.
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Tubo de Pitot
A pressão de impacto é sempre maior que a pressão estática e 
a diferença entre elas é proporcional à velocidade, 
conseqüentemente à vazão.
O tubo pitot é usualmente empregado em aeronaves e 
indicadores de velocidade marítima.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
b) Sensores de vazão de turbinas (tipo spin ou flowmeters)
Empregam uma hélice (paddle wheel ou propeller) instalado 
na direção da vazão.
Para turbinas construídas com pequenas perdas mecânicas, a 
relação entre vazão e rotação é aproximadamente linear. 
A vazão é obtida a partir da contagem da rotação que pode ser 
feita facilmente por um sensor magnético e um imã 
colocado na ponta de uma das pás da turbina ou usando um 
sensor de efeito Hall.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
b) Sensores de vazão de turbinas (tipo spin ou flowmeters)
Movimento da hélice captado por um sensor de efeito Hall.
O sensor de efeito Hall fornece um pulso a cada rotação da 
hélice.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
c) Medidores de vazão magnéticos
Princípio de funcionamento: Um fluido condutor movendo-se 
dentro de um campo magnético gera um campo elétrico 
dado pela expressão:
E = B.l.v
Onde, E: tensão elétrica induzida
B: densidade de fluxo magnético
l: comprimento do condutor
v: velocidade do condutor
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TRANSDUTORES de VAZÃO
c) Medidores de vazão magnéticos
Construção: Uma seção não 
condutora do tubo é colocada 
sob um campo magnético. 
Produz-se então uma tensão 
proporcional à velocidade do 
fluido, detectada por eletrodos 
aos lados do tubo.
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TRANSDUTORES de VAZÃO
c) Medidores de vazão magnéticos
Vantagens: São os mais flexíveis e universais dentre os 
métodos de medição de vazão.
Perda de carga equivalente a um trecho reto de tubulação, pois 
não possui qualquer obstrução. É virtualmente insensível à 
densidade e à viscosidade do fluido de medição.
Aplicações: ideais para medição de produtos químicos 
altamente corrosivos, fluidos com sólidos em suspensão, lama, 
água, polpa de papel. Desde saneamento até industrias 
químicas, papel e celulose, mineração e alimentícias.
Restrições: o fluído deve ser eletricamente condutivo, e fluidos 
com propriedades magnéticas adicionam um certo erro de 
medição.
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Os sensores de nível líquido medem a altura de um líquido 
dentro de um recipiente.
Podem ser discretos ou contínuos.
Detetores de nível discretos
Detectam quando um líquido atinge um certo nível.
Tecnologias mais empregadas:
Bóia com chave de nível.
Fotocélulas.
Sondas com eletrodos que detectam a resistência (para
líquidos levemente condutivos).
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Detetores de nível discretos
(a) Bóia com chave 
de nível
(b) Fotocélulas (c) Sondas Resistivas
Ex.: café, cerveja, ácidos
Automoveis – sensor de
temperatura fria
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Detetores de nível contínuos
Fornecem um sinal proporcional ao nível do líquido.
Tecnologias de medida:
- Bóia ligada a um sensor de posição (usado nos hodômetros).
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Detetores de nível contínuos
Tecnologias de medida:
- Medida da pressão ao fundo do recipiente: 
A pressão é proporcional ao nível
P=d.H
Onde, 
P – pressão gauge no fundo
d – densidade de peso (peso liquido 
por unidade de volume)
H – altura do líquido no tanque
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Detetores de nível contínuos
Tecnologias de medida:
- Monitoração do peso do líquido por células de carga.
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Detetores de nível contínuos
Tecnologias de medida:
- Eletrodos verticais imersos: a saída é uma resistência ou
capacitância proporcional ao nível líquido.
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SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
Detetores de nível contínuos
Tecnologias de medida:
- Sensores de ultrasom.
Pode-se empregar uma unidade completa, composta por 
transdutor e circuito eletrônico.
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•Moraes, Cícero Couto de, Castrucci, Plínio de Lauro. 
Engenharia de Automação Industrial. LTC Editora, São Paulo, 
2001.
•Thomazini, Daniel, e Albuquerque, Pedro Urbano. Sensores 
Industriais: Fundamentos e Aplicações. Editora Érica, São 
Paulo, 2005.
•Kilian, Christopher T. Modern Control Technology: Components
and Sistems, 2nd edition, Delmar Thomson Learning, USA, 2000.
•Souza, Geraldo Teles de. Controle de Automação Industrial. 
Apostila. ETE Pedro Ferreira Alves, São Paulo, 2004.
•Catálogo Allen Bradley, disponível na web, sítio: 
http://www.ab.com/catalogs/ (acesso em 04/2008)
•Azevedo, Luís Fernando A. Introdução à Medição de Vazão. 
Notas de Aula do Curso: Métodos Experimentais para Engenharia 
Mecânica, PUC-Rio.
Bibliografia
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Bibliografia
As ilustrações utilizadas nesta apresentação foram retiradas das seguintes 
referências:
•Kilian, Christopher T. Modern Control Technology: Components
and Sistems, 2nd edition, Delmar Thomson Learning, USA, 2000.
•Souza, Geraldo Teles de. Controle de Automação Industrial. 
Apostila. ETE Pedro Ferreira Alves, São Paulo, 2004.
•Catálogo Allen Bradley, disponível na web, sítio: 
http://www.ab.com/catalogs/ (acesso em 04/2008)
•Azevedo, Luís Fernando A. Introdução à Medição de Vazão. 
Notas de Aula do Curso: Métodos Experimentais para Engenharia 
Mecânica, PUC-Rio.
	Sumário
	Introdução
	Dispositivos de Entrada
	Dispositivos de Entrada
	Dispositivos de Entrada
	Dispositivos de Entrada
	Parâmetros Fundamentais dos Sensores
	Parâmetros Fundamentais dos Sensores
	Parâmetros Fundamentais dos Sensores
	Parâmetros Fundamentais dos Sensores
	Parâmetros Fundamentais dos Transdutores
	Parâmetros Fundamentais dos Transdutores
	Técnicas de Blindagem
	Técnicas de Blindagem
	Transdutores mais usados na Indústria
	Sensores mais usados na Indústria
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃOTransdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	Transdutores de POSIÇÃO
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE VELOCIDADEANGULAR
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE PROXIMIDADE
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	SENSORES DE CARGA
	Tubo de Bourdon
	Fole (Bellow)
	Sensores de pressão a semicondutor
	Sensores de pressão a semicondutor
	TRANSDUTORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	SENSORES DE TEMPERATURA
	Termopares
	Termopares
	Termopares
	Termo-resistências ou RTDs
	Termo-resistências ou RTDs
	Termo-resistências ou RTDs
	Termistores
	Termistores
	Termistores
	Termistores
	Sensores de Temperatura em CIs
	Sensores de Temperatura em CIs
	Sensores de Temperatura em CIs
	Sensores de Temperatura em CIs
	Sensores de Temperatura em CIs
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	TRANSDUTORES de VAZÃO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	SENSORES DE NÍVEL LÍQUIDO
	Bibliografia
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