Sensores indutivos

Automação Industrial: Sensores Indutivos

02-05-2023 Por : Luís Timóteo 1

Sensores

Não concordo com o acordo ortográfico

Indutivos



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.



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.



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…



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….



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 )



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.).



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” .



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



+ 18 a 30 Volts DC.

0 V

Saída

Indutivo

Capacitivo

Magnético

Ultrasónico

Normalmente Aberto

Normalmente Fechado

Fotoeléctrico

Sensores

Símbolos



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



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



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.



‒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.




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.





‒ 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.



‒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




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.



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 correntes de Eddy

Pros: Sensor sem contacto. Alta resolução. Alta frequência de resposta.



‒ Geração de um campo eletromagnético de alta freqüência, que é desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face sensora.

Objecto metálico

ActivadoNão activado


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



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





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.


Princípio de Funcionamento: Corrente de indução ou correntes de Eddy

https://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjM24Xo_vvPAhXE1RQKHQ97AVQQjRwIBw&url=https://www.asi-ez.com/member/x094-Inductive-Proximity-Increased-Range-Sensors.asp&psig=AFQjCNGvtSI4fW9AjCBDovRx18T5cq_apg&ust=1477692252129153

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi52-CJ9aHQAhVDbhQKHcp3D5UQjRwIBw&url=http://electronicdesign.com/analog/redefining-inductive-sensing&bvm=bv.138169073,bs.1,d.d24&psig=AFQjCNHcqV-W1l_E2iaB5_0QKWIIkXosdg&ust=1478994756477470



• 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…


‒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.


Bobina

Oscilador Circuito Disparo

Detector

Saída de estado sólido

Campo magnético



LED indicador

Bobina do circuito ressonante

Campo Magnético de alta frequência (300 a 800 KHz

Cabo de ligações

Sensores de proximidade Indutivos Símbolo


Superfície activa



Para Carga


Campo Magnético

Bobina

Oscilador Regulador Voltagem




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/



‒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.


Distância nominal de detecção

(mm).

S=BlindadoN= Não blindado

Diâmetro do sensor

Distância Sensora Operacional:Factores de redução





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.



d = Diâmetro da face sensível do sensor.Sn = Distância nominal de detecção.


‒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.




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


‒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.


L=D(se 3 x Sn < D) ou:

L

Aço macio

L=3xSn (se3xSn>D)



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


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



Aço(V2A)Aço(V2A)

Alumínio, BronzeAlumínio, Bronze

aCu

aCu

Metal



Metal

Metal

ProtectorBobinaCobertura

Ferrite

Montagem


· 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).



Montagem


• Faceados • Não faceados



Zona livre

Metal

Metal

Montagem: Não embutidos


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



Características Construtivas

Montagem


• 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



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




http://www.profelectro.info/Uploads/luisj/SensorIndutivoConsideracoesAlvo_PT.swf





Características e Especificações



Aplicações


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.



Aplicações




Vantagens


‒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.



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



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




Sensores


‒ 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.



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.




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




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.




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)


4 fios DC NPN (NO) e PNP (NO): com uma saída PNP aberta e com uma saída NPN aberta.

(2)



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!....




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.



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



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.



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



ligações: 2,3 e 4 fios

3 fios

4 fios








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




Montagem paralela & série





Cuidados na Instalação de sensores


‒ 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.





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.





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.





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.



Tenha um Bom Dia e … Sorria!



PELA ATENÇÃO !...

Obrigado



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

Devices & Hardware

Sensores indutivos