Curso de Engenharia Mecânica

Sensores e Transdutores

Renato Scortegagna

• Introdução à automação

▫ A automação em nossas vidas;

▫ A automação no meio produtivo;

• Definir sensores e transdutores;

• Apresentar suas principais características;

• Conhecer os principais tipos de sensores;

• Definir atuadores;

• Apresentar alguns tipos de atuadores;

Objetivo

2

A automação em nossas vidas

• Objetivo: Facilitar nossas vidas

• Automação no dia-a-dia ▫ Em casa:

Lavando roupa Esquentando leite Abrindo o portão Lavando louça

▫ Na rua: Sacando dinheiro Dirigindo pelas ruas Fazendo compras

3

A automação em nossas vidas ▫ No trabalho:

Registrando o ponto Programando um robô Recebendo matéria-prima Estocando produto acabado Fazendo controle de

qualidade Controlando temperatura de

uma tanque de água Controlando a temperatura

do escritório Acionando o sistema de

combate à incêndio

4

A automação em nossas vidas

▫ No lazer:

Comprando um refrigerante

Caminhando numa esteira

Assistindo um filme

Jogando um videogame

5

A automação no meio produtivo

• Objetivos:Facilitar os processos produtivos • Componentes básicos ▫ Sensoriamento ▫ Comparação e controle ▫ Atuação

• Automação industrial = sistema otimizado ▫ Menor custo ▫ Maior quantidade ▫ Menor tempo ▫ Maior qualidade (precisão)

6

A automação no meio produtivo

• Qualidade = garantir uma produção com as mesmas características e alta produtividade

• Automação no meio ambiente ▫ Cumprimento de novas normas

▫ Sistemas de controle de efluentes

▫ Sistemas de controle de gases

7

A automação no meio produtivo

• Automação nas indústrias ▫ Importância para sobrevivência das indústrias. ▫ Garante a competição no mercado globalizado ▫ Substitui o Homem

Tarefas repetitivas Ambientes perigosos Ambientes insalubres Grande esforço físico

8

A automação no meio produtivo

• Transforma a estrutura da força de trabalho ▫ Qualitativamente

▫ Quantitativamente

▫ Exige treinamento

▫ Qualificação da força de trabalho

▫ Melhoria das condições de trabalho

9

A automação no meio produtivo

• Desafio: Inserir o homem no contexto da automatização sem traumatismo, sem desemprego, tendo somente um saldo positivo.

• “O risco que se corre ao se introduzir novas tecnologias é menor do que aquele que se corre ao não introduzi-las”

10

Processo Manual

• Objetivo: Regular a velocidade e a direção da bicicleta

11

Processo

Controlador Sensor

Atuadores

• Termo empregado para designar dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente.

12

Sensor - definição

• Sensores digitais:

▫ Chaves fins-de-curso, botões, chaves seletoras, chaves de nível, contatos de relés...

• Sensores analógicos:

▫ Transmissores de pressão, temperatura, termopares, potenciômetros...

13

Tipo de sinal

• Dispositivo completo, que contém o sensor, usado para transformar uma grandeza qualquer em outra que pode ser utilizada nos dispositivos de controle.

• Normalmente, transformam grandezas físicas (pressão, temperatura..) em um sinal de tensão ou corrente.

▫ Ex. Célula de carga

14

Transdutor

• Padrões de transmissão de sinais

▫ 3 a 15 PSI;

▫ 0 a 20 mA;

▫ 4 a 20 mA;

▫ 0 a 10 V.

15

Transmissão de sinais

• Sensores de acionamento mecânico • Sensores de presença • Sensores de posição • Sensores de luz • Sensores de temperatura • Sensores de pressão • Sensores de nível • Outros tipos de sensores ▫ Vazão, tensão, corrente, umidade, PH, gases,

aceleração, etc.

16

Sensores

• Chaves fim-de-curso

17

Sensores de acionamento mecânico

• Diagrama de blocos

18

Sensores ópticos

▫ Emissor e receptor no mesmo invólucro;

19

Sensor óptico por retrorreflexão

• Emissor e receptor em corpos separados;

• Forma uma barreira de luz entre os dois componentes.

20

Sensor óptico por transmissão

• Exemplo de aplicação

21

Sensor óptico por transmissão

22

Sensor óptico por reflexão difusa

• Restrição de acesso (NR12);

23

Cortina de Luz

• Aplicada a sensores ópticos;

• Detecção de objetos em áreas de difícil acesso;

24

Fibra óptica

▫ Utilizado na detecção de materiais metálicos;

25

Sensor de proximidade - indutivo

• Utilizado para detectar qualquer tipo de material;

26

Sensor de proximidade - capacitivo

• Depende de um campo magnético para acionar;

27

Sensor de proximidade - magnético

• Light Dependent Resistor

• R1 – Iluminação;

• R2 – Escurecimento;

28

Sensores de Luz – LDR

• Dínamo Taquimétrico (tacogerador)

• Fotoacoplador

29

Sensores de velocidade

• Sensores de proximidade

30

Sensores de velocidade

• PTC - (Positive Temperature Coefficient)

• NTC - (Negative Temperature Coefficient)

• PT100;

• Termopares.

31

Sensores de Temperatura

• Curva de temperatura x mV

32

Termopares

• Célula de Carga

33

Sensores de Pressão

• A deformação do cristal gera um potencial elétrico

34

Transdutor de pressão piezoelétrico

• Flutuadores;

• Chave de nível;

• Eletrodos condutivos;

• Ultrassônicos;

35

Sensores de Nível

36

Eletrodos metálicos condutivos

• Medem de centímetros a dezenas de metros;

37

Sensores ultrassônicos

• Tensão de Alimentação: Geralmente 24 VCC;

• Podem ser encontrados também em 220 VCA;

• Coloração padrão dos condutores:

• Marrom: Positivo (+ VCC);

• Azul: Negativo ( 0 VCC);

• Preto: Retorno NA (+ VCC ou 0 VCC);

• Branco: Retorno NF;

38

Como ligar um sensor?

• O atuador é definido como o elemento capaz de atuar sobre (modificar) grandezas físicas do sistema no qual está inserido, em resposta a um sinal de comando.

39

Atuadores

40

Atuadores

Atuadores

Digitais Analógicos

Medidores, válvulas proporcionais, mostradores gráficos, acionamento

de motores...

Alarmes, solenóides, sinaleiros, bobinas de relés, contatores...

41

Atuadores pneumáticos

42

Atuadores lineares

43

Válvulas proporcionais

44

renato.scortegagna@unoesc.edu.br