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Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 1
Sensores
Não concordo com o acordo ortográfico
Indutivos
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 2
Transdutor é um dispositivo que converte uma forma de energia ou quantidade física, em outra.
– Domínios típicos da energia são: mecânica, eléctrica, química, magnética, óptica e térmica.
– Os Transdutores podem ainda ser dividido em Sensores, que monitoram um sistema, e Actuadores que impõem uma acção sobre o sistema.
Transdutores
Sensor: um dispositivo eléctrico/mecânico/químico que mapeia um atributo do ambiente para uma medida quantitativa.
‒Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal.
‒Em geral um sensor mede uma característica do ambiente ou espaço em que ele está, e proporciona sinais eléctricos.
‒Estes dispositivos simulam os sentidos humanos, principalmente a visão, o tacto, a audição e o olfato.
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Transdutores
‒Um transdutor é qualquer dispositivo que converte energia a partir de uma forma, para outra.
• O transdutor de entrada (microfone) converte a energia sonora em energia eléctrica.
Amplificador
• O transdutor de saída (altifalante) converte energia eléctrica em energia sonora.
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Sensor: um dispositivo para a detecção de uma variável física, de um sistema físico ou um ambiente.
‒São dispositivos sensíveis a alguma forma de energia relacionada a uma grandeza que deseja ser monitorada, sem perturbar os seus parâmetros. Fornecem informações de entradas (dados), ao sistema, a partir do mundo externo, afim de permitir o seu controlo. Dados sobre energia luminosa, térmica, cinética, temperatura, pressão, posicionamento, velocidade, aceleração….. Um sensor é um transdutor cujo propósito é detectar.
Sensores
A classificação de Sensores quanto à quantidade· Quantidades mecânicas: deslocamento, tensão, velocidade de rotação,
aceleração, pressão, força / torque, torção, peso, fluxo….
· Quantidades térmicas: temperatura,
· Quantidades ópticas / electromagnéticas: tensão, corrente de fase, frequência; visuais / imagens, luz; magnetismo…
· Quantidades química: humidade, pH…
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SensoresA classificação de Sensores quanto á propriedade
· Fluxo - Electromagnético, pressão diferencial, o deslocamento posicional, massa térmica, etc…
· Temperatura – Termómetros, termístores, termopares, RTD’s, IC´s, e muitos mais…
· Pressão - fibra óptica, vácuo, manómetros de base líquida elástica, LVDT’s, electrónico…
· Sensores de Nível - de pressão Diferencial, de rádio frequência ultra-sónica, radar, deslocamento térmico, etc…
· Proximidade e deslocamento - LVDT, fotoeléctrico, capacitivo, magnético, ultra-sónico…
· Biossensores - Espelho ressonante, electroquímicos, ressonância de plasma de superfície, luz endereçável potenciométrica…
· Aceleração - giroscópios, acelerómetros….
· Gás e produtos químicos – Semiconductor infravermelho, condutância, Electroquímico…
· Imagem - dispositivos de carga acoplada, CMOS…
· Outros - humidade, sensor de umidade, sensor de velocidade, massa, sensor de inclinação, de força, de viscosidade….
Automação Industrial: Sensores Indutivos
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Sensores
Indutivos / Capacitivos / Magnéticos /Fotoeléctricos / Ultrasónicos
‒Sensores são dispositivos construídos para detectar a presença ou passagem de objectos metálicos ou não metálicos, por proximidade ou aproximação, sem contacto físico. Esta detecção é feita pela face sensora do sensor, que ao ser accionado envia um sinal eléctrico…
‒O sinal de um sensor está associado ao sistema de controle automático, sendo caracterizado por:
• Linearidade• Faixa de actuação• Histerese• Sensibilidade• Superfície Activa• Factor de correcção• Frequência de Comutação• Distância Sensora ( Nominal e Real )
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SensoresCaracterísticas dos Sensores
• Sensibilidade: taxa de mudança da saída em relação à entrada.
• Linearidade: medida da constância da taxa de saída com relação à taxa de entrada.
• Faixa de medida: diferença entre máximos e mínimos valores possíveis de medida.
•Tempo de resposta: tempo necessário para uma mudança na entrada ser observada na saída.
•Precisão: a diferença entre valores reais e os valores medidos.
•Repetibilidade: a diferença entre medidas sucessivas da mesma entidade.
•Resolução: menor incremento observável na entrada.
•Tipo de saída: (movimento mecânico, tensão, corrente, pressão, intensidade luminosa, etc.).
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Microprocessador
Sensor óptico
Sensor de GásMicrofone
Sonda
Sensores‒Os Sensores fornecem o equivalente aos olhos, ouvidos, nariz e língua para o
microprocessador central, o “cérebro” .
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Sensores
Família Tipo Princípio de funcionamento
Sensores
Visão geral das famílias de sensores e os seus principais tipos
•Indutivos Proximidade Geração de campo electromagnético de alta frequência.
•Capacitivos Proximidade Geração de campo electromagnético por oscilador controlado por condensador.
•FotoeléctricosBarreiraRetroreflexivosDifusos
Transmissão e recepção de luz infravermelha, laser ou de cor visível, que pode ser reflectida ou interrompida pelo o obejecto a detectar
•UltrasónicosBarreiraReflexivosDifusos
Transmissão e recepção de onda sonora (ultrasónica), que pode ser reflectida ou interrompida pelo o obejecto a detectar.
‒ De acordo com a tabela a seguir, é possível ter uma visão geral dos sensores a serem abordados: Visão Geral das famílias de sensores e seus principais tipos:.
•MagnéticosSão sensores que efectuam uma comutação electrónica mediante a presença de um campo magnético externo, próximo e dentro da área sensível.
Proximidade
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+ 18 a 30 Volts DC.
0 V
Saída
Indutivo
Capacitivo
Magnético
Ultrasónico
Normalmente Aberto
Normalmente Fechado
Fotoeléctrico
Sensores
Símbolos
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SensoresCaracterísticas básicas
‒ Distância de accionamento: A distância de accionamento depende da intensidade do campo electromagnético que depende do tamanho da bobina, portanto não se pode escolher o tamanho do sensor e a distância de accionamento ao mesmo tempo.
‒ Distância Sensora Nominal (Sn): É a distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo padrão como accionador e não considera as variações causadas pela industrialização, temperatura de operação e tensão de alimentação. É a distância em que os sensores são especificados.
‒ Distância Sensora Efectiva (Su):Valor influenciado pela industrialização e considera as variações causadas pela temperatura de operação:
‒ Distância sensora (S): È a distância em que, aproximando-se o acionador da face sensora, o sensor muda de estado na saída.
O,9Sn Sr 1,1 Sn. 0,81Sn Su 1,21Sn Su = ±10% Sr.
50mmSn
Impossível
‒ A face sensora: É a superfície de onde emerge o campo eléctrico. É importante notar que nos modelos não embutidos, com região sensora lateral, são sensíveis aos materiais à sua volta.
Possível
5mm
Região sensora
Face sensora
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SensoresCaracterísticas básicas‒ Distância sensora real (Sr): Valor influenciado pela industrialização, especificado à
temperatura ambiente (20°C) e tensão de operação nominal possui desvio de 20% sobre a distância sensora nominal. 0,9 Sn < = Sr < = 1.1 Sn
‒ Distância sensora operacional (Sa) É a distância em que seguramente pode-se operar considerando-se todas as variações de industrialização e variação de temperatura.
0 < = Sa , = 0,81 Sn ‒ Histereses: ou carreira diferencial, é a diferença entre a distância de operação (ON) e a
distância de não operação (OFF), quando o objecto se afasta da face do sensor. Ela é expressa como uma percentagem da distância de detecção. Sem histereses suficientes um sensor de proximidade comutaria continuamente de ON para OFF ou ‘colar-se-ia' quando há vibração excessiva sobre o objecto.‒ Esta característica pode ser ajustável com circuitos adicionais no sensor.
Distância de operaçãoDistância XDistância fim de operação
Distância Y
ON OFF
Objecto
Histereses
Histereses(% )= Distância XDistância Y - Distância X
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SensoresCaracterísticas básicas: Histereses
Elemento normalizado
de qualquer direcção
Bobinas Ferrite
Histereses
Activado
DesactivadoSn
‒ É a diferença entre o ponto de accionamento (quando o alvo metálico se aproxima da face sensora) e o ponto de desaccionamento (quando o alvo se afasta do sensor). Este valor é importante, pois garante uma diferença entre o ponto de accionamento e desaccionamento, evitando que numa possível vibração do sensor ou accionador, a saída oscile.
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‒Repetibilidade: É a capacidade de um sensor, para detectar o mesmo objecto, à mesma distância, em todos os momentos. Ela é expressa como uma percentagem da distância nominal, considerando-se uma temperatura ambiente e uma fonte de tensão de alimentação constante. Repetibilidade % da
distância nominal do sensor
Objecto
Características e Especificações: Frequência de Comutação
d
Material não condutor e não magnético
m
m 2xm
Sensor de proximidade
Sn2‒É o número de alterações de estado por segundo
realizável em condições padrão. Em termos mais simples é a velocidade relativa do sensor.
SensoresCaracterísticas básicas
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Alta exactidão de repetição.
Posicionamentos em máquinas de
produção automática, dispositivos de fiação
Alta frequência de operação.
Contagem: – Equipamentos de
selecção, esteiras de transporte…
Actuação sem contacto físico
Sensor de Proximidade: portões, grades, elevadores…
Tempos de operação curtos
Gerador de impulsos: monitoramento de repouso
e sentido de rotação…
‒ Quanto aos perfis destes sensores, há dois principais formatos diferentes. Os sensores tubulares (cilíndricos) e os sensores rectangulares. As dimensões dos sensores indutivos cilíndricos variam em torno de 3 a 40 mm de diâmetro. Podendo, ou não, possuir rosca externa para a fixação. Já os do tipo dito rectangular são encapsulados em dimensões e formatos diversificados, de acordo com os fabricantes.
SensoresCaracterísticas básicas
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SensoresCaracterísticas básicas
‒ Sensores Analógicos e Sensores Digitais: Os sensores que convertem um sinal físico em sinal eléctrico podem ser divididos, de acordo com o tipo de sinal de saída, em sensores analógicos e digitais.
‒ Sensores Analógicos – os sensores analógicos geram um sinal eléctrico de saída de acordo com a mudança contínua do valor da variável física. Esta relação não é necessariamente linear, mas sempre indica o valor da variável física. Os sensores analógicos sempre oferecem mais informações do que os sensores digitais. Pode assumir qualquer valor, no seu sinal de saída, ao longo do tempo, desde que esteja dentro da sua faixa de operação.
‒ Sensores Digitais – os sensores digitais geram dois diferentes sinais de saída, ou seja, “ON” ou “OFF”. A mudança de um estado para outro ocorre para um valor específico da variável física, e este valor pode normalmente ser ajustado. Assume apenas 2 valores de saída ao longo do tempo, que podem ser interpretados como 0 e 1.
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 17
‒Os sensores de proximidade detectam a presença ou ausência de objectos utilizando campos electromagnéticos, luz e som. Existem muitos tipos, cada um adequado a aplicações e ambientes específicos.
• Sensores Indutivos: Estes sensores de proximidade sem contacto detectam alvos ferrosos, e aço de carbono, idealmente mais espessos do que um milímetro. Eles consistem de quatro componentes principais: um núcleo de ferrite com bobinas, um oscilador, um disparador Schmidt, e um amplificador de saída. O oscilador gera um campo magnético simétrico, oscilante que irradia a partir da matriz do núcleo e da bobina de ferrite na superfície sensora.
‒ (Este é o "Eddy Current killed oscilator" ou princípio de ECKO). O circuito de disparo Schmitt Trigger, responde a estas mudanças de amplitude, e ajusta a saída do sensor. Quando o alvo finalmente se move para fora do alcance do sensor, o circuito começa a oscilar de novo, e o Schmitt retorna o sensor para o seu funcionamento anterior.
‒ Quando um alvo ferroso entra neste campo magnético, pequenas correntes eléctricas independentes chamados correntes de Foucault, ou correntes de Eddy, são induzidas na superfície do metal. Isto altera a relutância (frequência natural) do circuito magnético, que por sua vez reduz a amplitude de oscilação. Como mais metal entra no campo de detecção, a amplitude de oscilação diminui, e, eventualmente, entra em colapso.
Sensores de proximidade Indutivos
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 18
Sensores de proximidade Indutivos
Princípio de Funcionamento: Corrente de indução ou correntes de Eddy
a b c
a A corrente de alta frequência do oscilador através da bobina gera um campo magnético á volta da bobina.
b Quando a bobina é colocada perto de um material condutor, correntes de Eddy são induzidas nesse material.
c Quando um movimento do material condutor varia a circulação de correntes de Eddy, o acoplamento com a face sensora é alterado, havendo uma degradação do sinal, que pode ser lido, medindo a variação da impedância da bobina .
É este o princípio de funcionamentos dos sensores sem contacto indutivos.
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 19
Cons: A distância efectiva é limitada ao alcance próximo. A relação entre a distância e a impedância da bobina é não-linear e dependente da
temperatura. Felizmente, uma bobina de balanceamento pode compensar o efeito da temperatura. Quanto à não-linearidade, calibrações cuidadosas podem aliviar esta desvantagem.
Funciona apenas em materiais condutores com espessura suficiente. Não pode ser utilizado para detectar o deslocamento de materiais não condutores ou películas finas metalizadas. Contudo, um pedaço de material condutor com espessura suficiente pode ser montado sobre os alvos não condutores para ultrapassar este inconveniente. Uma fita de folha de alumínio auto-adesiva está comercialmente disponível para esta finalidade. No entanto, esta prática nem sempre é possível.
A calibração é geralmente necessária, uma vez que a forma e a condutividade do material alvo podem afectar a resposta do sensor.
Sensores de proximidade Indutivos
Sensores de correntes de Eddy
Pros: Sensor sem contacto. Alta resolução. Alta frequência de resposta.
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 20
‒ Geração de um campo eletromagnético de alta freqüência, que é desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face sensora.
Objecto metálico
ActivadoNão activado
Sensores de proximidade Indutivos
Princípio de Funcionamento
‒ Quando se detecta uma alteração significativa no campo electromagnético, a saída de estado sólido fornece um sinal eléctrico para um interface ou um PLC. Este sinal indica a presença ou ausência de um objecto de metal no campo sensível…
Bobina
Superfície activa
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 21
Curva característica de resposta
Superfície activa
Elemento normalizado
de qualquer direcção
‒ Se o sensor tiver uma configuração normalmente aberta (NO), a sua saída é um sinal “ON” quando um alvo entra na zona de detecção do detector. Com normalmente fechado (NC), sua saída é um sinal “OFF” com o alvo presente. A saída é então lida por uma unidade de controlo externo (por exemplo, PLC, controlador de movimento, unidade inteligente) que converte os estados do sensor em informações uteis par o sistema. Os sensores indutivos são normalmente classificados por frequência, ou por ciclos ON/ OFF por segundo. As suas velocidades variam de 10 a 20 Hz em corrente alternada e de 500 Hz a 5 kHz em DC. Devido às limitações do campo magnético, os sensores indutivos têm um alcance de detecção relativamente estreito - a partir de fracções de milímetros a 60 mm, em média - embora produtos especiais de maior alcance estejam disponíveis.
• Características e resposta
Sensores de proximidade Indutivos
Princípio de Funcionamento
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 22
AmplificadorSchmitt Trigger
Alvo
❶Oscilador tenta manter a frequência
❷Relutância altera-sea
❸Amplitide diminui
Correntes de Eddy são induzidas e opõem-se ao campo
· Alvos ferromagnéticos alteram a relutância do circuito magnético, frequência de oscilação do sistema, é retardada, que com o deslocamento da frequência perde amplitude.
Sensores de proximidade Indutivos
Princípio de Funcionamento: Corrente de indução ou correntes de Eddy
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 23
• Saída de estado sólido: Quando se detecta uma alteração significativa no campo electromagnético, a saída de estado sólido fornece um sinal eléctrico para um interface ou um PLC. Este sinal indica a presença ou ausência de um objecto de metal no campo sensível…
Sensores de proximidade Indutivos
‒Um sensor de proximidade indutivo consiste de quatro componentes básicos: Bobina; Oscilador; Circuito de
disparo; Circuito de saída.
• Bobina: A bobina gera um campo electromagnético com a energia eléctrica gerada pelo oscilador.
• Oscilador: oscila a um frequência e fornece energia à bobina.
• Circuito de Disparo (Schemitt Trigger): Detecta alterações na amplitude das oscilações.
Princípio de Funcionamento
Bobina
Oscilador Circuito Disparo
Detector
Saída de estado sólido
Campo magnético
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 24
LED indicador
Bobina do circuito ressonante
Campo Magnético de alta frequência (300 a 800 KHz
Cabo de ligações
Sensores de proximidade Indutivos Símbolo
Princípio de Funcionamento
Superfície activa
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 25
Para Carga
Sensores de proximidade Indutivos
Campo Magnético
Bobina
Oscilador Regulador Voltagem
Princípio de Funcionamento
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 26
Sensor
OscillationAmplitude
Sensor output signal
ON
OFF
Alvo
Sensores Indutivos
Funcionamento
https://sensortech.wordpress.com/2014/03/05/basic-operating-principle-of-an-inductive-proximity-sensor/
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 27
‒A distancia de operação de um sensor indutivo é em função do diâmetro da bobina e se é ou não embutido. Hoje em dia existem sensores indutivos com distancias de detecção estendidas.
Sensores de proximidade Indutivos
Distância nominal de detecção
(mm).
S=BlindadoN= Não blindado
Diâmetro do sensor
Distância Sensora Operacional:Factores de redução
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 28
Distância Sensora Operacional:Factores de redução
Sensores de proximidade Indutivos
Os Sensores indutivos blindados (faceados): Sensores de proximidade blindados (shielded) ou faceados são feitos com uma placa blindada ao redor do núcleo de ferrite. Isso tem o efeito de conduzir o campo magnético à parte frontal do sensor.
‒ Um sensor de proximidade blindado (faceado), pode ser montado directamente nas superfícies metálicas se o espaço for limitado. Isso também proporciona a vantagem de protecção mecânica do sensor.
Os Sensores indutivos não blindados (não faceados): Sensores não blindados (não faceados) não possuem protecção ao redor do núcleo de ferrite. As diferenças entre sensores blindados e não blindados podem ser facilmente vistas.
‒ Este design fornece uma faixa de detecção maior do que sensores de proximidade blindados. Para o mesmo tamanho de diâmetro, sensores indutivos não blindados possuem aproximadamente o dobro do alcance de detecção em comparação aos blindados.
‒ Os Sensores de proximidade não blindados (não faceados), não podem ser embutidos. Portanto, a protecção mecânica é menor. Uma vez que o campo se estende até à lateral do sensor de proximidade, ele pode ser influenciado por metais nessa área. Sensores de proximidade não blindados também são mais sensíveis a interferências mútuas.
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 29
d = Diâmetro da face sensível do sensor.Sn = Distância nominal de detecção.
Sensores de proximidade Indutivos
‒O diâmetro da bobina também determina o espaço de separação entre dois sensores. Os sensores não blindados (salientes), devem manter maior distância entre si, do que o blindados (embutidos), já que o campo electromagnético atinge os lados e a sobreposição dos dois campos electromagnéticos pode dar leituras falsas.
Distância Sensora Operacional:Factores de redução
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 30
Máxima distância de operação (ponto de detecção)
Cobre 0.4 x a distância de detecção publicada
Alumínio 0.45 x a distância de detecção publicada
Latão 0.5 x a distância de detecção publicada
Aço inox 0.9 x a distância de detecção publicada
Aço rijo 1,0 x a distância de detecção publicada
Sensores de proximidade Indutivos
‒A distância nominal de detecção é uma quantidade convencional utilizada para designar a distância a que um objecto standard ao aproximar-se da face sensível do sensor, causa uma alteração do sinal de saída.
‒Um objecto standard é definido como um quadrado de aço macio de 1 mm de espessura. Como distância de lado (L), será o diâmetro da face sensível do sensor (D), ou três vezes a distância de operação (Sn), qualquer das duas, a que seja maior.
Distância Sensora Operacional:Factores de redução
L=D(se 3 x Sn < D) ou:
L
Aço macio
L=3xSn (se3xSn>D)
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 31
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Fatorde redução
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Factorde redução
Fator de ReduçãoSensores de proximidade Indutivos
Distância Sensora Operacional:Factores de redução
ElementopadrãonormalizadoST 37
ElementopadrãonormalizadoST 37
a
BERO montado embutido
a
BERO montado embutido
a
BERO montadonão embutido
a
BERO montadonão embutido
Aço(V2A)Aço(V2A)
AlumínioLatãoAlumínioLatão
aCu
aCu
ElementopadrãonormalizadoST 37
ElementopadrãonormalizadoST 37
Aço(V2A)Aço(V2A)
Alumínio, BronzeAlumínio, Bronze
aCu
aCu
Metal
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 32
Metal
Metal
ProtectorBobinaCobertura
Ferrite
Montagem
Sensores de proximidade Indutivos
· Os Sensores blindados podem ser montados no mesmo nível do metal. (embutidos).
· Os Sensores não blindados não podem ser montados no mesmo nível do metal.
‒ Na montagem, os sensores podem ser embutidos (faceados) ou salientes (não faceados).
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 33
Montagem
Sensores de proximidade Indutivos
• Faceados • Não faceados
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 34
Zona livre
Metal
Metal
Montagem: Não embutidos
Sensores de proximidade Indutivos
2 · Sn
3 · Sn 3 · d1
‒ Neste tipo o campo electromagnético emerge também da superfície lateral da face sensora, sendo sensível à presença de metal ao seu redor.
d1
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 35
Características Construtivas
Montagem
Sensores de proximidade Indutivos
• Embutidos‒ Este tipo de sensor tem o campo electromagnético emergindo apenas na face sensora e
permite que seja montado numa superfície metálica.
• Semi-Embutido‒ O campo electromagnético emerge somente na face sensora mas é
afectado por metais próximos a sua à face, podendo ser instalado em superfícies metálicas desde que obedeça uma distância livre a partir da superfície sensora.
3X
Sn
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 36
Detectará qualquer material condutor.
As maiores distâncias de detecção são para o aço macio.
O desempenho do sensor pode ser afectado por:
Temperatura Material do alvo Dimensões do alvo
Símbolo
Características e Especificações
Sensores de proximidade Indutivos
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 37
http://www.profelectro.info/Uploads/luisj/SensorIndutivoConsideracoesAlvo_PT.swf
Sensores de proximidade Indutivos
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 38
Sensores de proximidade Indutivos
Características e Especificações
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 39
Aplicações
Sensores de proximidade Indutivos
Detectar pontas de brocas partidas.
Detectar a presença de lata e tampa.
Detecção de parafusos de fixação no eixo para controlo de velocidade e direcção.
Detectar a posição Aberta/Fechada de válvulas hidráulicas.
Controlo de eixo de ressaltos.
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 40
Aplicações
Sensores de proximidade Indutivos
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 41
Vantagens
Sensores de proximidade Indutivos
‒As vantagens dos sensores indutivos são: Não é afectado pela humidade. Não é afectado por poeira ou ambientes sujos. Não depende do movimento de partes (manutenção). Nãos é afectado por cores. Menos dependente do tipo de superfície a sensorear que outras
tecnologias. Não tem zonas cegas.
Desvantagens
‒As precauções com os sensores indutivos incluem: Só detectam objectos metálicos. A distância de operação é mais curta do que noutras tecnologias. Pode ser afectado por campos electromagnéticos fortes.
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 42
Sensores Face sensora
Electronics
Fios de alimentação
Electrónica
Switch
‒Os sensores discretos de estado sólido funcionam de forma semelhante a um comutador, mas a corrente só flui numa direcção. Os dispositivos de estado sólido são fiáveis, económicos, pequenos e rápidos. O único inconveniente é que você tem que saber a direcção do fluxo de corrente. NPN e PNP são termos técnicos para o tipo de transistor usado para comutar a saída. O tipo de transistor determina a direcção do fluxo de corrente.
• O desenho mostra 2 fios de alimentação do sensor e 2 para a comutação. A maioria dos sensores usam somente 3 fios tendo um fio função dupla, levando sinais de alimentação e da saída.
carga
Sensor PNP
Configuração de sensores 3 fios DC
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 43
Sensores
‒Os sensores PNP são às vezes chamados de "sensores de alimentação" porque eles fornecem energia positiva para a saída.
‒Os sensores NPN são denominados "sensores de aterramento" porque ligam “terra” (massa) á saída.
NPN PNP
PNP - 3 fios: Diagrama standard NPN - 3 fios: Diagrama standard
carga Saída NPN
Sensor
Conector (pinos)
Saída PNP
carga
‒O "N" significa "Negativo" e o "P" significa "Positivo". Em relação aos sensores, um dispositivo NPN é aquele que pode comuta o lado negativo do circuito enquanto um dispositivo PNP comuta o lado positivo.
‒O termo "carga" identifica o dispositivo que o sensor alimenta. A carga pode ser uma lâmpada, válvula pneumática, relé ou entrada de PLC.
3/4fios
Configuração de sensores 3 fios DC
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 44
Sensores
Configuração de sensores 3 fios DC
‒ São sensores construídos para funcionarem com alimentação em corrente contínua na faixa de 10 a 30 VDC e comutarem cargas também em corrente contínua, sejam elas indutivas ou resistivas, cujo fio de massa ou comum, seja o negativo. Eles podem ter a configuração de saída com: 1 saída normalmente aberta (NO) ou 1 saída normalmente fechada (NC) ou 2 saídas opostas (NO +NC).
•Configuração PNP‒ Para a facilidade de identificação deste tipo eléctrico (PNP), a face activa ou face sensível é
de cor verde.
T1 - Transistor de saída. Ra - Resistor de carga de colector. Dz - Diodo zéner para supressão de picos
de tensão na carga. D - Diodo de protecção contra inversão de
polaridade.
Automação Industrial: Sensores Indutivos
02-05-2023 Por : Luís Timóteo 45
Sensores
•Configuração NPN
T1 - Transistor de saída. Ra - Resistor de carga de colector. Dz - Diodo zéner para supressão de picos
de tensão na carga. D - Diodo de protecção contra inversão de
polaridade.
‒ Para a facilidade de identificação deste tipo eléctrico (NPN), a face activa ou face sensível é de cor vermelha.
‒ Uma corrente de saída PNP (comuta a carga para DC positivo) e é necessário que o outro lado da carga esteja ligado a DC negativo. Uma saída NPN, que aterra a corrente (comuta a carga para DC negativo), é usada quando o outro lado da carga está ligado a DC positivo. Estes dois tipos de ligação são ilustrados ao lado, onde o grande quadrado à esquerda é o sensor, e as conexões da fonte de alimentação estão à direita, e o rectângulo pequeno tracejado representa a carga.
Configuração de sensores 3 fios DC
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02-05-2023 Por : Luís Timóteo 46
Sensores
•Configuração PNP 3 fios
3 fios PNP (NO): São sensores com saída a transistor, ligando o terminal positivo da fonte.
3 fios PNP (NC): São sensores com saída a transistor, desligando o terminal positivo da fonte.
NO
NC
Configuração de sensores 3 fios DC
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Sensores
•Configuração NPN 3 fios
NO
3 fios NPN (NO): São sensores com saída a transistor, ligando o terminal negativo da fonte.
3 fios NPN (NC): São sensores com saída a transistor, desligando o terminal negativo da fonte.
Configuração de sensores 3 fios DC
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Sensores
•Configuração PNP e NPN 4 fios
4 fios DC PNP (NC+NO): São sensores com 2 saídas. Uma complementar da outra. A versão standard inclui protecção contra curto-circuito, protecção contra inversão de polaridade e contra picos criados pela desconexão de cargas indutivas. São compatíveis com unidades P.L.C.s
4 fios DC NPN (NC+NO): São sensores com 2 saídas. Uma complementar da outra. A versão standard inclui protecção contra curto-circuito, protecção contra inversão de polaridade e contra picos criados pela desconexão de cargas indutivas. São compatíveis com unidades P.L.C.s
(2)
(2)
Configuração de sensores 3 fios DC
4 fios DC NPN (NO) e PNP (NO): com uma saída PNP aberta e com uma saída NPN aberta.
(2)
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Sensores
Vantagens da saída 3-fios DC
Corrente de fuga muito baixa. Protecção contra curto-circuito. Teste simples sem carga, somente alimentação e LED de saída do sensor. Comum, disponível, oferece muitas configurações. Também tem variedades de 4 fios, que incluem ambas as saídas NO e NC…
Desvantagens da saída 3-fios DC
A ligação à carga deve ser feita de acordo como a configuração PNP ou NPN.
Mais fios!....
Configuração de sensores 3 fios DC
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SensoresConfiguração de sensores 2 fios DCNa configuração de 2 fios, a saída e a carga são conectadas em série com a fonte de alimentação para o sensor, e a corrente de fuga é maior para que o sensor possa operar mesmo quando o elemento de comutação está no estado aberto. A conexão à carga pode ser através do DC positivo ou negativo, o que torna a saída de 2 fios mais versátil.
CargaBU
BN
Vantagens da saída 2-fios DC Ligação simples de 2 fios. Tipicamente com protecção de curto-circuito. Irá aterrar ou alimentar, dependendo da localização da carga.
Desvantagens da saída 2-fios DC Maior queda de tensão e maior Corrente de fuga. A carga deverá ser correctamente colocada par operação ou teste. Poucos modelos disponíveis em comparação com os de 3 fios.
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SensoresConfiguração de sensores 2 fios ACEste tipo de conexão é muito semelhante à de DC de 2 fios, para tensões de 40 a 100 VAC e de 90 a 250 VAC com uma queda de tensão e uma corrente de fuga a considerar ao determinar a compatibilidade da saída do sensor com as características de carga. Deve-se notar que a maioria dos sensores AC de 2 fios não incluem protecção contra curto-circuito, e deve sempre ser operado com uma carga conectada. Aplicar energia ao sensor sem carga pode danificá-lo. Outro ponto a ter em consideração é que os sensores de AC de 2 fios com caixas de metal normalmente têm três fios, mas isso não deve ser confundido com operação de 3 fios - apenas dois dos fios são usados na conexão da carga, com o terceiro fio disponível é para aterrar a caixa, se tal for desejado e deve ser ligado terra ou massa.
Vantagens da saída 2-fios AC Ligação simples de 2 fios. A Carga tanto pode estar no lado “vivo” ou no lado neutro…
Desvantagens da saída 2-fios AC Normalmente não protegido contra curto-circuitos É necessária uma carga para a operação ou teste do sensor. Poucos modelos disponíveis em comparação com dispositivos de 3 fios DC.
Carga
BU
BNF
N
GN/YE
TR R
C
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SensoresConfiguração de sensores 2 fios AC/DCCom um circuito especial, permite que os sensores AC/DC de 2 fios operem com alimentação e cargas, de corrente AC ou DC, e a protecção contra curto-circuito também é geralmente incluída. Sua queda de tensão e as especificações de corrente de fuga são tipicamente mais elevadas, mas por outro lado, a sua conexão e operação é muito semelhante aos dispositivos DC de 2 fios ou de AC 2 fios.
CargaBU
BN
GN/YE
Vantagens da saída 2-fios AC/DC Ligação simples de 2 fios. Tensão de operação universal de grande alcance. Tipicamente com protecção de curto-circuito. A Carga pode estar em qualquer um dos lados das ligações da fonte de alimentação.
Desvantagens da saída 2-fios AC/DC Maior queda de tensão e corrente de fuga. É necessária uma carga para a operação ou teste do sensor. Poucos modelos disponíveis em comparação com dispositivos de 3 fios DC.
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Sensores
Saídas: 2 fios, NAMUR NAMUR (NO): Estes sensores têm função semelhante aos sensores convencionais, porém não possuem transistor de comutação na saída e trabalham em baixa tensão, pois são alimentados com 8,2V. São usados em ambientes críticos, potencialmente explosivos. Em aplicações standard (atmosferas normais) o sensor deve ser utilizado com unidades amplificadoras.
BU
BN
+8,2V
‒ Quando o sensor detecta um alvo, o fluxo de corrente através do sensor cai para menos de 1,2 mA. Quando o alvo se afasta do sensor e não é detectado, o fluxo de corrente aumenta para acima de 2,1 mA. Esta alteração do nível de corrente é detectado pelo instrumento para determinar se o sensor NAMUR está detectando um alvo ou não.
Zona de comutação
Ponto de Comutação
Na ausência de alvo a corrente é 2,1mA
Na presença de alvo a corrente diminui para cerca de1,2 mA
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ligações: 2,3 e 4 fios
3 fios
4 fios
Sensores de proximidade Indutivos
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ligações: 2,3 e 4 fios
Sensores de proximidade Indutivos
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PNP output type
•Normally Open1 : +V.2 : Not connected.3 : 0 V.4 : Output.•Normally Closed1 : +V.2 : Output.3 : 0 V.4 : Not connected
DC 2-wire type Wiring diagram
M12 connector pin position
M12 connector pin position
•Normally Open1 : Not connected2 : Not connected3 : +V4 : 0 V
•Normally Closed1 : +V2 : 0 V3 : Not connected4 : Not connected
Normally Open1 : +V2 : Not connected3 : Not connected4 : 0 V
DC 3-wire type Wiring diagram NPN outputligações: 2,3 e 4 fios
Sensores de proximidade Indutivos
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Montagem paralela & série
Sensores de proximidade Indutivos
ligações: 2,3 e 4 fios
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Cuidados na Instalação de sensores
Sensores de proximidade Indutivos
‒ Relacionamos a seguir os principais cuidados que o utilizador deve observar durante a instalação e operação dos sensores electrónicos de proximidade. A não observação destes itens pode provocar o mau funcionamento e até mesmo um dano permanente no sensor, com a consequente perda da garantia.
Configuração Correta: Observar os diagramas de conexões identificando as cores dos fios ou os pinos dos conectores, antes de instalar o sensor evitando principalmente que a saída do sensor seja ligada a rede eléctrica causando uma explosão interna.
Cabo de Conexão: Evitar que o cabo de conexão do sensor seja submetido a qualquer tipo de esforço mecânico.
Oscilação: Como os sensores são resinados, pode-se utilizá-los em máquinas com movimentos, apenas fixando o cabo junto ao sensor através de braçadeiras, permitindo que só o meio do cabo oscile.
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Cuidados na Instalação de sensores
Sensores de proximidade Indutivos
Suporte de Fixação: Evitar que o sensor sofra impactos com outras partes ou peças e não seja utilizado como apoio.
Partes Móveis: Durante a instalação observar atentamente a distância sensora do sensor e a sua posição, evitando desta forma impactos com o accionador.
Porcas de Fixação: Evitar o aperto excessivo das porcas de fixação.
Produtos Químicos: Nas instalações em ambientes agressivos devemos contactar o depto técnico, para especificar o sensor mais adequado para a aplicação.
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Cuidados na Instalação de sensores
Sensores de proximidade Indutivos
Condições Ambientais: Evitar submeter o sensor a condições ambientais severas com temperatura de operação acima do limite do sensor.
Cargas Indutivas: Os sensores possuem protecção contra os picos de tensão gerados por cargas indutivas, mas aconselhamos utilizar supressores de ruídos nas bobinas dos solenóides, ajudando a eliminar os altos picos de tensão.
Cablagem: Conforme as recomendações das normas técnicas, deve-se evitar que os cabos de sensores e instrumentos de medição e controlo, utilizem os mesmos circuitos de alimentação de potencia.
Nota: Apesar dos sensores possuírem protecção para ruídos, caso os cabos dos sensores ou da fonte de alimentação utilizarem as mesmas cavaletas dos circuitos de potência com motores, freios eléctricos, disjuntores, contactores, etc.; as tensões induzidas podem possuir energia suficiente para danificar os sensores.
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Cuidados na Instalação de sensores
Sensores de proximidade Indutivos
Lâmpadas Incandescentes: Não se deve utilizar lâmpadas incandescentes com os sensores, principalmente nos modelos de corrente alternada, pois a resistência do filamento frio provoca uma corrente de pico, que pode danificar permanentemente o sensor.
•As cargas indutivas, tais como contactores, relés, solenóides, etc.; devem ser bem especificadas pois tanto a corrente de comutação como a corrente de arranque podem danificar o sensor.
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Tenha um Bom Dia e … Sorria!
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PELA ATENÇÃO !...
Obrigado
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http://www.ebah.com.br/tecnologia-automacao-industrial
Bibliografias
http://www.fargocontrols.com/sensors/inductive_op.html
http://www.electronicshub.org/sensors-and-transducers-introduction/
http://automationcambodia.blogspot.pt/
http://coparoman.blogspot.pt/2014/08/diagramas-electricos-de-sensores-de.html
http://blog.pepperl-fuchs.us/blog/bid/298411/Electronic-Sensor-Outputs-and-Wiring-Configurationshttp://ee.ascs3.uakron.edu/ida/sensors/
http://www.slideshare.net/tukya/sensors-11077017
http://machinedesign.com/sensors/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
http://www.electronics-tutorials.ws
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgwJ0AA/instrumentacao-industrial-senai-tubarao
http://www.prof2000.pt/users/lpa/Automatismos%20industriais.html
http://www.sense.com.br/idiomas/pt_BR/arquivos/produtos/arq2/Indutivos
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