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1 - Sensores de Proximidade Indutivos:
Os sensores de proximidade indutivo são equipamentoseletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças,componentes, elementos de máquinas, etc, em substi-tuição às tradicionais chaves fim de curso.A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre oacionador e o sensor, aumentando a vida útil do sensorpor não possuir peças móveis sujeitas a desgastesmecânicos.
1.1 - Princípio de Funcionamento:
O princípio de funcionamento baseia-se na geração deum campo eletromagnético de alta frequência, que é de-senvolvido por uma bobina ressonante instalada na facesensora.
A bobina faz parte de um circuito oscilador, que em con-dição normal (desacionada), gera um sinal senoidal.Quando um metal aproxima-se do campo, este por cor-rentes de superfície (Foulcault), absorve a energia docampo, diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscila-dor.A variação de amplitude deste sinal é convertida em umavariação contínua, que comparada com um valor padrão,passa a atuar no estágio de saída.
1.2 - Face Sensora:
É a superfície onde emerge o campo eletromagnético.
1.2.1 - Distância Sensora (S):
É a distância em que aproximando-se o acionador daface sensora, o sensor muda o estado da saída.
1.2.2 - Distância de Acionamento:
A distância de acionamento é em função do tamanho dabobina. Assim, não podemos especificar a distância sen-sora e o tamanho do sensor simultaneamente.
1.2.3 - Distância Sensora Nominal (Sn):
É a distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo pa-drão como acionador e não considera as variações cau-sadas pela industrialização, temperatura de operação etensão de alimentação. É o valor em que os sensores deproximidade são especificados.Como utiliza o alvo padrão metálico, a distância sensoranominal informa também a máxima distância que o sen-sor pode operar.
L=D (se 3xSn<D) ouL=3xSn (se 3xSn>D)
D - diâmetro da área onde emerge o campoeletromagnético
Sn - distância sensora nominal
1.2.4 - Distância Sensora Real (Sr):
Valor influenciado pela industrialização, especificado emtemperatura ambiente (20oC) e tensão nominal, comdesvio de 10%: 0,9Sn � Sr � 1,1Sn
1.2.5 - Distância Sensora Efetiva (Su):
Valor influenciado pela temp. de operação, possui umdesvio máximo de 10% sobre a distância sensora real.
0,81Sn � Su � 1,21Sn
1.2.6 - Distância Sensora Operacional (Sa):
É a distância em que seguramente pode-se operar,considerando-se todas as variações de industrialização,temperatura e tensão de alimentação.
0 � Sa � 0,81Sn
1.2.7 - Alvo Padrão (Norma DIN 50010):
É um acionador normalizado utilizado para calibrar adistância sensora nominal durante o processo de fabri-cação do sensor. Consiste de uma chapa de aço de 1mmde espessura, formato quadrado. O lado deste quadradoé iqual ao diâmetro do círculo da face sensora ou 3 vezesa distância sensora nominal quando o resultado for maiorque o anterior.
1.2.8 - Material do Acionador:
A distância sensora opera-cional varia ainda com o tipo demetal, ou seja, é especificadapara o ferro ou aço e necessitaser multiplicada por um fator deredução.
1.3 - Histerese:
É a diferença entre o ponto de acionamento (quando oalvo metálico aproxima-se da face sensora) e o ponto dedesacionamento (quando o alvo afasta-se do sensor).Este valor é importante, pois garante uma diferença entreo ponto de acionamento e desacionamento, evitando queem uma possível vibração do sensor ou acionador, asaída oscile.
1.4 - Repetibilidade:
Pode ser considerado como a precisão do ponto deacionamento. Este parâmetro quantifica a variação dadistância sensora nominal com as variações de tempo,temperatura e tensão de alimentação. É calculado comoa máxima variação da distância sensora, entre doisacionamentos consecutivos em um processo de 8 horas(+15oC � temp � +30oC) com �5% de derivação da tensãode operação, normalmente é expresso em mm.
Sense 1-1.1
Introdução
BOBINA
FACE SENSORA
CAMPO ELETROMAGNÉTICO
ACIONADOR METÁLICO
1mm
L
d �d 0,81xSn 0,81xSn
FURO 3d
d
ACIONADORACIONADOR
1.5 - Embutido:
Este tipo de sensor tem ocampo eletromagnéticoemergindo apenas na facesensora e permite que sejamontado em uma su-perfície metálica.
1.6 - Não Embutido:
Neste tipo, o campo eletro-magnét ico emergetambém na superfícielateral da face sensora,sensível à presença demetal ao seu redor.
Material FatorFerro ou Aço 1,0Cromo Níquel 0,9
Aço Inox 0,85Latão 0,5
Alumínio 0,4Cobre 0,3
50mm
M12IMPOSSÍVEL
DdDa
ON OFF
2 - Sensores de Proximidade Capacitivos:
Os sensores de proximidade capacitivos são equipamen-tos eletrônicos capazes de detectar a presença ou aproxi-mação de materiais orgânicos, plásticos, pós, líquidos,madeiras, papéis, metais, etc.
2.1 - Princípio de Funcionamento:
O princípio de funcionamento baseia-se na geração deum campo elétrico, desenvolvido por um oscilador con-trolado por capacitor.
O capacitor é formado por duas placas metálicas, carre-gadas com cargas elétricas opostas, montadas na facesensora, de forma a projetar o campo elétrico para fora dosensor, formando assim um capacitor que possui comodielétrico o ar.Quando um material aproxima-se da face sensora, ouseja, do campo elétrico, o dielétrico do meio se altera, al-terando também o dielétrico do capacitor frontal do sen-sor. Como o oscilador do sensor é controlado pelocapacitor frontal, quando aproximamos um material, acapacitância também se altera, provocando uma mu-dança no circuito oscilador. Esta variação é convertidaem um sinal contínuo, que comparado com um valor pa-drão, passa a atuar no estágio de saída.
2.2 - Face Sensora:
É a superfície onde emerge o campo elétrico. É impor-tante notar que os modelos não embutidos, com regiãosensora lateral, são sensíveis aos materiais a sua volta.
2.3 - Distância Sensora Nominal (Sn):
É a distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo pa-drão como acionador e não considera as variações cau-sadas pela industrialização, temperatura de operação etensão de alimentação. É a distância em que os sensoressão especificados.
2.4 - Alvo Padrão:
As distâncias sensoras nos sensores capacitivos são es-pecificadas para o acionador metálico de aço SAE 1020quadrado, com lado igual a 3 vezes a distância sensorapara os modelos não embutidos, (na grande maioria) eem alguns poucos casos de sensores capacitivos embuti-dos utiliza-se o lado do quadrado igual ao diâmetro dosensor.
2.5 - Distância Sensora Efetiva (Su):
Valor influenciado pela industrialização e considera asvariações causadas pela temperatura de operação:
0,9Sn � Sr � 1,1SnSu = � 10% Sr
0,81Sn � Su � 1,21Sn
2.6 - Distância Sensora Operacional (Sa):
É a distância que observamos na prática, sendo consi-derados os fatores de industrialização (81% Sn) e um fa-tor que é proporcional ao dielétrico do material a ser de-tectado, pois o sensor capacitivo reduz sua distânciaquanto menor o dielétrico do acionador.
Sa = 0,81 . Sn . F(�)
2.7 - Material a ser Detectado:
A tabela abaixo indica o dielétrico dos principais materi-ais, para efeito de comparação; sendo indicado sempreum teste prático para determinação da distância sensoraefetiva para o acionador utilizado.
Material �
ar, vácuo 1
óleo, papel, petróleo, poliuretano, parafina, silicone, teflon 2 a 3
araldite, baquelite, quartzo, madeiras 3 a 4
vidro, papel grosso, borracha, porcelana 4 a 5
mármore, pedras, madeiras pesadas 6 a 8
água, alcoólicos, soda cáustica 9 a 80
2.8 - Ajuste de Sensibilidade:
O ajuste de sensibilidade dos sensores capacitivos é pro-tegido por um parafuso, que impede a penetração delíquidos e vapores no sensor.O ajuste de sensibilidade presta-se principalmente paradiminuir a influência do acionamento lateral no sensor,diminuindo-se a distância sensora. Permite ainda que sedetecte alguns materiais dentro de outros, como porexemplo: líquidos dentro de garrafas ou reservatórioscom visores de vidro, pós dentro de embalagens, ou flui-dos em canos ou mangueiras plásticas.
1-1.2 Sense
Introdução
REGIÃO SENSORA
FACE SENSORA
10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001 Sr (%)
10
30
20
40
50
60
70
80
Er
A +
B - B -
A +
A +
B -
3 - Sensores Fotoelétricos:
Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sen-sores ópticos, manipulam a luz de forma a detectar a pre-sença do acionador, que na maioria das aplicações é opróprio produto.
3.1 - Princípio de Funcionamento:
Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infraver-melha (invisível ao ser humano), que pode ser refletida ouinterrompida por um objeto a ser detectado.Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos bási-cos: um responsável pela emissão do feixe de luz, de-nominado transmissor, e outro responsável pelarecepção do feixe de luz, denominado receptor.
O transmissor envia o feixe de luz através de um fotodi-odo, que emite flashes, com alta potência e curta du-ração, para evitar que o receptor confunda a luz emitidapelo transmissor com a iluminação ambiente.O receptor é composto por um fototransistor sensível aluz, que em conjunto com um filtro sintonizado na mesmafrequência de pulsação dos flashes do transmissor, fazcom que o receptor compreenda somente a luz vinda dotransmissor.
3.2 - Sistema por Barreira:
O transmissor e o receptor estão em unidades distintas edevem ser dispostos um frente ao outro, de modo que oreceptor possa constantemente receber a luz do trans-missor. O acionamento da saída ocorrerá quando o ob-jeto a ser detectado interromper o feixe de luz.
3.2.1 - Distância Sensora Nominal (Sn):
A distância sensora nominal (Sn) para o sistema por bar-reira é especificada como sendo a máxima distância en-tre o transmissor e o receptor, o que não impede oconjunto de operar com distâncias menores. Disponívelpara distâncias de até 150m.
3.2.2 - Dimensões Mínimas do Objeto:
Quando um objeto possui di-mensões menores que as míni-mas recomendadas, o feixe deluz contorna o objeto e atinge oreceptor, que não acusa oacionamento. Nestes casosdeve-se utilizar sensores comdistância sensora menor e con-sequentemente permitem a de-teção de objetos menores.
3.3 - Sistema por Difusão (Fotosensor):
Neste sistema o transmissor e o receptor são montadosna mesma unidade. Sendo que o acionamento da saídaocorre quando o objeto a ser detectado entra na região desensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emi-tido pelo transmissor.
3.3.1 - Distância Sensora Nominal (Sn):
A distância sensora nominal no sistema por difusão é amáxima distância entre o sensor e o alvo padrão.
3.3.1.1 - Alvo Padrão:
O alvo padrão no caso dos sensores por difusão é umafolha de papel fotográfico branco com índice de refle-tividade de 90%, com dimensões especificadas paracada modelo de sensor. Utilizado durante a industriali-zação para calibração da distância sensora nominal (Sn).
3.3.2 - Distância Sensora Efetiva (Su):
Valor influenciado pela industrialização e considera asvariações causadas pela temperatura de operação:
0,9Sn � Sr � 1,1SnSu = � 10% Sr
0,81Sn � Su � 1,21Sn
3.3.3 - Distância Sensora Operacional (Sa):
Para os modelos tipo fotosensor existem vários fatoresque influenciam o valor da distância sensora operacional(Sa), explicados pelas leis de reflexão de luz da física.
Sa = 0,81 . Sn . F (cor, material, rugosidade, outros)
Abaixo, apresentamos 2 tabelas que exemplificam os fa-tores de redução em função da cor e do material do objetoa ser detectado.
Cor Fc Material Fm
branco 0,95 a 1,00 metal polido 1,20 a 1,80
amarelo 0,90 a 0,95 metal usinado 0,95 a 1,00
verde 0,80 a 0,90 papéis 0,95 a 1,00
vermelho 0,70 a 0,80 madeira 0,70 a 0,80
azul claro 0,60 a 0,70 borracha 0,40 a 0,70
violeta 0,50 a 0,60 papelão 0,50 a 0,60
preto 0,20 a 0,50 pano 0,50 a 0,60
Nota: Em casos onde há a necessidade da determinação exata do fatorde redução, deve-se fazer um teste prático, pois outros fatores podeminfluenciar a distância sensora, tais como: rugosidade, tonalidade, cor,dimensões, etc. Lembramos também que os fatores são acumulativos,como por exemplo: papelão (0,5) preto (0,5) gera um fator de 0,25.
3.3.4 - Zona Morta:
É a área próxima ao sensor,onde não é possível a detecçãodo objeto, pois nesta região nãoexiste um ângulo de reflexão daluz que chegue ao receptor.A zona morta normalmente édada por: 10 a 20% de Sn.
Sense 1-1.3
Introdução
TRANSMISSOR DE LUZ
Luz Off
Luz On
4us
72usOff
On
Saída do Sensor
Intensidade deLuz Recebida
RECEPTOR DE LUZ
OFF ON
OFF ON
ON
ZONA MORTA
3.4 - Sistema Refletivo:
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor emuma única unidade. O feixe de luz chega ao receptorsomente após ser refletido por um espelho prismático, e oacionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser de-tectado interromper este feixe.
3.4.1 - Distância Sensora Nominal (Sn):
A distância sensora nominal (Sn) para o sistema refletivoé especificada como sendo a máxima distância entre osensor e o espelho prismático, sendo possível montá-loscom distância menor. Disponíveis para até 6m.
3.4.2 - Espelho Prismático:
O espelho permite que o feixe deluz refletido para o receptor sejaparalelo ao feixe transmitido pelotransmissor, devido as superfíciesinclinadas a 45o, o que não acon-tece quando a luz é refletida direta-mente por um objeto, onde a luz seespalha em vários ângulos.A distância sensora para os mode-los refletivos é em função do ta-manho (área de reflexão) e, o tipode espelho prismático utilizado.
3.4.3 - Deteção de Transparentes:
A detecção de objetos transparentes, tais como: garrafasde vidro, vidros planos, etc; podem ser detectados com aangulação do feixe em relação ao objeto, ou através depotenciômetros de ajuste de sensibilidade, mas sempreaconselha-se um teste prático.A detecção de garrafas plásticas tipo PET, requerem sen-sores especiais para esta finalidade.
3.4.4 - Detecção de Objetos Brilhantes:
Quando o sistema refletivo for utilizado na detecção deobjetos brilhantes ou com superfícies polidas, tais como:engradados plásticos para vasilhames, etiquetas brilhan-tes, etc; cuidados especiais devem ser tomados, pois oobjeto neste caso pode refletir o feixe de luz.Atuando assim, como se fosse o espelho prismático, oca-sionando a não interrupção do feixe, confundindo o re-ceptor que não aciona a saída, ocasionando uma falha dedeteção. A fim de evitar que isto ocorra, aconselha-seutilizar um dos métodos:
3.4.4.1 - Montagem Angular:
Consiste em montar o sistema sensor-espelho de formaque o feixe de luz forme um ângulo de 10o a 30o em re-lação ao eixo perpendicular ao objeto.
3.4.4.2 - Filtro Polarizado:
Existem sensores com filtros polarizados incorporados,que dispensam o procedimento anterior. Estes filtrosmecânicos servem para orientar a luz emitida, permitindoapenas a passagem desta luz na recepção; sendo dife-rente da luz refletida pelo objeto, que se espalha em to-das as direções.
3.5 - Imunidade à Iluminação Ambiente:
Normalmente, os sensores ópticos possuem imunidadeà iluminação ambiente, pois operam em frequências di-ferentes. Mas podem ser afetados por uma fonte muitointensa, como por exemplo, uma lâmpada fluorescentede 40W a 15cm do sensor, ou um raio solar incidindo dire-tamente sobre as lentes.
3.6 - Meio de Propagação:
Entende-se como meio de propagação, o meio onde a luzdo sensor deverá percorrer. A atmosfera, em alguns ca-sos, pode estar poluída com partículas em suspensão, di-ficultando a passagem da luz.A tabela abaixo apresenta os fatores de atmosfera quedevem ser acrescidos no cálculo da distância sensoraoperacional (Sa).
Condições Fatm
Ar puro, podendo ter umidade sem condensação 1
Fumaça e fibras em suspensão, com algumacondensação
0,4 a 0,6
Fumaça pesada, muito pó em suspensão e altacondensação
0 a 0,1
1-1.4 Sense
Introdução
OFF
ESPELHO PRISMÁTICO
ON
ESPELHO PRISMÁTICO
FEIXE DE LUZ
ESPELHOPRISMÁTICO
ESPELHO
OBJETO
L
SENSORRVM5
Filtro Vertical
Filtro Horizontal
3K 10K 1M100KFrequ
Sensores Fotoelétricos
Luz FluorescenteSensores
LuzInfravermelho
Alta FrequênciaConvencionais
Fluores-cente
ência(Hz)
Intensidadeda Luz
Refletida
4 - Configurações Elétricas em C. Continua:
Os sensores de proximidade possuem diferentes tipos deestágio de saída, o que chamamos de configuraçãoelétrica do sensor.A configuração elétrica em corrente contínua é muitousual na área de automação de processos, e sempredeve ser a primeira opção durante o projeto.
4.1 - Sensores de Corrente Contínua a 3 e 4 fios:
Os sensores de proximidade em corrente contínua sãoalimentados por uma fonte em CC. Possuem no estágiode saída um transistor que tem como função chavear (li-gar e desligar) a carga conectada ao sensor.Existe, ainda, dois tipos de transistor de saída, um quechaveia o terminal positivo da fonte de alimentação, con-hecido como PNP; e o tipo que chaveia o negativo dafonte, conhecido como NPN.
4.1.2 - Função de Saída:
4.1.2.1 - Normalmente Aberto - NA:
Onde o transistor de saída está normalmente cortado, ouseja: com o sensor desatuado (sem o acionador na regiãode sensibilidade), a carga está desenergizada, pois otransistor de saída está aberto (cortado). A carga só seráenergizada quando o acionador entrar na região de sen-sibilidade do sensor.
4.1.2.2 - Normalmente Fechado - NF:
Onde o transistor de saída está normalmente saturado,ou seja: com o sensor desatuado (sem o acionador na re-gião de sensibilidade), a carga está energizada, pois otransistor de saída está fechado (saturado). A carga sóserá desenergizada quando o acionador entrar na regiãode sensibilidade do sensor.
4.1.2.3 - Saída Reversora:
Em um mesmo sensor, podemos ter uma saída normal-mente aberta e outra normalmente fechada, que permu-tam quando o sensor é acionado.
4.1.3 - Corrente de Chaveamento:
Esta é uma das características mais importante dos sen-sores de corrente contínua, pois determina a potência dacarga. É conceituada como a máxima corrente que podeser comutada pelo transistor de saída sem danificá-lo.Se o sensor não possui um circuito de proteção contracurto circuito, qualquer sobrecarga danificará permanen-temente o transistor de saída.
4.1.4 - Tensão de Alimentação:
Normalmente, os sensores de proximidade indutivosapresentam uma faixa para a tensão de alimentação,onde o sensor pode operar em qualquer tensão dentro dafaixa, ex: 10 a 30Vcc.
4.1.4.1 - Queda de Tensão:
É o resíduo de tensão entre o co-letor/emissor do transistor desaída, sendo um valor normal-mente abaixo de 2V.
Cuidado:
Quando utilizar sensores do tipoNPN comutando portas TTL,verifique se o sensor possuiqueda de tensão menor que0,5V, pois a queda de tensãopode ser interpretada como se osensor estivesse acionado.
4.1.5 - Resistência de Saída:
Os sensores indutivos normal-mente são fornecidos com re-sistência de coletor no transistorde saída, esta serve para dimi-nuir a impedância do circuitoquando o transistor está cortado.
4.1.6 - Proteção Contra Inversão de Polaridade:
Todos os sensores de corrente contínua possuem pro-teção contra inversão de polaridade (troca do terminalpositivo pelo negativo).
4.1.7 - Proteção Contra Curto Circuito:
Quase todos os sensores Sense possuem proteção con-tra curto circuito e sobrecarga.Existem tres tipos de proteção disponíveis:
4.1.7.1 - Proteção Oscilante:
Esta proteção desliga o transistor de saída, quando acorrente de saída está acima do máximo permitidogerando um sinal pulsado sobre a carga.
4.1.7.2 - Proteção Térmica:
Neste tipo de proteção usa um resistor térmico emconjunto com o transistor de saída, que em condição nor-mal de operação apresenta baixa impedância (cerca de1�) e em caso de sobrecarga rapidamente eleva suaresistência, desenergizando a saída, protegendo o sen-sor. Após a sobrecarga o sensor necessita de algunssegundos para reestabelecer a impedância do resistortérmico.
4.1.7.3 - Proteção Microprocessada:
A sobrecarga e o curto circuito é testado rapidamentepelo microprocessador antes mesmo que qualquer danopossa ocorrer no transistor de saída, sendo sinalizadopelo led do sensor que pisca 2 vezes por segundoenquando durar a anomalia.
É importante lembrar que mesmo os sensores comproteção podem ser danificados por pulsos de tensãoquando a energia for maior que a máxima suportada.
Sense 1-1.5
Introdução
+
-CARGA
VccTransistorNPN
TransistorPNP
-
Vcc
+
-
TransistorNPN Vcc
+
Lâmpada
-
CARGA
Vcc
+
NPN
V res.
Cuidado:Na instalação e manutenção,pois uma ferramenta que en-coste nos terminais danificainstantaneamente o sensor.
Lembre-se:Válvulas solenóides, lâmpa-das, possuem alta correntede pico que pode danificar osensor.
TransistorPNP
-
CARGA
+
Vcc
TransistorNPN Vcc
V res.
TTL
cuidado !!!
-
R coletor
NPN
+
l CARGAVcc
CARGA
lc
le
Led
4.2 - Modelos em Corrente Contínua a 2 fios:
Nesta versão, o estágio de saída possui apenas dois ter-minais, que devem ser ligados em série com a carga.Quando a carga está desenergizada, flui uma pequenacorrente residual na carga, e quando a carga está energi-zada, surge uma queda de tensão no sensor. Isto porqueo sensor é alimentado pela carga (ligada em série).
4.2.1 - Tensão Residual:
Quando o sensor está acionado, aparece uma queda detensão de aproximadamente 5V, que deve ser consi-derada para efeito da energização da carga, principal-mente em circuitos eletrônicos e controladores pro-gramáveis (exemplo: com a alimentação de 24Vcc, osensor fornece 19V a carga, que deve seguramente sernecessária para o acionamento da carga).
4.2.3 - Corrente Residual:
É a corrente que circula pela carga quando o sensor estádesacionado, com valor de aproximadamente 2,5mA, ne-cessária para alimentação do sensor.Deve-se certificar que cargas de alta impedância, comocontroladores, não sejam acionadas devido a corrente defuga.
4.2.4 - Carga Mínima:
O sensor a dois fios requer uma carga mínima, aproxima-damente 5mA, para manter o sensor alimentado en-quanto a carga estiver energizada.Deve-se tomar o cuidado de checar a corrente de con-sumo, principalmente de controladores lógicos, visando acompatibilidade entre os equipamentos.
4.3 - Sensores de Corrente Contínua Tipo Namur:
Esta configuração é muito semelhante aos sensores decorrente contínua convencionais, diferenciando-se a-penas por não possuir o estágio de saída, com o transis-tor de chaveamento. Sendo normalmente utilizada parasensores indutivos de pequenas dimensões, onde circui-tos eletrônicos mais complexos e maiores não seriampossíveis de montar.Outra aplicação típica para os sensores Namur são asatmosferas potencialmente explosivas de IndústriasQuímicas e Petroquímicas, pois não possuem estágio desaída comutando potências elevadas.Podem ser construídos segundo as Normas de Se-gurança Intrínseca, que prevêem a manipulação de baixaenergia elétrica, evitando a detonação da atmosfera querpor faíscas elétricas ou pelo efeito térmico de superfíciesaquecidas.
4.3.1 - Princípio de Funcionamento:
Foram especialmente projetados segundo as especifi-cações da Norma Técnica DIN19234, que prevê o sensorsem o estágio de saída. O circuito consome uma correntede aproximadamente 3mA, quando está desacionado.Com a aproximação do alvo metálico que absorve ener-gia do campo eletromagnético, o consumo de correntecai para aproximadamente 1mA.
4.3.2 - Amplificador Externo:
Como o sensor indutivo tipo Na-mur não possui amplificador in-terno, deve ser conectado aoamplificador externo que de-tecterá a variação de correnteentre 3mA e 1mA, podendoacionar um transistor paracomutação de cargas de potên-cia.
4.3.3 - Barreira de Segurança Intrínseca:
Os sensores Namur devem ser conectados com Repeti-dores Digitais Intrinsecamente Seguros (Barreiras de Se-gurança Intrínseca), que são os equipamentos capazesde limitar a energia elétrica enviada ao sensor, de forma anão existir energia armazenada no sensor capaz de deto-nar a atmosfera potencialmente explosiva.
Cuidado:
As Barreiras de Segurança Intr inseca podemapresentar-se como os amplificadores, que não sãopróprios para instalações intrinsecamente seguras epõem em risco a segurança da instalação.
4.3.4 - Certificado:
Como os instrumentos da Sense, todos os equipamentoselétricos para áreas classificadas devem possuir um Cer-tificado de Conformidade, emitido pelo Inmetro/ Cepel,atestando que os produtos foram projetados e constru-idos de acordo com as normas técnicas e não colocamem risco as instalações.
1-1.6 Sense
Introdução
AZ
MR I
8Vcc + 5%-
Desacionado (D) Acionado (A)
1 > 3mA 1 < 1mA
+ 8 Vcc
R1
R2
Tipo NamurSensor Indutivo
+
-
Entrada
Alimentação
NF
C
NA
do Reléde Saída
Contatos
4.4 - Associação de Sensores:
Os sensores de proximidade com configuração elétricaem corrente contínua permitem a associação em série ouem paralelo, tomando-se os devidos cuidados.
4.4.1 - Associação em Série:
Neste tipo de associação nota-se que a tensão residualpode chegar a valores signif icativos, portantoaconselha-se calcular a queda de tensão na carga:
Vc � V - n . Vres
Vc - tensão mínima permissívelV - tensão de alimentaçãoVres - tensão residual no sensorn - número de sensores
Deve-se ainda analizar a corrente de chaveamento, quenos primeiros sensores pode chegar a valores acima dopermitido.
I = Ic + (n - 1) . Icons < Im
I - corrente de chaveamento no 1o sensorIc - corrente de cargaIcons - corrente de consumo do sensorIm - máxima corrente de chaveamento permissível no 1o
sensorn - número de sensores
Obs: Também é possível a conexão dos sensores comcontatos mecânicos.
4.4.2 - Associação em Paralelo:
Neste tipo de associação deve-se colocar um diodo emcada saída, para evitar que ao acionar um sensor, nãoacenda o led dos outros.
Obs: Também é possível a conexão dos sensores comcontatos mecânicos.
5 - Fonte de Alimentação:
A fonte de alimentação para sensores em correntecontínua é muito importante, pois dela depende a esta-bilidade de funcionamento e a vida útil do sensor.Uma boa fonte de alimentação deve possuir filtros que di-minuem os efeitos dos ruídos elétricos (transistórios)gerados pelas cargas, que podem até danificar os sen-sores de proximidade e outros equipamentos eletrônicos,conectados a fonte. Desta forma, indicamos a utilizaçãode fontes reguladas ou chaveadas, que apesar do custoinicial maior, propiciam maior confiabilidade na insta-lação.
5.1 - Onda Completa:
Esta fonte não é adequada, pois o ripple é muito alto (rip-ple >10%) e existem os pontos próximos a t1, t2, em que atensão é praticamente nula, além da tensão de pico sermuito maior que o valor médio.
5.2 - Retificada com Filtro:
Esta fonte pode ser adequada dependendo do ripple, quedeve ser calculado com todas as cargas ligadas a fonte.Ideal para cargas inferiores a 300mA.
5.3 - Fonte Trifásica:
Esta fonte apresenta ripple �5%sem o uso de capacitorde filtro e também pode ser aplicada com sensores desdeque não existam muitas cargas indutivas.
5.4 - Regulada:
Esta fonte é a mais adequada para aplicação com sen-sores indutivos, pois a saída de tensão permanece cons-tante independentemente das variações da rede elétrica.
Sense 1-1.7
Introdução
PNP
PNP
+
+
D
D
NPN
NPN
+
D
+
+
D
1
PNP
PNP
2
I
Vcc
PNP
n
Vc
-
+
Vcc
t
Vcc
t2t1
+ + +
Vcc
-
++
t
++
Vcc
+
Vcc
t
Vcc
-
t-
Vcc
+
VccRegulador
Série
5.5 - Fontes Chaveadas:
As fontes chaveadas normalmente possuem a saída pro-tegida contra curto circuito na carga, e completamenteestabilizada independente das variações da redeelétrica.
Devido ao sistema de retificação e oscilação, a fonteelimina os picos de tensão gerados pela rede, aumen-tando assim a vida útil dos sensores de proximidade e ou-tros circuitos eletrônicos ligados a fonte.
5.6 - Ripple:
O ripple é a ondulação datensão contínua, sendo umacomponente CA, faz com queo sensor oscile a saída (man-tendo o led meio aceso) e po-dendo causar danos ir-reparáveis ao sensor. Normal-mente, os sensores suportamaté 10% de ripple.
5.7 - Ruídos de Linha:
A fonte de alimentação queservir a sensores de proximi-dade e a elementos geradoresde ruídos tais como: válvulassolenóides, eletroimãs, etc;possuirá ruídos que poderãointroduzir acionamentos inde-vidos, ou até mesmo danificaros sensores.
Exemplo de Instalação Desaconselhável:
Nota: Em sistemas com muitas cargas indutivas, aconselha-se utilizar fontes separadas.
5.7.2 - Exemplo com Controlador Programável:
A fonte 1 é uma fonte regulada de baixa potência,somente para consumo dos cartões de entrada do con-trolador.Já a fonte 2 é de potência e não requer sofisticação, po-dendo ser simplesmente um retificador, o que normal-mente é suficiente para cargas indutivas.
6 - Sensores de Corrente Alternada:
Os sensores de corrente alternada foram, verdadeira-mente, desenvolvidos para a substituição das chaves fimde curso. Possuem o estágio de saída composto por umtiristor, próprio para chaveamento de corrente alternada,conectado exatamente como um contato mecânico.
6.1 - Princípio de Funcionamento:
O sensor de corrente alternada a 2 fios possui no estágiode saída uma ponte retificadora em conjunto com umSCR, tornando o sensor apto a conduzir corrente nãopolarizada (alternada).
Quando o estágio de saída está desacionado, o tiristorpermanece bloqueado e a carga desenergizada, sendoque uma pequena corrente de fuga flui através da carga,necessária para manter o sensor funcionando e insufi-ciente para causar queda de tensão significativa nacarga.Quando o estágio de saída está acionado, o tiristor desaída passa a conduzir, energizando a carga, restandoapenas uma pequena queda de tensão no sensor, quenão interfere no funcionamento e permite manter o sen-sor alimentado.
6.2 - Modelos de 3 e 4 Fios:
Estes modelos utilizam tecnologia mais antiga, sendomuito semelhantes aos sensores de corrente contínua,pois possui dois fios para alimentação interna e um ter-ceiro que é conectado a carga, podendo ser normal-mente aberto, fechado ou reversível.
6.3 - Tensão de Alimentação:
Normalmente, os sensores de proximidade indutivosapresentam uma faixa para a tensão de alimentação,onde o sensor pode operar em qualquer tensão dentro dafaixa, exemplo: 20 a 250 Vca.
6.4 - Tensão Residual:
É a queda de tensão que permanece no sensor quando acarga está energizada, torna-se importante com cargasde alta impedância. No sensor a 3 fios a queda de tensãoé muito pequena (1Vca) e nos sensores a 2 fios a queda émaior (de 4 a 10Vca dependendo do fabricante), poiseste resíduo de tensão mantém o sensor alimentado.
6.5 - Corrente Máxima de Chaveamento:
É a máxima corrente que osensor pode comutar semdanificar permanentementeo tiristor de saída. Normal-mente os sensores são fabri-cados para 500mA.
1-1.8 Sense
Introdução
-
+
NPN
Vcc Solenóides
t1 t2
-
+CA
CC
Fonte 1
-
+PNP
Sensor 1
-
Sensor 16
+PNP
Entradade
Cartão
21
1617 16
+1
deSaída
Cartão
COMUM
- CA
Fonte 2
CC+
+Vm
t
+
V
Vp
Vp
RippleVp
Vmx� 100%
Carga
VARISTOR
FONTE
Vres
Carga Vres
Carga
Carga
IL
REG.
Vca
6.6 - Corrente de Surto:
É a máxima corrente de picopermitida no ligamento (nachamada) de um circuito in-dutivo (solenóides, chavesmagnéticas, etc). Normal-mente, é especificada comduração menor que 20ms euma frequência de aciona-mento menor que 1Hz, comvalores típicos de 2A e 4A.
6.7 - Corrente Residual:
É a corrente que circula pela carga quando o tiristor desaída está bloqueado e é necessária para alimentação in-terna do sensor. No caso do sensor a 2 fios, este valornormalmente é menor que 5mA; e no modelo a 3 fios épraticamente nulo.Cuidado: em aplicações com controladores pro-gramáveis e sensores a 2 fios, verifique se a corrente re-sidual não acionará o cartão de entrada, pois pode causarqueda de tensão entendida como nível lógico “1".
6.8 - Corrente de Carga Mínima:
Os sensores a 2 fios necessitam de uma correntemínima, para manter o sensor alimentado quando acarga estiver acionada. Portanto, a carga deve consumirno mínimo 5mA, para evitar quedas de tensões elevadasquando o sensor está desacionado.
6.9 - Corrente de Consumo:
Este parâmetro é aplicável somente a sensores a 3 fios,sendo medido com a carga desconectada, indicando as-sim, a corrente que realmente é consumida apenas parao funcionamento do sensor.
6.10 - Proteções:
Os sensores indutivos CA possuem um varis-tor que limita a tensão contra-eletromotriz,gerada na abertura das cargas indutivas.Quando a corrente de surto é acima do permi-tido pelo sensor, o varistor tende a limitar,provocando a queima de seus cristais, redu-zindo assim a vida útil do sensor.
7 - Cuidados na Instalação:
Neste capítulo, relacionamos os principais cuidados queo usuário deve observar durante a instalação e operaçãodos sensores eletrônicos de proximidade.A não observação destes itens pode provocar o mau fun-cionamento e até mesmo um dano permanente no sen-sor, com a consequente perda da garantia.Em casos de dúvidas quanto a seleção do sensor maisadequado a sua aplicação, ou mesmo quanto a esclareci-mentos técnicos, recomendamos entrar em contato comnosso depto. de Engenharia de Aplicações.
7.1 - Cuidados Gerais:
Abaixo ilustramos os principais cuidados que devem serobservados durante a instalação do sensor.
7.1.1 - Cabo de Conexão:
Evitar que o cabo de conexão do sensor seja submetido aqualquer tipo de esforço mecânico.
7.1.2 - Oscilação:
Como os sensores são impregnados com resina, épossível utilizá-los em máquinas e equipamentos commovimentos, mas devemos fixar o cabo junto ao sensor,através de braçadeiras ou suporte com parafuso, per-mitindo que somente o meio do cabo oscile, evitandodesta forma, a quebra do cabo.
7.1.3 - Suporte de Fixação:
Evitar que o sensor sofra impactos com outras partes oupeças, e não seja utilizado como apoio.
Sense 1-1.9
Introdução
COMUM
3 Fios
12
Entrada ACCartão de
VresIres 0
2 Fios
Ires
t
IL
IS
I
PermanenteSurto
Regime
2 Fios
I min > 5mA
R
I cp = 2mA
I = 3mAR
7.1.4 - Partes Móveis:
Durante a instalação, observar atentamente a distânciasensora do sensor e sua posição, evitando desta forma,impactos com o acionador.
7.1.5 - Porcas de Fixação:
Evitar o aperto excessivo das porcas de fixação, nãoultrapassando o torque máximo, conforme indicado na ta-bela abaixo:
Diâmetro(rosca)
Metálico Plástico
M8x1 7Nm -M12x1 14Nm 1,5NmM18x1 60Nm 5NmM30x1 170Nm 20NmM36x1 120Nm -M51x1 150Nm -
Nota: Torque máximo para tubos e porcas metálicas.
7.1.6 - Produtos Químicos:
Nas instalações em ambientes agressivos, solicitamoscontactar nosso depto técnico, para especificar o sensormais adequado para a aplicação.
7.1.7 - Condições Ambientais:
Evitar submeter o sensor a condições ambientais comtemperatura de operação acima dos limites do sensor.
7.2 - Sensores Capacitivos:
Os sensores capacitivos são influenciados pela densi-dade do meio onde o sensor está instalado, portanto,deve-se tomar cuidados adicionais com poeira, umidadee acúmulo de detritos próximo ao sensor.Outro ponto importante do sensor capacitivo é o poten-ciômetro de ajuste de sensibilidade, que deve ser pre-cisamente calibrado e lacrado pelo parafuso de proteção.
7.3 - Sensor Fotoelétrico:
Os sensores fotoelétricos também estão sujeitos a poeirae umidade, portanto, deve-se promover periodicamentea limpeza dos espelhos e lentes.Apesar do grau de proteção dos sensores ópticos permi-tir até respingos d’água, deve-se evitar o acúmulo delíquidos junto as lentes, pois poderá provocar um aciona-mento falso, quando interromper o feixe de luz.
7.4 - Sensores de Corrente Contínua:
Utilizar o sensor para acionar altas cargas indutivas,poderá danificar permanentemente o estágio de saídados sensores sem proteção contra curto circuito, além degerar altos picos de tensão na fonte.
1-1.10 Sense
Introdução
24Vcc
7.4.1 - Fonte de Alimentação:
Vide as recomendações do item 5 e evite utilizar a mesmafonte de alimentação para sensores de proximidade e cir-cuitos de acionamento com altas cargas indutivas, princi-palmente se a fonte não for regulada.
7.4.2 - Cablagem:
Conforme as recomendações das normas técnicas,deve-se evitar que os cabos de sensores de proximidadee instrumentos de medição e controle em geral utilizemos mesmos eletrodutos que os circuitos de acionamento.
Nota: apesar de nossos sensores possuirem filtros paraevitar ruídos transitórios, se os cabos dos sensores ou dafonte de alimentação utilizarem as mesmas canaletas ouleitos de cabos de circuitos com motores, freios elétricos,contactores e disjuntores, etc; as tensões induzidas po-dem possuir energia suficiente para danificar permanen-temente os sensores.
7.5 - Sensores de Corrente Alternada:
Não se deve utilizar lâmpadas incadescentes com ossensores de corrente alternada, pois a resistência do fila-mento quando frio provoca alto consumo de corrente, quepode danificar permanentemente o sensor.As cargas indutivas, tais como contactores, relés, so-lenóides, etc; devem ser bem especificados pois tanto acorrente de chaveamento como a corrente de surto po-dem danificar o sensor. Os cabos dos sensores de cor-rente alternada devem também, preferencialmente,utilizar canaletas e eletrodutos separados dos elementosde potência, evitando a indução de correntes parasitas.
Sense 1-1.11
Introdução
