Sumáriojlcurzel/CLP/1 - Sensores Industriais... · SUMÁRIO Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley iii Vantagens e Desvantagens dos Sensores de

Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley i

Sumário

Prefácio

Conceitos Básicos sobre a Aplicação com SensoresO Que é um Sensor? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2

Tecnologias com Contato vs. sem Contato . . . . . . . . . . . . . . 1-2Detecção Discreta vs. Analógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3Especificações/Características dos Sensores . . . . . . . . . . 1-3Padrões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5Certificações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6Seleção de Sensores—Uma Abordagem Metódica . . . . . . . 1-7

Saídas e FiaçãoFontes de Alimentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-2

Fonte Disponível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2Classificações dos Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2Proteção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2Fluxo de Corrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3

Tipos de Saída . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-4Eletromecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-4Estado Sólido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

Fiação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-92 Fios vs. 3 Fios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9

Lógica e Temporização de Saída . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12Atraso na Energização e Desenergização . . . . . . . . . . . . . 2-12Monoestável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13Atraso Monoestável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13Detecção de Movimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Chave Fim de CursoEstrutura da Chave Fim de Curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-2

Componentes Básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2NEMA vs. IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3Invólucros Encaixáveis vs Não Encaixáveis . . . . . . . . . . . . . 3-3Tipos e Função de Atuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5Características e Operação dos Contatos . . . . . . . . . . . . . . 3-7

Vantagens e Desvantagens da Chave Fim de Curso . . . . 3-12Aplicações Típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13

SUMÁRIO

ii Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

Detecção por Proximidade IndutivaEstrututa do Sensor de Proximidade Indutivo . . . . . . . . .4-2

Componentes Básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Estrutura Blindada vs. Não Blindada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Considerações sobre os Alvos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-6Faixa de Detecção vs. Material e Tamanho do Alvo . . . . . . 4-6Efeitos do Material do Alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7Efeitos do Formato e Tipo de Alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Seleção de Materiais Metálicos, Ferrosos e não Ferrosos . 4-8Movimento do Objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9Imunidade ao Campo de Solda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

Vantagens e Desvantagens dos Sensores de Proximidade Indutivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12Aplicações Típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

Detecção por Proximidade CapacitivaEstrutura do Sensor de Proximidade Capacitivo . . . . . . .5-2

Componentes Básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

Estrutura Blindada vs. Não Blindada . . . . . . . . . . . . . . . . .5-3Sonda Blindada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-3Sonda Não Blindada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-3

Considerações sobre os Alvos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-5Constantes Dielétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-5

Considerações Ambientais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-7Vantagens e Desvantagens da Proximidade Capacitiva . .5-8Aplicações Típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-9

Detecção por Proximidade Ultra-sônicaEstrutura do Sensor Ultra-sônico . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-2


Faixa de Detecção e Feixe Eficiente . . . . . . . . . . . . . . . .6-3Distância Sensora Mínima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-3Distância Sensora Máxima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4Feixe Eficiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-4Supressão de Fundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5Considerações sobre Espaçamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5Alinhamento de Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-6

Considerações sobre o Alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-7Tamanho do Alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8Distância do Alvo até o Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

Considerações Ambientais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-9Ruído Ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Pressão do Ar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Temperatura do Ar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-9Turbulência do Ar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Umidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Medidas de Proteção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9

SUMÁRIO

Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley iii

Vantagens e Desvantagens dos Sensores de Proximidade Ultra-sônico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-10Aplicações Típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11

Sensores FotoelétricosEstrutura do Sensor Fotoelétrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-2


Faixas de Detecção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-8Campo de Visão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-8Distância Sensora Máxima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9Distância Sensora Mínima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10Margem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10Histerese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12Tempo de Resposta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12Operação com Luz/no Escuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13

Modos de Detecção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14Feixe Transmitido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16

Obtenção de Feixe Eficiente Ótimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16Alinhamento dos Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17Padrões de Feixe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18

Vantagens e Desvantagens do Feixe Transmitido . . . . .7-19Aplicações Típicas de Feixe Transmitido . . . . . . . . . . . . 7-21Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado . . . . . . . . . 7-22

Retrorefletido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-22Retrorefletido Polarizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-23Alinhamento dos Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-24Padrões de Feixe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-25

Retrorefletivo e Retrorefletivo Polarizado Vantagens e Desvantagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-26Aplicações Típicas com Sensores Retrorefletidos e Retrorefletidos Polarizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-28Difusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29

Difusão de Corte Fino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-30Difusão de Supressão de Fundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31Difusão de Foco Fixo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31Amplo Ângular por Difusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-32Alinhamento dos Sensores de Difusão . . . . . . . . . . . . . . . .7-33

Modelos de Feixe de Supressão de Fundo,Difusão e Corte Fino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-33Vantagens e Desvantagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-34Aplicação Típica de Difusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37Fibra Óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38

Vidro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-39Plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-39

Vantagens e Desvantagens da Fibra Óptica . . . . . . . . . 7-40

SUMÁRIO

iv Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

Aplicações Típicas de Fibra Óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-41Apêndice A—Seleção de Sensores

Seleção da Tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A-1Seleção da Solução de Detecção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-6

Apêndice B—Gabinetes IEC e NEMAGabinetes IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1

Grau de Proteção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1Sumário . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1Classificação do Gabinete IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .B-2Descrições Resumidas dos Requisitos de Teste de Gabinete

IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .B-3

Gabinetes NEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .B-7Especifique o Gabinete Correto para os seus Controles de

Motores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .B-7Critérios de Seleção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-11Descrições Resumidas dos Requisitos de Teste de Gabinete

NEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-11Critérios de Seleção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-14Descrição Resumida dos Requisitos de Teste Padrão

UL 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-15

Apêndice C—Glossário

Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de Detecção de Presença 1

Prefácio

Fundamentos de Detecção de Presença é uma fonte única de informação aplicada a sensores de presença, direcionada aqueles que projetam, implementam, gerenciam, oferecem suporte ou vendem a tecnologia de detecção de presença:

• Projetistas de equipamentos• Engenheiros de controle e aplicação• Engenheiros de produção e qualidade• Técnicos em engenharia e manutenção• Estudantes de engenharia e escolas técnicas• Distribuidores, pessoal de vendas e gerentes

Através da combinação da teoria do sensor básico com exemplos de aplicação, Fundamentos de Detecção de Presença fornece uma compreensão conceitual dessas tecnologias e como elas estão relacionadas aos processos industriais em geral. Enfim, este volume ajuda o usuário a deduzir regras ao tomar decisões em projetos relacionados à detecção de presença.

PREFÁCIO

2 Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de Detecção de Presença 1-1

1

Conceitos Básicos para a Aplicação de Sensores

A indústria luta, de forma contínua, para desenvolver os produtos com maior rapidez e com baixo custo. Através de processos automatizados, os fabricantes podem converter em dinheiro essas metas enquanto mantêm níveis mais altos de qualidade e confiabilidade. A tecnologia de detecção de presença é usada para monitorar, regular e controlar esses processos. Mais especificamente, os sensores de presença ajudam a verificar se os passos mais importantes do processo foram concluídos de acordo com o planejado.

A primeira seção deste capítulo abrange a terminologia e os princípios de operação básicos e comuns a todos os sensores; as demais mostram a metodologia para examinar aplicações em potencial e selecionar o melhor sensor para o trabalho.

Os últimos capítulos irão discutir, em detalhes, as tecnologias que mais prevalecem e suas aplicações:

• Chaves fim de curso (Capítulo 3)• Sensores de proximidade indutivos (Capítulo 4)• Sensores de proximidade capacitivos (Capítulo 5)• Sensores de proximidade ultra-sônicos (Capítulo 6)• Sensores fotoelétricos (Capítulo 7)

CONCEITOS BÁSICOS PARA A APLICAÇÃO DE SENSORES

O que é um sensor?/Tecnologias com Contato vs. Sem Contato

1-2 Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

O que é um sensor?Um sensor é um dispositivo para detecção e sinalização de uma condição de mudança. E o que é uma "condição de mudança"? Normalmente isto é simplesmente a presença ou ausência de um objeto ou material (detecção discreta). Pode também ser uma quantidade mensurável como uma mudança na distância, tamanho ou cor (detecção analógica). Esta informação, ou a saída do sensor, é a base para a monitoração e o controle de um processo de produção.

Tecnologias com Contato vs. Sem ContatoSensores com contato são dispositivos eletromecânicos que detectam mudança através de contato físico direto com o objeto alvo. Os sensores de contato:

• geralmente não requerem alimentação;• podem manusear mais correntes e toleram melhor os distúrbios da linha

de alimentação;• são geralmente mais fáceis de entender e diagnosticar.

Encoders, chaves fim de curso e chaves de segurança são sensores com contato. Os encoders convertem o movimento da máquina em sinais e dados. As chaves fim de curso são usadas quando o objeto alvo pode ter contato físico. As chaves de segurança incorporam atuação resistente a adulteração e contatos de ação de abertura direta para uso como proteções de máquina e paradas de emergência.

Sensores sem contato são dispositivos eletrônicos de estado sólido que criam um campo ou feixe de energia e reagem a distúrbios nesse campo. Algumas características de sensores sem contato:

• nenhum contato físico é requerido;• ausência de partes móveis que podem obstruir, desgastar ou quebrar

(portanto, menos manutenção);• geralmente podem operar com maior rapidez;• maior flexibilidade de aplicação.

Sensores fotoelétricos, indutivos, capacitivos e ultra-sônicos são tecnologias sem contato. Como não há nenhum contato físico, o potencial para desgaste é eliminado, entretanto, há algumas circunstâncias raras onde pode haver interação entre o sensor e o material alvo. Os sensores sem contato podem também estar suscetíveis à energia irradiada por outros dispositivos ou processos.

Um Exemplo Prático Um exemplo de ambos os usos de sensores com contato e sem contato pode ser encontrado em uma linha de pintura. Um sensor com contato pode ser utilizado para contar cada porta assim que ela entra na área de pintura para determinar quantas portas foram enviadas para a área. Conforme as portas são enviadas para a área de secagem, um sensor sem contato conta quantas deixaram a área de pintura e quantas se moveram para a área de secagem. A


O que é um sensor?/Detecção Discreta x Analógica


mudança para um sensor sem contato é feita para que não haja nenhum contato, nenhuma possibilidade de afetar as superfícies recém pintadas.

Detecção Discreta x AnalógicaA detecção discreta responde a pergunta, "O alvo está lá?" o sensor produz um sinal (digital) Ligado/Desligado (ON/OFF) como saída, baseado na presença ou ausência do alvo.

A detecção analógica responde as perguntas "Onde está?" ou "Quanto está lá?" fornecendo uma resposta de saída contínua. A saída é proporcional ao efeito do alvo no sensor, ou em relação a sua posição dentro da faixa de detecção ou a força relativa do sinal que ele retorna ao sensor.

Características/Especificações do SensorAo especificar sensores, é importante entender os termos comuns ou "termos técnicos" associados à tecnologia. Ao mesmo tempo que os termos exatos diferem de fabricante para fabricante, os conceitos são globalmente aceitos dentro do setor.

Distância Sensora Ao colocar um sensor em uma aplicação, a distância sensora nominal e a distância sensora efetiva devem ser avaliadas .

Distância Sensora NominalA distância sensora nominal é a distância de operação nominal para a qual um sensor é projetado. Esta especificação é atingida usando-se um critério padronizado sob condições médias.

Figura 1.1:Distância Sensora Nominal

5mm

152m à 1x


O que é um sensor?/Características/Especificações do Sensor


Distância Sensora EfetivaA distância sensora efetiva é a distância sensora real obtida em uma aplicação instalada. A distância é qualquer ponto entre a distância sensora nominal ideal e o pior caso de distância sensora.

Histerese Histerese ou curso diferencial é a diferença entre os pontos de operação (ligado) e a liberação (desligado) quando o alvo distancia-se da face sensora. Isto é expresso como uma porcentagem da distância sensora. Sem histerese suficiente, um sensor de proximidade irá ligar e desligar continuamente, oscilando enquanto houver vibração excessiva aplicada ao alvo ou sensor. Isto pode também ser ajustado através de um circuito adicional.

Figura 1.2:Histerese

Repetibilidade Repetibilidade é a habilidade do sensor de detectar o mesmo objeto à mesma distância, todas as vezes. Expresso como um percentual da distância sensora nominal, esse número é baseado em uma temperatura ambiente constante e tensão da fonte.

Figura 1.3:Repetibilidade

Objeto

Ponto de Operação Distância x

Ponto de Queda Distânciado Curso

Ligado Desligado

— = % Diferencial

Distância y

Distância y Distância x Distância x

Objeto

% da Repetibilidadeda Distância Sensora


O que é um sensor?/Padrões


Freqüência de Comutação

Freqüência de comutação é o número de operações de comutação por segundo alcançável sob condições padronizadas. Em termos gerais, é a velocidade relativa do sensor.

Figura 1.4:Configuração da Freqüência de Comutação Padronizada

Tempo de Resposta O tempo de resposta de um sensor é o tempo decorrido entre a detecção de um alvo e a mudança do estado do dispositivo de saída (Ligado para Desligado ou Desligado para Ligado). É também o tempo que o dispositivo de saída leva para mudar de estado, uma vez que o alvo não é mais detectado pelo sensor.

O tempo de resposta requerido para uma aplicação em particular é uma função entre o tamanho do alvo e a velocidade pela qual ele passa pelo sensor.

PadrõesUm fabricante de controle industrial possui controle limitado ou nenhum controle sobre os seguintes fatores que são vitais à uma instalação segura.

• Condições ambientais• Projeto do sistema• Seleção e aplicação do equipamento• Instalação• Práticas de operação• Manutenção

Os Sensores de Presença e Chaves, bem como todo equipamento elétrico, devem ser instalados de acordo com os padrões da NEC (National Electrical Codes). Três organizações padrões principais se desenvolveram a partir da NEC:

• CENELEC - European Committee for Electrotechnical Standardization• IEC - International Eletrotechnical Commission• NEMA - National Electrical Manufacturers Association

Sn

2 x m

m

m 2

Chave de Proximidade

Direção doMovimento

Material não magnético e não Condutivo

Alvos de Ferroou Aço


O que é um sensor?/Certificações


Geralmente, o mercado europeu segue as especificações do CENELEC, enquanto as instalações na América do Norte seguem os padrões NEMA. O IEC cobre os padrões em escala internacional.

CertificaçõesMuitos fabricantes de sensores voluntariamente submetem seus projetos de produtos para teste e aprovação por órgãos de certificação. Em outros casos, o fabricante está autorizado a se auto-certificar de que seus projetos estão em conformidade com os padrões aplicáveis. Ainda que normalmente não seja requerido para uso geral nos Estados Unidos, você pode ser solicitado a usar dispositivos devidamente aprovados para equipamentos em alguns clientes ou para exportação.

Os produtos dos fabricantes que tenham a marca de um órgão terão uma lista de arquivo, permitindo que o cliente ou inspetor verifique a conformidade. É importante destacar que é o projeto de um produto que recebe aprovação ou certificação, e não o próprio produto físico.

Entidades Certificadoras: UL (Underwriters Laboratories) e CSA (Canadian Safety Authority)

Esses órgãos norte americanos primeiramente executam testes para ajudar a assegurar que os produtos foram fabricados de acordo com os requerimentos impostos e, quando utilizados de acordo, não oferecem risco de choque ou incêndio ao usuário.

FM (Factory Mutual) Factory Mutual é um órgão norte americano preocupado em verificar se os produtos para uso em áreas classificadas (áreas com atmosfera potencialmente explosiva) estão de acordo com práticas para segurança intrínseca. Essas práticas ajudam a assegurar que um dispositivo fabricado de acordo com os requerimentos impostos e usado como parte de um sistema aprovado mantenha os níveis de energia abaixo do que poderia causar uma explosão. O arquivo para cada produto inclui um diagrama de conexão autorizada.

Comunidade Européia (CE)

Esses requerimentos afetam quase todas as fases do projeto, construção, material, uso e até descarte de um produto. Os produtos sem a marca CE não têm autorização para serem comercializados na Comunidade Européia. Para sensores, a CE aborda a compatibilidade eletromagnética. A marca CE em um sensor indica que o sensor, até um certo nível, não irá interferir ou ser afetado por outros dispositivos eletrônicos.




Seleção de um Sensor - Uma Abordagem Metódica Dentro de cada sistema há muitas operações ou processos: fabricação, montagem, embalagem, pintura, manuseio de material. Cada um pode ser dividido em eventos menores como contagem, indexação, ejeção, pulverização, preenchimento e transporte. Um sensor pode ser valioso para detectar as condições de mudança associadas com uma ação ou evento.

Determine Onde um Sensor Pode ser Necessário

Esse processo envolve a identificação de operações chaves dentro do sistema e a definição de áreas de foco onde as condições devam ser verificadas.

Identifique as FunçõesIdentifique o que o sistema faz ou o que você quer que ele faça. É necessário contar produtos? Classificar? Verificar a qualidade? Determinar a direção das peças? Especificamente:

• Quais condições devem ser atendidas para que cada função ocorra?• Que retorno é requerido durante cada função?• Quais condições devem ser atendidas após cada função para verificar se a

mesma ocorreu da forma adequada?

Identifique a Área de FocoFocalize uma área onde a ação esteja ocorrendo. Dentro dessa área, você geralmente irá encontrar uma peça e um mecanismo que atua sobre ela. Investigue ambos para determinar o que é requerido para que a função seja devidamente executada.

• Verificação da peça - Existem características ou componentes da peça que devem estar presentes ou em uma direção em particular? Qual a possibilidade de que a própria peça seja direcionada ou danificada de tal modo que poderia afetar adversamente o processo?

• Verificação do mecanismo - O mecanismo ou a peça são controlados por sistemas separados que poderiam colidir, caso um estivesse presente sem que o outro fosse retirado? Um componente em particular é propício a quebra ou desgaste?

Figura 1.5:Operação de Envasamento

Operação de Envasamento

Função deCoroamento

Foco = Tampa na Garrafa(Verificar a Operação)

Aplicação: Detectar tampade metal em garrafa que estásem a mesma, em um ambienteúmido.

Foco = Bordas da Garrafa(Estabelecer Alinhamento

e Prontidão da Peça)

Foco = Tampa no Alimentador(Peça Pronta)

Aplicação: Detectar garrafasem tampa em um trilhometálico, em um ambienteúmido.

Aplicação: Detectar tampa metálicana guia de plástico (alimentador)em um ambiente úmido.




Determine se um Sensor Deve ser Aplicado

Você agora deverá decidir a importância de cada uma das áreas que você identificou no processo. Quanto mais alto o nível de automação, mais importante se torna a execução correta dessas funções. Especificamente, você deve perguntar:

• Qual o impacto do dano ou perda?• Qual a probabilidade disto ocorrer?• Quanto isto é crítico para a integridade do processo?

Se a resposta para qualquer uma dessas perguntas for "elevado", você deve considerar a utilização de um sensor para monitorar uma condição que, se presente, possa facilitar uma parada no sistema.

O próximo passo é definir quais as funções de detecção que necessitam ser atingidas e qual a melhor localização para obtê-las. Você está tentando determinar obstruções no sistema, limites altos/baixos, classificação, detecção de velocidade ou posicionamento de uma peça? Isto determina a localização do sensor e focaliza limitações físicas específicas. Agora é importante também considerar o seguinte:

• "Existem considerações de segurança ou de economia?" Se a falha na detecção de uma condição puder resultar em uma pessoa sendo machucada ou morta, ou se a falha puder resultar em uma perda financeira significante, você deve indicar que o item seja considerado com cuidado por um especialista nesse tipo de aplicação.

• "Este é o melhor local para executar a função de detecção?" Geralmente, em uma seqüência de operações, é o resultado final que nos preocupa. Em muitos casos, a monitoração desse resultado final pode fornecer indicação de que as ações anteriores ocorreram corretamente. Em outras operações, o meio ambiente ou restrições de espaço podem nos impedir de executar a função de detecção na área de foco, mas nós podemos executá-la com mais confiabilidade enquanto a peça estiver em trânsito ou em uma função anterior.

Defina a AplicaçãoVocê identificou uma aplicação que pode ser beneficiada através da implementação de um sensor para detectar uma condição de mudança. Tendo isto em mente, você deve agora determinar:

• alimentação disponível;• requerimentos de Saída/Carga;• características do alvo;• condições ambientais.




Identifique as Fontes de AlimentaçãoQual a alimentação disponível para o ponto de aplicação - CC ou CA?

Baseado na tensão comumente disponível em campo, os sensores são geralmente designados para se enquadrar em uma das quatro faixas de tensão:

• 10-30 Vcc• 20-130 Vca• 90-250 Vca• 20-250 Vca/cc

Os sensores CA e as chaves podem receber alimentação diretamente da rede ou de uma fonte filtrada, eliminando a necessidade de uma fonte de alimentação separada. Os métodos de conexão e os dispositivos de CA são considerados como sendo mais robustos.

Os sensores CC necessitam de uma fonte separada para isolar a parte CC do sinal CA. Entretanto, com tensões tipicamente inferiores a 30V, a CC é considerada mais segura que a CA. Os sensores CC estão disponíveis nas versões de corrente source e corrente sink. Os sensores de corrente source fornecem alimentação para a carga que deve se referir ao aterramento ou à fonte negativa da fonte de alimentação. Os sensores de corrente sink fornecem aterramento para a carga que deve se referir à tensão positiva que compartilha o mesmo aterramento.

Vários fabricantes oferecem dispositivos CA /CC que operam com uma ampla faixa de tensões de qualquer fonte de alimentação. Esses sensores oferecem a conveniência de serem estocados, pois podem operar em várias aplicações com diferentes fontes de alimentação.

Como prática geral, você pode especificar que as suas chaves ou sensores sejam alimentados por uma fonte estável livre de ruído. Geralmente, isto envolve especificar uma linha isolada ou uma fonte separada para alimentar as chaves e os sensores e estar de acordo com as classificações.

Identifique os Requerimentos de CargaO sensor estará afetando o quê? Em outras palavras, que dispositivo o sensor vai controlar diretamente e quais são as suas características? Os componentes elétricos em série entre a saída do sensor e alimentação ou aterramento constituem o que é denominado como carga de entrada do dispositivo e carga de saída para o sensor. Essa carga converte os sinais elétricos da saída do sensor em som elétrico, mecânico ou fonte de luz que inicia uma mudança dentro do dispositivo afetado. Características chaves dos três tipos dos elementos do circuito que podem ser encontrados nessa carga:

• Os elementos resistivos constituem um tipo ideal de carga , dissipando potência em proporções diretas com a tensão aplicada.

• Elementos capacitivos são reativos e podem aparentar um curto circuito quando ligados na primeira vez.




• Elementos indutivos como bobinas a relé e solenóides são também elementos reativos que podem criar transientes de alta tensão ao serem desligados abruptamente.

O sensor precisa condicionar a saída a fim de que seja útil para o dispositivo com o qual ela faz interface? Se o evento que estamos detectando é extremamente rápido, pode ser necessário para o sensor ou um circuito de condicionamento fornecer um pulso de saída mais longo que a duração do evento. Em outros casos, como quando a função de detecção e a ação que ele inicia ocorre em dois lugares diferentes no sistema, o sinal de saída pode precisar ser comutado por um intervalo de tempo.

Determine as Propriedades Físicas do Que Você Está Detectando

Para qualquer função de detecção, você deve identificar o item que você quer detectar (alvo); isto pode ser um objeto inteiro ou uma característica desse objeto. Você deve também determinar as variáveis associadas ao alvo - presença, posição, direção etc. - e como essas variáveis afetam o processo. Finalmente, devemos considerar condições ambientais e seus efeitos; assegurar que os arredores não contêm fatores que afetam a tecnologia é um grande aspecto de confiabilidade da aplicação.

Considerações sobre o AlvoPropriedades do Alvo - tamanho, material, cor, opacidade etc. - determinarão o uso de uma tecnologia específica e definirão limitações dentro dessa tecnologia. Por exemplo, sensores indutivos somente detectarão alvos metálicos. Entretanto, o tamanho e o material do alvo afetam a faixa e a velocidade de detecção. Mais considerações sobre o alvo em tecnologias de detecção específicas podem ser encontradas nos capítulos respectivos neste manual.




Identifique as Influências Ambientais Há características do alvo, fundo e arredores, que influenciam a habilidade para diferenciar um do outro. Idealmente, a condição de mudança do alvo que você está tentando detectar deve ser única a partir dos fatores relativos ao fundo e aos arredores. Por exemplo, para detectar mudanças nas cores, devemos utilizar luz. Um sensor que utiliza luz para detectar mudanças ( um sensor fotoelétrico) nas cores do nosso alvo pode ter problemas para visualizar o alvo se os arredores estiverem muito opacos para transmitir a luz ou se o fundo refletir mais luz que o alvo.

Seleção do Sensor Agora que você documentou a aplicação e entendeu o que deve ser detectado, nossa discussão pode ser direcionada para a seleção do sensor. Este é um processo para determinar qual tecnologia ou tecnologias melhor utilizam as características diferenciadas mais fortes da condição de mudança ao mesmo tempo em que seja a menos afetada pelas condições do fundo e dos arredores. Raramente há uma única solução, cada tecnologia tem pontos fortes e pontos fracos que a tornam uma boa ou má escolha para uma determinada aplicação. Isto ajuda a visualizar o sistema geral e gradualmente estreitar o seu foco para processos específicos. Determine como um sensor pode melhorar esse processo e como ele se relaciona com o sistema geral. A informação resultante dessa abordagem pode então ser comparada às informações dos tipos de sensores disponíveis para determinar o melhor produto para a aplicação. Por fim, a solução escolhida tem melhor adequação em termos de desempenho, confiabilidade, disponibilidade e custo.

Tabela 1.1: Alvo e Ambiente

Alvo Fundo Arredores

Massa

Forma

Integridade Estrutural

Tamanho Proximidade ao Alvo

Material Material Material

Opacidade Propriedades Emissivas Umidade

Propriedades Refletidas Propriedades Refletidas Propriedades Transmissíveis

Cor Cor Luz

Temperatura

Interferência Eletromagnética

Ruído

Sistemático

Possibilidade de Acesso, Proximidade ao Sensor, Tempo, Quantidade Exposta





2

Saídas e Fiação

As conexões entre os sensores, fonte de alimentação e dispositivos de carga são geralmente denominadas circuito elétrico de interface. Cada elemento é vital à confiabilidade de uma aplicação.

Figura 2.1:Circuito Elétrico de Interface Básico

Uma interface confiável combina todos os requerimentos de todos os dispositivos na aplicação e antecipa aqueles referentes ao ambiente no qual é aplicada. A fonte de alimentação oferece um nível de tensão e corrente para o circuito que é compartilhado por seus dispositivos. Uma vez que a alimentação é compartilhada, você deve considerar que cada dispositivo irá obter a alimentação de que necessita para operar de forma confiável. Isto se torna muito importante quando sensores múltiplos e/ou cargas são conectados a uma fonte CC de baixa tensão. Isto também envolve assegurar que nenhum dispositivo receba muita corrente; a maioria dos sensores apresenta falhas devido à instalação imprópria, sendo que o problema mais comum é uma conexão direta da saída do sensor com a fonte de alimentação ou linha CA.

Fonte deAlimentação

Sensor Carga

Circuitoda Interface

SAÍDAS E FIAÇÃO

Fontes de Alimentação/Alimentação Disponível


Fontes de AlimentaçãoPor uma questão de prática, você deve especificar que as suas chaves ou sensores sejam alimentados por uma fonte de alimentação estável, livre de ruído (ruído, nesse caso, é a energia indesejável induzida ao sistema por outros dispositivos ou campos elétricos). Geralmente, isto envolve a especificação de uma linha isolada ou fonte separada para alimentar as chaves e os sensores, de acordo com as classificações da fonte. Ao mesmo tempo, é também uma boa prática especificar sensores que incorporam um grau de proteção para eventos potenciais da linha de alimentação, ex. curtos circuitos e sobrecargas.

Alimentação DisponívelQuatro tensões estão geralmente disponíveis para alimentar os sensores industriais:

• 12 Vcc• 24 Vcc• 120 Vca• 240 Vca

Classificações dos SensoresOs sensores industriais são geralmente projetados para operar dentro de uma das quatro classificações de tensão:

• 10-30 Vcc• 20-130 Vca• 90-250 Vca• 20-250 Vca/cc

Os sensores CA e as chaves podem receber alimentação diretamente de uma linha de alimentação ou uma fonte filtrada, ajudando a eliminar a necessidade de uma fonte de alimentação separada.

A maioria dos sensores CC necessitam de uma fonte separada que isole a parte CC do sinal da linha CA.

ProteçãoIndependente de CA ou CC, a boa prática determina que a alimentação de um sensor deve ser proveniente de uma fonte separada e filtrada, sendo que a linha deve ser protegida com um fusível próprio a sua classificação. Isto irá proteger a fonte de alimentação e a fiação, mas fornecerá pouca proteção para os dispositivos de estado sólido e os sensores do circuito.

SAÍDAS E FIAÇÃO

Fontes de Alimentação/Fluxo de Corrente


Mesmo os fusíveis de ação rápida e a maioria dos circuitos eletrônicos de limitação de corrente são muito lentos para proteger o sensor de danos, em caso de:

Curto-circuito/ Sobrecarga - percurso de corrente em curto (portanto menos resistente) permite que uma corrente excessiva atinja o dispositivo.

Polaridade Reversa - fiações positiva e negativa não são conectadas aos seus respectivos terminais.

Se esses eventos foram previstos, especifique um sensor com proteção incorporada contra polaridade reversa, curto-circuito e sobrecarga.

Fluxo de CorrenteO consumo típico de alimentação para cada tipo de sensor:

• Fotoelétrico 35mA• Ultra-sônico 70mA• Indutivo 15mA• Capacitivo 15mA

SAÍDAS E FIAÇÃO

Tipos de Saída/Eletromecânica


Tipos de SaídaAs configurações de saída posicionam-se em duas categorias: eletromecânica e estado sólido.

Eletromecânica

• Relé• Chave

Estado Sólido ou Eletrônico

• Transistor• Transistor FET• Triac• Analógico• Rede ou Barramento

O tipo de saída escolhido dependerá da interface da sua aplicação e os tipos de saída disponíveis para os sensores com os quais você está trabalhando.

EletromecânicaUm relé eletromecânico (ou "contato seco") é atuado pela energização da fiação de uma bobina a qual atrai magneticamente uma armadura para abrir e fechar um circuito fisicamente. Quando o circuito está aberto, nenhuma alimentação é conduzida através dos contatos. Quando o circuito está fechado, a alimentação é conduzida para a carga com praticamente nenhuma queda de tensão. Um relé com contato aberto em estado de repouso ( ou desenergizado) é considerado Normalmente Aberto (N.A.), enquanto um relé com um contato fechado em estado de repouso é considerado Normalmente Fechado (N.F.)

Devido à isolação elétrica da fonte de alimentação do sensor, e devido à falta de corrente de fuga (corrente indesejável presente no estado "desligado"), relés de fontes múltiplas podem prontamente ser conectados em série e/ou em paralelo para comutar cargas CA ou CC.

Figura 2.2:Circuitos Eletromecânicos

SPST

SPDT(1 Forma C)

DPDT(2 Forma C)

N.F.

N.F.

N.A.

N.F.

N.A.

N.F.

N.A.

SAÍDAS E FIAÇÃO

Tipos de Saída/Estado Sólido


Existem várias distribuições diferentes de contatos disponíveis:

• SPST - Chave de pólo único de uma posição• SPDT - Chave de pólo único de duas posições (1 forma C)• DPDT - Chave bipolar de duas posições (2 forma C)

Uma vez que os relés são mecânicos até certo ponto, eles sucumbem ao desgaste; portanto eles possuem uma vida útil limitada. Em baixa energia, a oxidação do contato pode também causar a degeneração dos contatos. Os tempos de resposta dos relés são geralmente de 15 a 25ms, muito mais lento que a maioria das saídas de estado sólido.

Estado SólidoAs saídas de estado sólido devem ser consideradas para as aplicações que requerem chaveamento freqüente ou de baixa tensão em baixas correntes.

Uma chave de estado sólido é puramente eletrônica - não possui partes móveis.

Transistores NPN/PNP

Os transistores são geralmente dispositivos de saída de estado sólido para sensores CC de baixa tensão. Constituídos de um chip cristalino (geralmente silicone) e três contatos, um transistor amplifica ou alterna a corrente eletronicamente. Os transistores padrões estão disponíveis em dois tipos: NPN e PNP.

Para a saída do transistor NPN, a carga deve estar conectada entre a saída do sensor e a conexão de alimentação positiva (+). É também conhecido como uma saída sinking.

Figura 2.3:Transistor NPN

-

Saída

+

Carga

SAÍDAS E FIAÇÃO



A saída do transistor PNP é considerada uma saída sourcing. A carga deve estar conectada entre a saída do sensor e a conexão de alimentação negativa (-).

Figura 2.4:Transistor PNP

Os transistores exibem corrente de fuga muito baixa (medida em µA) e corrente de comutação relativamente alta (tipicamente 100mA) para facilitar a interface com a maioria das cargas CC. Os tempos de resposta dos sensores com saída a transistor podem variar de 2ms até 30µs. Entretanto, os transistores NPN e PNP são capazes apenas de comutar cargas CC.

Transistor FET O transistor FET é um dispositivo de estado sólido com quase nenhuma corrente de fuga, o que fornece rápida comutação de alimentação CA ou CC. Também requer uma pequena quantidade de corrente para mudar de estado de 30µA. Como resultado, os FETs são geralmente mais caros que as saídas a transistor padrões.

Figura 2.5:NFET

As saídas FET podem ser conectadas em paralelo como os contato de relés eletromecânicos.

Transistor MOSFET de Alimentação

Um MOSFET de alimentação (Transistor de Efeito de Campo semicondutor de metal óxido) tem como benefício pouca corrente de fuga e tempo de resposta rápido, assim como um FET com capacidade para comutação de alta corrente; as saídas MOSFET de alimentação podem comutar até 500mA de corrente.

+

Saída

—

Carga

+

—

SAÍDAS E FIAÇÃO



TRIAC Um TRIAC é um dispositivo de saída de estado sólido projetado, apenas, para comutação CA; em termos mais simples, é o equivalente CA de um transistor. Os TRIACs oferecem alta corrente de comutação e baixa queda de tensão, o que os torna adequados para conexão em grandes contatores e solenóides.

Os TRIACs exibem maior corrente de fuga do que os FETs e os MOSFETs de alimentação. A corrente de fuga pode exceder 1mA, o que torna os TRIACs inadequados aos dispositivos de entrada para controladores programáveis e outras entradas de estado sólido. Uma vez que um TRIAC é acionado, ele permanece ligado durante o período em que a corrente está presente, impedindo que os dispositivos sejam eletronicamente protegidos contra curtos-circuitos. Um cruzamento zero de uma onda de sinal de alimentação CA de 50/60Hz é necessário para desativar um circuito TRIAC. Para a maioria das aplicações, entretanto, os MOSFETs de alimentação oferecem melhores características de saída.

Figura 2.6:TRIAC

Figura 2.7:TRIAC - Cruzamento Zero

Saída Analógica Os sensores de saída analógica oferecem uma saída de tensão ou de corrente proporcional, ou inversamente proporcional, ao sinal detectado pelo sensor.

Uma vez que os sensores analógicos permitem detecção simultânea de diversos fatores, eles são usados ocasionalmente em aplicações de detecção discreta onde um sensor deverá desempenhar diversas funções. Um exemplo disto é a detecção e classificação de embalagens de cores claras e escuras.

Figura 2.8:Resposta Analógica

CA

CA

Saída

0Tensão CA

+

60 Hertz

Inclinação Positiva

Corrente(mA)

Inclinação Negativa

Distância (m)

4

4 5321

20

SAÍDAS E FIAÇÃO



Rede/Barramento Em um esforço para reduzir a fiação do sistema, a rede de sensores está crescendo em popularidade. A conexão em rede permite que detectores compatíveis sejam diretamente conectados a um único cabo de suporte principal o qual, por sua vez, realizará interface com um controlador. Esses sensores incorporam um chip de interface de barramento/rede (circuito integrado) e firmware que permite a eles receber alimentação e estabelecer comunicação em linhas comuns. O custo dos componentes é geralmente alto, mas a fiação e depuração são simplificados.

Tabela 2.1: Pontos Fortes e Fracos das Saídas

Tipo de Saída Pontos Fortes Pontos Fracos

Relé Eletromecânico Comutação CA ou CC

• A saída é eletricamente isolada da fonte de alimentação

• Conexões fáceis em série e/ou em paralelo com as saídas dos sensores

• Alta corrente de comutação

• Não é possível proteger contra curtos-circuitos

• Vida útil finita• Lenta

FET Comutação CA ou CC

• Corrente de fuga muito baixa

• Velocidade rápida de comutação

• Saída de corrente baixa

MOSFET de Alimentação Comutação CA ou CC


• Velocidade rápida de comutação

• Saída de corrente moderadamente alta

TRIAC Comutação CA

• Corrente de saída alta • Não é possível proteger contra curtos-circuitos

• Corrente de fuga relativamente alta

• Comutação lenta na saída

Transistor NPN ou PNP Comutação CC


• Rápida velocidade de comutação

• Não é possível comutação de CA

SAÍDAS E FIAÇÃO

Fiação/2 Fios vs. 3 Fios


Fiação

2 Fios vs. 3 FiosOs sensores podem ser divididos de acordo com suas configurações de fiação. As mais comuns são 2 fios e 3 fios. Os dispositivos de 2 fios são projetados para conexão em série com a carga. Em uma configuração de 3 fios, dois dos três condutores fornecem alimentação enquanto que o terceiro comuta a carga. Ambos os tipos podem ser conectados de forma estratégica, com configurações em série ou em paralelo, para conservar as entradas ou desempenhar a lógica.

Conexão dos Sensores de 2 fios em Série ou Paralelo

Os sensores de 2 fios são os dispositivos mais fáceis de se fazer a fiação, mas podem retardar o desempenho de todo o sistema. Os sensores de 2 fios requerem alimentação da mesma linha onde estão ligados (switching), isto, combinado com suas quedas características de alta de tensão, geralmente limita o número prático que pode ser conectado aos dois. Além disso, uma vez que cada dispositivo fornece alimentação ao dispositivo subsequente, o tempo de resposta é igual à soma do número de vezes que cada dispositivo é ligado.

Figura 2.9:Conexão em Série de Saídas de 2 Fios

Figura 2.10:Conexão em Paralelo de Saídas de 2 Fios

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

+V

Carga

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

+V

Carga

SAÍDAS E FIAÇÃO



Conexão das Saídas a Relé em Série ou em Paralelo

Para simplificar a fiação das saídas a relé, recomenda-se separar a fiação de saída da fiação de alimentação. Em cada configuração, você irá instalar a fiação em paralelo, estando portanto livre para conectar as saídas na configuração desejada.

Figura 2.11:Conexão em Série das Saídas a Relé

Figura 2.12:Conexão em Paralelo das Saídas a Relé

Conexão das Saídas de 3 Fios em Paralelo

Os sensores com saídas a transistor NPN ou PNP devem ter fiação em paralelo. A baixa corrente de fuga das saídas a transistor permite que um determinado número de dispositivos seja conectado junto antes que a corrente de fuga se torne um problema. Todos os dispositivos devem ter a mesma configuração de saída.

Figura 2.13:Conexão em Paralelo das Saídas de 3 Fios

Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3

+V

T1 T2


+V

T1

T2


+V

Saída

SAÍDAS E FIAÇÃO



Conexão das Saídas NPN de 3 Fios em Série

A conexão em série de dispositivos de saída NPN de 3 fios requer que cada dispositivo na série forneça alimentação negativa ao próximo dispositivo sendo que o último dispositivo na série fornecerá alimentação negativa à carga. Uma vez que cada dispositivo fornece alimentação para o próximo, o tempo de resposta é igual ao tempo de resposta do primeiro sensor mais a soma do número de vezes de acionamento dos outros. A saída de cada sensor deve ser capaz de fornecer as correntes de pico de carga para os sensores subsequentes mais a corrente de carga. Para superar a capacitância da fonte interna dos sensores subsequentes, é necessário em algumas vezes um resistor de valor baixo (10 ohm) conectado em série com cada um.

Figura 2.14:Conexão em Série das Saídas a Transistor NPN

Conexão das Saídas PNP de 3 Fios em Série

A conexão em série de dispositivos de saída PNP com 3 fios requer que cada dispositivo na série forneça alimentação para o próximo dispositivo sendo que o último dispositivo na série fornecerá alimentação para a carga. Uma vez que cada dispositivo fornece alimentação para o próximo, o tempo de resposta é igual ao tempo de resposta do primeiro sensor mais a soma do número de vezes de acionamento dos outros. A saída de cada sensor deve ser capaz de fornecer as correntes de pico de carga para os sensores subsequentes mais a corrente de carga. Para superar a capacitância de fonte interna dos sensores subsequentes, é necessário algumas vezes um resistor de valor baixo (10 ohm) conectado em série com cada um.

Figura 2.15:Conexão em Série das Saídas a Transistor PNP

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

+V

+V

Carga

+V

+V

Sensor 3

Sensor 2

Sensor 1

Carga

+V

SAÍDAS E FIAÇÃO

Lógica e Temporização de Saída/Atraso na Energização e Desenergização


Lógica e Temporização de Saída Algumas funções especiais dos sensores podem ser incorporadas, do contrário, essas capacidades avançadas estarão disponíveis como cartões ou módulos separados. Os sensores fotoelétricos são de alguma forma únicos entre os sensores de presença porque muitos oferecem funções lógicas ou de temporização integral. Além disso, os sensores para aplicações especializadas como detecção de movimento ou velocidade zero podem vir junto com a temporização e a lógica pré-configurada para a aplicação.

Atraso na Energização e DesenergizaçãoOs atrasos na energização e desenergização são os modos mais comuns de temporização.

Um temporizador de atraso na energização vai retardar a operação de uma saída depois que o alvo é detectado.

Um temporizador de atraso na desenergização vai retardar a operação de uma saída depois que o alvo não for mais detectado.

O tempo de atraso da maioria dos sensores é ajustável desde menos que um segundo até dez segundos ou mais.

Alguns sensores de alta velocidade (menos que 1ms de tempo de resposta) contêm um tempo de atraso na desenergização de 50ms selecionável. Esse "prolongador de pulso" é útil quando for necessário reduzir o tempo de resposta de desenergização para permitir que um CLP mais lento ou outra lógica da máquina possa responder ao movimento de materiais em aplicações de alta velocidade.

Figura 2.16:Atraso na Energização e Desenergização

Saída

Energizada

Desenergizada

Atraso naDesenergização

AlvoDetectado

Perdido

Saída

Energizada

Desenergizada

AlvoDetectado

Perdido

t = tempo, ajustado pelo usuário

Atraso naEnergização

SAÍDAS E FIAÇÃO

Lógica e Temporização de Saída/Monoestável Atrasado


MonoestávelA lógica monoestável fornece uma saída de pulso único independentemente da velocidade na qual um alvo passa pelo sensor. O comprimento do pulso é ajustável.

Uma operação monoestável pode fornecer soluções diferentes de aplicação:

• Em operações de alta velocidade - cada vez que um alvo passa pelo sensor, ele fornece um pulso que é suficientemente longo para permitir a resposta de outra lógica mais lenta.

• Em operações de baixa velocidade - fornece um breve pulso cada vez que o alvo passa pelo sensor para disparar um solenóide ou outro dispositivo de impulso.

• Fornece um sinal de borda de subida, independentemente do comprimento do alvo.

• Fornece um sinal de borda de subida, independentemente do comprimento do alvo.

Figura 2.17:Temporização Monoestável

Monoestável AtrasadoA lógica de monoestável atrasado acrescenta um atraso de tempo ajustável antes do pulso de saída monoestável acontecer.

Figura 2.18:Temporização Monoestável Atrasada

AlvoDetectado

Perdido

SaídaEnergizada

Desenergizada

t = tempo, ajustado pelo usuário

AlvoDetectado

Perdido

SaídaEnergizada

Desenergizada

SAÍDAS E FIAÇÃO

Lógica e Temporização de Saída/Detecção de Movimento


Detecção de MovimentoA lógica de detecção de movimento fornece uma capacidade única para detectar o movimento contínuo dos alvos. O sensor fornecerá uma saída se não detectar o movimento de alvos sucessivos dentro do tempo de atraso ajustável.

A lógica de detecção de movimento é útil para detectar uma obstrução ou anulação em aplicações de manuseio de materiais.

Figura 2.19:Lógica de Detecção de Movimento

AlvoDetectado

Perdido

SaídaEnergizada

Desenergizada


3

Chaves Fim de Curso

Uma chave fim de curso é um dispositivo eletromecânico que consiste de um atuador mecanicamente conectado a um conjunto de contatos. Quando um objeto entra em contato com o atuador, o dispositivo faz com que os contatos façam ou desfaçam uma conexão elétrica.

As chaves fim de curso são utilizadas numa variedade de aplicações e ambientes devido à robustez, fácil instalação e confiabilidade de operação. Podem determinar a presença ou ausência, passagem, posicionamento e término do curso de um objeto, por isso o nome de "chave fim de curso".

CHAVES FIM DE CURSO

Estrutura da Chave Fim de Curso/Componentes Básicos


Estrutura da Chave Fim de CursoAs chaves fim de curso são projetadas em dois tipos de corpo: encaixáveis e não-encaixáveis. As diferenças e vantagens de cada um são mais bem explicadas na página 3-3. Os subconjuntos que formam uma chave fim de curso estão descritos abaixo.

Figura 3.1:Estrutura da Chave Fim de Curso

1

Componentes Básicos

Atuador O atuador é a parte da chave que entra em contato com o objeto a ser detectado.

Cabeçote O cabeçote aloja o mecanismo que transforma o movimento do atuador em movimento de contato. Quando o atuador é deslocado como se deve, o mecanismo faz funcionar os contatos da chave.

Bloco de Contato O bloco de contato aloja os elementos do contato elétrico da chave. Geralmente, apresenta de 2 a 4 pares de contatos.

Bloco Terminal O bloco terminal contém terminações com parafusos. Aqui é onde a conexão elétrica (fiação) entre a chave e o restante do circuito de controle acontece.

Corpo da Chave O corpo da chave aloja o bloco de contato em um interruptor de corpo encaixável. Aloja uma combinação de bloco de contato e bloco terminal no interruptor de corpo não-encaixável.

Base A base aloja o bloco terminal em um interruptor de corpo encaixável. Os interruptores de corpo não-encaixável não possuem uma base separada.

Atuador

Bloco deContato

Corpoda Chave

BlocoTerminal

Base

Bloco deContato/Terminal

Atuador

Corpoda Chave

Cabeçote Cabeçote

Encaixável Não-Encaixável

CHAVES FIM DE CURSO

Estrutura da Chave Fim de Curso/NEMA vs. IEC


NEMA vs. IECOs painéis e contatos para uma chave fim de curso estão estruturados e classificados com base em padrões desenvolvidos por comitês tais como a IEC - International Electrotechnical Commission (Comissão Internacional Eletrotécnica) ou a NEMA - National Electrical Manufacturers Association (Associação Nacional de Fabricantes de Material Elétrico). Os estilos de chaves NEMA e IEC diferem em muitos aspectos, incluindo tamanho do corpo, vida mecânica, durabilidade, material típico do invólucro e padrão de furos de montagem. O estilo das chaves NEMA geralmente é apresentado como sendo mais robusto e tendo uma vida mais longa de funcionamento enquanto o estilo "internacional" dos produtos IEC se caracteriza por tamanhos mais compactos e menos dispendiosos. Os padrões e suas diferenças estão mais detalhados no capítulo Conceitos Básicos para a Aplicação de Sensores, na página1-1.

Invólucros Encaixáveis vs. Não-encaixáveisUma chave fim de curso estilo NEMA pode ser instalada num invólucro encaixável ou não-encaixável.

Invólucros Não-Encaixáveis

Os primeiros invólucros desenvolvidos foram o de tipo não-encaixáveis. São caixas com coberturas separadas. A vedação entre o cabeçote, corpo e cobertura é mantida por uma junta de anel e uma junta plana. As chaves fim de curso não-encaixáveis são oferecidas numa vasta gama de estilos conforme as especificações IEC ou NEMA.

Figura 3.2:Invólucros Não-Encaixáveis

Cobertura

Junta

CHAVES FIM DE CURSO

Estrutura da Chave Fim de Curso/Invólucros Encaixáveis vs. Não-encaixáveis


Invólucros Encaixáveis

Foram desenvolvidos para facilitar a substituição de uma chave, se necessário. Ao contrário do conceito de caixa e cobertura, esses invólucros se dividem na metade para permitir o acesso ao bloco terminal para a fiação. Um conjunto de pinos no corpo da chave se "conecta" em soquetes na base para estabelecer a conexão elétrica entre o bloco de contato e o bloco terminal.

A base do encaixável aloja a fiação elétrica e é montada na instalação inicial. Como não possui partes móveis que possam quebrar ou sofrer desgastes, a base raramente precisa ser substituída. Se a chave for danificada ou sofrer desgaste, o corpo da chave com cabeçote é removido, um novo corpo da chave com cabeçote é conectado à base e a chave está pronta para funcionamento. Uma nova fiação não é necessária.

Um anel fornece a vedação entre o cabeçote de operação e a cobertura da chave enquanto uma junta customizada protege o corpo da chave contra a entrada de óleo, poeira e líquidos refrigerantes.

Figura 3.3:Invólucro Encaixável

Os invólucros encaixáveis apresentam-se em uma gama de estilos, conforme as especificações da NEMA.

Os benefícios do projeto do invólucro encaixável incluem:

• Instalação sem remoção da cobertura (a remoção da cobertura é exigida para alguns estilos de não-encaixáveis)

• Não há partes móveis localizadas na base• Tempo de parada reduzido porque o cabeçote e o corpo podem ser

substituídos rapidamente sem afetar a fiação na base.

Pinos

Junta

CHAVES FIM DE CURSO

Estrutura da Chave Fim de Curso/Tipos e Funções de Atuadores


Tipos e Funções de AtuadoresQuando não há força ou torque aplicados ao atuador, significa que o mesmo está na posição de repouso. A posição para a qual o atuador deve ser movido com o objetivo de operar os contatos é chamada de ponto de desarme ou posição operacional. Quando o movimento do atuador é revertido, a posição à qual os contatos voltam ao seu estado original á chamada de ponto de reset ou posição de liberação.

Existem 3 tipos de atuadores comuns:

• Rotação lateral• Posicionamento lateral ou superior• Haste flexível ou haste super flexível

Atuador por Rotação Lateral

Um atuador por rotação lateral é um eixo estendido do lado de um cabeçote da chave fim de curso que opera os contatos de chave quando rodados. Pode mover-se nas direções horário e/ou anti-horário, e é projetado para operações em um ou nos dois sentidos. Um braço da alavanca normalmente é fixado ao eixo, permitindo a passagem de objetos para ativar a chave ao empurrar a alavanca.

Figura 3.4:Atuação da Chave por Rotação Lateral com Braço da Alavanca

PercursoMáximo

Posição de Parada(Repouso)

Percurso paraResetar os Contatos

Pontode

Desarme

Pontosde Reset

CHAVES FIM DE CURSO

Estrutura da Chave Fim de Curso/Tipos e Funções de Atuadores


Os múltiplos tipos de braço de alavanca podem ser utilizados com este tipo de chave.

Figura 3.5:Exemplos de Braço de Alavanca

Atuadores com Acionamento Lateral ou Superior

Um atuador posicionado na lateral ou na parte superior é uma barra curta (botão) ao lado ou na parte superior de um cabeçote de uma chave fim de curso que opera os contatos da chave quando pressionado. Normalmente, é projetado com um mecanismo com retorno por mola que volta à sua posição original quando a força atuadora é removida. Alguns projetos com posicionamento lateral ou na parte superior utilizam barras que não possuem retorno por mola e devem ser empurradas na posição contrária para resetar os contatos.

Figura 3.6:Atuação de Chave Fim de Curso com Acionamento Superior

Esse tipo de atuador é uma barra plana, uma barra com uma extremidade rolante ou uma barra pressionada por uma alavanca.

Figura 3.7:Exemplos de Atuador com Acionamento Lateral e Superior

AlavancaRolante

AlavancaRolante com

AjusteMicrométrico

AlavancaRolante com

Ajuste deComprimento

Alavancade Barra

Alavanca deNylatron em

Forma deLooping

Alavanca emForma de Garfo

Posição deParada

(Repouso)

Ponto deReset

Ponto deDesarme

Ponto deAberturaPositiva

PercursoMáximo

Percurso para Reset

Percurso para Operação

Barra comAcionamento Superior

Rolante comAcionamento Superior

Barra com AcionamentoSuperior Ajustável

Alavanca comAcionamento Superior

Barra comAcionamento Lateral

Rolante comAcionamento Lateral

CHAVES FIM DE CURSO

Estrutura da Chave Fim de Curso/Características e Operação dos Contatos


Atuação por Haste Flexível ou Super Flexível

Um atuador com haste flexível ou haste super flexível é uma vareta longa e estreita no cabeçote da chave fim de curso que opera os contatos de chave quando inclinada a partir da posição vertical. As hastes flexíveis são tipicamente varetas de nylon, enquanto as hastes super flexíveis são feitas de fio flexível. Podem ser operadas em qualquer direção (movimento similar ao joystick) e retornar à sua posição original quando a força atuadora é removida.

Figura 3.8:Atuação da Chave Fim de Curso de Haste Super Flexível

Características e Operação dos Contatos

Mantido x Momentâneo

Os contatos de uma chave fim de curso mudam de estado quando uma força ou um torque predeterminados são aplicados ao atuador. Uma chave com retorno por mola (momentânea) retorna seus contatos à sua posição original quando a força operante é removida. Os contatos de uma chave mantida permanecem na posição atuadora até que uma força ou torque seja aplicado na direção contrária.

2 Circuitos x 4 Circuitos

Uma chave fim de curso típica contém de 2 a 4 pares de contatos. Como cada par de contatos é usado para abrir e fechar um circuito de controle, as chaves estão descritas como dispositivos de "2 circuitos" ou "4 circuitos".

Normalmente Aberto x Normalmente Fechado

"Normalmente Aberto" e "Normalmente Fechado" descrevem o estado de cada par de contatos quando a chave encontra-se nas posições de parada ou repouso. Os contatos normalmente abertos estão abertos e os contatos normalmente fechados estão fechados quando não há força ou torque sobre o atuador. Na Figura 3.9 a seguir, os contatos 1-2 são normalmente abertos e os contatos 3-4 são normalmente fechados.

Posiçãode Parada(Repouso)

PercursoMáximoPonto

deReset

Percurso paraOperação de Contatos

Percurso paraResetar os Contatos

CHAVES FIM DE CURSO



Contatos por Encaixe Nessa estrutura de contato, o movimento do atuador aplica força em um mecanismo centralizado, que cria uma rápida mudança do contato quando o ponto do desarme é alcançado. Revertendo o movimento do atuador para o ponto de reset determinado faz com que os contatos se encaixem de volta à sua posição original.

Os contatos por encaixe apresentam pontos de reset e desarme diferentes. A distância entre os pontos de reset e desarme são identificados como o percurso para reset, histerese ou diferencial. O percurso finito para reset ajuda a evitar mudanças múltiplas de estado, caso o objeto que atua a chave estiver sujeito à vibração.

Os contatos por encaixe garantem o desempenho repetido nas aplicações que envolvem atuadores de baixa velocidade. A quantidade de percursos dos contatos também não depende da quantidade de percurso dos atuadores.

Figura 3.9:Movimento do Contato por Encaixe

Contatos com Fechamento e Abertura Lentos

Nessa estrutura de contato, a velocidade e a distância do percurso dos contatos depende da velocidade e a distância do percurso do atuador, sendo que cada par de contato tem seu próprio ponto de desarme. Isso é desejável quando o usuário não quer que todos os contatos mudem de estado simultaneamente.

Os contatos com fechamento e abertura lentos não apresentam um percurso considerável para reset. Isso significa que o ponto de desarme e de reset para um determinado par de contatos coincidem.

Figura 3.10:Movimento do Contato com Fechamento e Abertura Lentos

1 2

3 4

Estado Não Atuado

1 2

3 4

Contatos se Aproximamdo Ponto de Desarme

1 2

3 4

Mudança de Estado do Contato

1 2 3

N.A. = Normalmente AbertoN.F. = Normalmente Fechado

N.A.

N.F.

N.A.

N.F.

Atuador Atuador

N.F. N.F.

N.F.

N.A.

N.A.

N.A.

N.F. = Normalmente FechadoN.A. = Normalmente Aberto

2 Circuitos 4 Circuitos

Eixo

Extensor

Extensores

Elementode Contato

Elementode Contato

Eixo

CHAVES FIM DE CURSO



Contatos de Ação para Abertura Direta

Os contatos de ação para abertura direta são conhecidos por vários nomes, inclusive de "ação direta" e "abertura positiva". O padrão 60947-5-1 da IEC define esse recurso como "a obtenção da separação do contato como o resultado direto de um movimento específico do atuador da chave através de membros não elásticos (independem de molas). "

As chaves com ação para abertura direta acoplam diretamente a força do atuador para os contatos para que a força interrompa até mesmo o contato soldado. Embora os mecanismos possam conter molas, eles não contam com a interface de apenas uma mola porque uma mola pode falhar ou ter força insuficiente para abrir a solda.

A ação para abertura direta pode ser projetada na ação por encaixe e nas chaves fim de curso com fechamento e abertura lentos.

Figura 3.11:Movimento do Contato Para Abertura Direta na Chave Fim de Curso por Encaixe

Em muitos projetos, o ponto que o mecanismo de abertura positiva atua está além do ponto normal de desarme da chave. Isto quer dizer que as pessoas devem ter cuidado ao configurar a aplicação da chave fim de curso para que o atuador seja sempre movimentado além do ponto de abertura positiva. Quando isto não é feito, a chave poderá não abrir os contatos normalmente fechados caso ocorra solda.

Estado de Parada Contatos se Aproximamdo Ponto de Desarme

Mudança de Estado doContato através do

Mecanismo de Mola

Mecanismo de AberturaPositiva Atuando

1 2

3 4

1

1 2

3 4

2

1 2

3 4

3

1 2

3 4

4

CHAVES FIM DE CURSO



Os projetos de ação com abertura direta são exigidos para disjuntores, chaves de parada de emergência, chaves de segurança fim de curso, interruptores de segurança com cabo e interruptores de segurança com gate para intertravamento em muitas aplicações, conforme especificado nos padrões nacionais e internacionais. Esses produtos estão marcados com um símbolo de ação para abertura direta, conforme apresentado na Figura 3.12.

Figura 3.12:Símbolo de Ação para Abertura Direta Aparece na Chave e no Manual do Fabricante

Características de Operação do Contato

As especificações dos movimentos de força e do atuador exigidas para operar e resetar os contatos são chamadas de "características típicas de operação". Para a maioria das chaves fim de curso, as características típicas de operação estão estabelecidas num formato de tabela no manual do fabricante. Essas tabelas especificam a torque ou força e o percurso do atuador exigido para a operação dos contatos, o percurso exigido para resetar os contatos e o percurso máximo permitido do atuador.

NOTA Um pré-percurso ocorre antes do movimento do contato.

O percurso para operar os contatos às vezes é chamado de "pré-percurso". O percurso para resetar os contatos também é conhecido como "percurso diferencial". O percurso máximo do atuador também é chamado de "percurso total". Ao invés de percurso total, alguns fabricantes especificam a "ultrapassagem de percurso", que é a distância ou ângulo entre o ponto de desarme e a posição máxima de percurso. Nesse caso, o percurso total (máximo) é a soma do percurso para operar (pré-percurso) e a ultrapassagem de percurso.

45 °11–1223–24

060° 35 ° 15 °

Aberto Fechado

Símbolo Símbolo Mostradono Produto

Símbolo Mostrado no Diagrama deDistribuição de Contatos

CHAVES FIM DE CURSO



Para algumas chaves fim de curso do estilo IEC, as características típicas de operação são apresentadas de forma gráfica ao invés de tabelas. Essas planilhas são conhecidas como "diagramas de distribuição dos contatos". Os exemplos desses diagramas de chaves fim de curso de ação por encaixe e com fechamento/abertura lentos são apresentados abaixo.

Figura 3.13:Diagrama de Distribuição dos Contatos para a Chave por Encaixe

Figura 3.14:Diagrama de Distribuição de Contatos para a Chave com Fechamento/Abertura Lentos

As posições do atuador sãoapresentadas em graus parachaves tipo rotação.

O ponto onde omecanismo paraabertura diretaacontece.

Ponto de Desarme(os dois contatos)

Ponto de Reset(os dois contatos)

Posiçãode Parada(Repouso)

Percurso Máximo

Números dos TerminaisDireção do Desarme

Esta chave tem 2 conjuntosde contatos. Para chavespor encaixe, os contatos sãoapresentados 2 vezes parailustrar a diferença entre o percurso na direção dedesarme e na direção de reset.

As áreas em branco apresentamângulos onde cada contato está aberto.

As áreas preenchidasapresentam ângulosonde cada contato estáfechado.

Direção do Reset

→

080° 15°

21–2213–1413–1421–22

35°45°

}}{

Pontos de Desarme e deReset para os Contatos 23-24.

Ponto onde oMecanismo paraAbertura Direta

Acontece.

Ponto de Desarme ede Reset para osContatos 11-12

Posição deParada (Repouso)

Percurso MáximoPosição de Inércia

Númerosdos

Terminais

Posições do atuador sãoapresentadas em milímetrosou polegadas para chaves estilo acionamento

As áreas em branco apresentamposições onde cada contato está aberto.

As áreas preenchidas apresentamposições onde cada contato está fechado

→

3.511–1223–24

0mm6 2.3 1.5

CHAVES FIM DE CURSO

Vantagens e Desvantagens da Chave Fim de Curso/Vantagens


Vantagens e Desvantagens da Chave Fim de Curso

VantagensAs vantagens mecânicas das chaves fim de curso são:

• Fácil utilização• Operação visível simples• Invólucro duradouro• Boa vedação para operação de segurança• Alta resistência para diferentes condições de ambiente encontradas nos

segmentos industriais• Alta repetibilidade• Operação de abertura positiva para contatos (alguns modelos)

As vantagens elétricas das chaves fim de curso são:

• Adequação para comutação de cargas de potência mais elevada que outras tecnologias sensoras (típico 5 A à 24Vcc ou 10 A à 120Vca versus menos de 1A para sensores de proximidade ou fotoelétricos)

• Imunidade à interferência de ruídos elétricos• Imunidade à interferência de rádio freqüência (walkie-talkies)• Ausência de fuga de corrente• Queda mínima da tensão• Operação simples normalmente aberta e/ou normalmente fechada

DesvantagensAs desvantagens das chaves fim de curso são:

• Vida de contato mais curta do que as tecnologias de estado sólido• Peças mecânicas móveis podem apresentar desgaste• Nem todas as aplicações podem usar detecção por contato

CHAVES FIM DE CURSO

Aplicações Típicas/Desvantagens


Aplicações Típicas• Sistemas transportadores• Máquinas de transferência• Tornos automáticos• Máquinas de fresa e perfuração• Furadeiras e fresadoras• Equipamento de produção de alta velocidade

Exemplo 3.1:Verificação da Posição

Chaves Fim de Cursopara Verificação de

Escotilha Aberta/Escotilha Fechada

CHAVES FIM DE CURSO



Exemplo 3.2:Beneficiamento de Madeira

Exemplo 3.3:Contagem e Detecção de Peças

Chave Fim de Curso paraIndicação de Desalinhamento

do Transportador

Chave Fim de Cursopara Término de Percursopara Detecção de Peças


4

Detecção por Proximidade Indutiva

Os sensores de proximidade indutivos são dispositivos de estado sólido projetados para detectarem objetos metálicos. A natureza sem contato da tecnologia acoplada com a ausência de partes móveis significa que com a instalação adequada, os sensores de proximidade indutivos não estão sujeitos à avaria ou desgaste mecânicos. Além disso, eles funcionam bem em ambientes muito sujos, onde não são afetados pelo acúmulo de contaminantes tais como: pó, graxa, óleo ou fuligem, na face sensora. Isto transforma a tecnologia indutiva em um candidato ideal para utilização nas aplicações industriais pesadas.

Um sensor de proximidade indutivo funciona com base no princípio ECKO (Eddy Current Killed Oscillator). Os sensores de proximidade indutivos são projetados para gerar um campo eletromagnético. Quando um objeto metálico penetra nesse campo, as correntes de superfície, conhecidas como correntes de Foucault, são induzidas no objeto metálico. Essas correntes de Foucault drenam a energia do campo magnético, o que resulta na perda de energia no circuito do oscilador e, conseqüentemente, há uma redução na amplitude de oscilação. O circuito acionador detecta essa alteração e gera um sinal para comutar a saída em LIGAR ou DESLIGAR. Quando o objeto se afasta da área do campo eletromagnético, o oscilador se regenera e o sensor retorna ao seu estado normal.

Figura 4.1:Operação Típica de Proximidade por Indução

Os sensores de proximidade indutivos detectam tanto os metais ferrosos (que contêm ferro) quanto os não-ferrosos. Normalmente, os sensores de proximidade indutivos são utilizados para a detecção da posição dos alvos metálicos na usinagem automatizada, detecção de partes metálicas nas montagens automatizadas e detecção de presença de contêiner de metal no acondicionamento automatizado de alimentos e bebidas.

O oscilador se movimenta com energiatotal quando não há alvo

O oscilador reduz sua velocidade àmedida que o campo começa a ser interrompido

O oscilador pára e o metal é detectado

O oscilador começa a se regenerar aopasso que o alvo se afasta do campo

O oscilador se move com a máxima energiaquando não há alvo

Posição doAlvo Metálico

Sensor

DETECÇÃO POR PROXIMIDADE INDUTIVA

Estrutura do Sensor de Proximidade Indutivo/Componentes Básicos


Estrutura do Sensor de Proximidade IndutivoUm sensor de proximidade indutivo consiste em quatro componentes básicos:

• Conjunto de Núcleo de Bobina e Ferrite• Oscilador• Circuito acionador• Circuito de saída

Figura 4.2:Componentes do Sensor Indutivo


Conjunto do Núcleo de Bobina/Ferrite

O conjunto do núcleo de bobina e ferrite gera um campo eletromagnético da energia elétrica que o oscilador fornece.

Oscilador O oscilador fornece energia elétrica para o conjunto do núcleo de bobina e ferrite.

Circuito Acionador O circuito acionador detecta as alterações na amplitude de oscilação. As alterações ocorrem quando o alvo metálico penetra ou se afasta do campo magnético que se irradia da face sensora.

Saída de Estado Sólido

Quando uma alteração consistente no campo magnético for detectada, a saída de estado sólido fornece um sinal elétrico para uma interface do CLP ou lógica da máquina. Esse sinal indica a presença ou ausência de alvo metálico no campo sensor.

Oscilador Saída deEstado SólidoCircuito

Acionador(Sensor)

Conjunto deNúcleo deBobina eFerrite




Estrutura Blindada versus Não BlindadaCada sensor de proximidade indutivo pode ser classificado conforme a apresentação de uma estrutura blindada ou não blindada.

Distância Sensora Típica Blindada e Não Blindada

A distância operacional do sensor de proximidade indutivo é a função do diâmetro da bobina sensora e leva em consideração se a estrutura é blindada ou não. As novas configurações de proximidade indutiva permitem um aumento da faixa de detecção.

Figura 4.3:Distância Sensora Nominal Típica Blindada versus Não Blindada

Estrutura Blindada Os sensores blindados são construídos com anel blindado que circunda o conjunto e o núcleo da bobina. Isto concentra o campo eletromagnético na direção da face sensora. Nos sensores com invólucros metálicos, o invólucro geralmente fornece a blindagem.

Figura 4.4:Conjunto do núcleo e da bobina do sensor blindado

A estrutura blindada permite que o sensor seja montado no mesmo nível das adjacências metálicas sem causar um acionamento falso.

Figura 4.5:Sensores Blindados Montados no Mesmo Nível e Juntos

S N30mm

S N18mm

S N12mm

S N8mm

1.5

1515

10

8

5

DistânciaSensoraNominal

(mm)

Diâmetro do Sensor

S = BlindadaN = Não Blindada

43

21

Blindagem

Bobina

Invólucro

Núcleo de Ferrite

Metal




Estrutura não Blindada

Os sensores não blindados não são construídos com uma cinta metálica ao redor do conjunto do núcleo/bobina. Portanto, o campo eletromagnético gerado pelo sensor não blindado não é tão concentrado em direção à face sensora quanto em um sensor blindado. Isto torna os sensores não blindados mais sensíveis aos metais que os circundam. A estrutura não blindada oferece até 50% mais de faixa de detecção do que um sensor blindado do mesmo tamanho. Por causa da maior faixa de detecção, a detecção dos alvos difíceis pode se tornar mais fácil com a utilização dos sensores não blindados.

Figura 4.6:Conjunto do Conjunto do Núcleo e Bobina do Sensor não Blindado

Os sensores não blindados não podem ser montados no mesmo nível do metal. Com o intuito de evitar um acionamento falso, esses sensores devem ser montados com uma zona livre de metais em volta da face sensora.

Figura 4.7:Estrutura Não Blindada Montada com uma Zona Livre de Metal

Considerações de Espaçamento

O diâmetro da bobina sensora determina o espaçamento entre os sensores. Os sensores não blindados devem ser posicionados mais distantes do que os blindados porque seus campos sensores se alastram lateralmente, tomando-se por base a face sensora, e produzirão leituras falsas caso forem sobrepostos.

Figura 4.8:Espaçamento de Sensores Não Blindados

Bobina

Núcleo de Ferrite

Invólucro

Metal

IncorretoCorreto




As necessidades de espaçamento para sensores específicos variam. Entretanto, os sensores blindados geralmente requerem a distância de um diâmetro da face sensora entre os sensores adjacentes, e dois diâmetros da face sensora entre os sensores montados face-a-face.

Figura 4.9:Diretrizes para Espaçamento entre Sensores Blindados Face a Face ou Adjacentes

Os sensores não blindados geralmente requerem o espaçamento de três diâmetros da face sensora entre os sensores adjacentes, e quatro diâmetros da face sensora entre os sensores montados face-a-face.

Figura 4.10:Diretrizes para Espaçamento entre Sensores Não Blindados Face a Face ou Adjacentes

d

dd

d

d d 3 Sn

2d

2d

d = diâmetro largura da face sensora ativaSn = distância sensora nominal

d = diâmetro ou largura da face sensora ativaSn = distância nominal sensora

d

d

d

d 3 Sn

4d

4d

4d

0,4d

>3d3d


Considerações sobre os Alvos/Faixa de Detecção versus Material e Tamanho do Alvo


Considerações sobre os AlvosA distância operacional do sensor de proximidade indutivo varia a cada alvo e aplicação. A habilidade do sensor em detectar o alvo é determinada pelo material, tamanho e formato do alvo metálico.

Faixa de Detecção versus Material e Tamanho do AlvoA Distância Operacional Nominal (Sn) do sensor é a quantidade convencional utilizada para designar a distância em que o alvo padrão se aproxima da face sensora, causando a alteração do sinal de saída. Um alvo padrão é definido como uma peça quadrada de aço doce com espessura de 1mm (0,04 polegada), com comprimentos laterais iguais ao diâmetro da face sensora, ou três vezes a distância operacional nominal, ou o que for maior.

Figura 4.11:Alvo Padrão para Sensores de Proximidade Indutivos

A distância operacional nominal para alvo do aço doce padrão é utilizada como ponto de referência. Nas aplicações típicas, a distância operacional é afetada não só pela composição do alvo, mas também pelo seu tamanho e formato. A distância operacional nominal do alvo de aço doce padrão deve ser multiplicada pelo fator de correção para determinar a distância operacional nominal para outros tipos de metais.

Efeitos do Material do AlvoOs fatores de correção típicos para metais diferentes são mostrados na figura a seguir.

d

1mm

Aço Doce

d = diâmetro do sensor ou 3 vezes a distância sensora, ou o que for maior.


Considerações sobre os Alvos/Efeitos do Formato e Tamanho do Alvo


Figura 4.12:Fatores de Correção Típicos

Fatores de Correção do Alvo para Sensores de Proximidade Indutivos

Diferentemente do aço doce padrão, utiliza-se um fator de correção para determinar a distância sensora para outros materiais. A composição do alvo possui um amplo efeito na distância sensora dos sensores de proximidade indutivos. Se um alvo for construído utilizando-se um dos materiais catalogados, multiplique a distância sensora nominal pelo fator de correção relacionado para determinar a distância sensora nominal para aquele alvo. Observe que os sensores seletivos não ferrosos não detectarão aço ou aços inoxidáveis do tipo ferroso. Da mesma forma, os sensores seletivos ferrosos não detectarão metais não ferrosos.

Os fatores de correção relacionados abaixo são fornecidos somente como referência. Consulte a tabela de especificação de produto para o sensor que deseja utilizar. Os materiais comuns e seus fatores de correção específicos foram relacionados em cada página de especificação do produto.

(Faixa de Detecção Nominal) x (Fator de Correção) = Faixa de Detecção

Efeitos do Formato e Tamanho do AlvoO tamanho e o formato do alvo precisam ser considerados ao escolher um sensor de proximidade indutivo. Os pontos a seguir devem ser usados como diretrizes gerais ao corrigir o tamanho e formato do alvo:

• Alvos planos são preferíveis• Alvos arredondados podem reduzir a distância operacional

Aço doce 1,0 x Distância Operacional Nominal

Aço inoxidável 0,9 x Distância Operacional Nominal

Bronze 0,5 x Distância Operacional Nominal

Alumínio 0,45 x Distância Operacional Nominal

Cobre 0,4 x Distância Operacional Nominal

Distância Operacional (Ponto Detectado)

Máxima

Tabela 4.1: Fatores de Correção

Material AlvoFator de Correção

Aproximado

Aço doce 1,0

Aço Inoxidável 0,85

Bronze 0,50

Alumínio 0,45

Cobre 0,40


Considerações sobre os Alvos/Seleção de Sensores para Materiais Metálicos, Ferrosos e Não Ferrosos


• Materiais não ferrosos normalmente reduzem a distância operacional para todos os modelos de detecção de metal

• Alvos menores que a face sensora normalmente reduzem a distância operacional

• Alvos maiores que a face operacional podem aumentar a distância sensora• Chapas podem aumentar a distância operacional

A distância operacional nominal não leva em consideração as tolerâncias de fabricação ou as variações, em razão das condições externas tais como: tensão ou temperatura. Considerando esses fatores, a distância operacional real de um determinado sensor pode variar até ±20% da distância operacional nominal.

Seleção de Sensores para Materiais Metálicos, Ferrosos e Não Ferrosos

Todos os sensores sensíveis a metais ou sensores de proximidade indutivos padrão detectam qualquer metal colocado em frente à face sensora. Um sensor seletivo ferroso (qualquer metal que contém ferro) ignora bronze, alumínio ou cobre, ao passo que um sensor não ferroso (qualquer metal que não contém ferro) ignora aço ou aços inoxidáveis do tipo ferroso.

Os sensores seletivos ferrosos e não ferrosos podem ser muito poderosos nas aplicações onde o sensor é necessário para detectar um metal, ao mesmo tempo em que ignora outro. Por exemplo, na usinagem de uma peça de alumínio, um sensor seletivo ferroso pode ser usado para detectar a ferramenta de corte de aço endurecido, ao mesmo tempo em que se ignora o bloco e os cavacos de alumínio que foram criados durante o processo de usinagem.

Os sensores seletivos não ferrosos também permitem até 400% mais de faixa de detecção para materiais não ferrosos do que todos os modelos metálicos (padrão). Não há fatores de correção; todos os metais não ferrosos são detectados na distância operacional nominal total.




Movimento do ObjetoOs objetos que estão sendo detectados podem se aproximar de uma chave de proximidade ou da face sensora ativa (eixo de referência), ou recuar da face sensora.

Aproximação Lateral Na maioria das aplicações, a confiabilidade do sensor é aumentada quando o objeto intercepta a frente da face ativa. Isto se deve a uma face sensora mais controlada em relação à distância do objeto. Quando utilizar esse modo de detecção, uma consideração crítica deve ser a freqüência de comutação ou a velocidade de resposta. A freqüência de comutação adotada é o tempo para mudar o estado da saída, de normal a alterado para normal.

Freqüência de Comutação

A freqüência de comutação é a velocidade máxima em que um sensor emitirá pulsos individuais e discretos, ao mesmo tempo em que o alvo penetrar e sair do campo de detecção. Esse valor depende sempre do tamanho do alvo, da distância da face sensora e da velocidade do mesmo. A freqüência de comutação indica o número máximo possível de operações de comutação por segundo. O método de medida para determinar a freqüência de comutação nominal com alvos padrões está especificado por DIN IEC 60947-5-2. Quaisquer modificações no tamanho ou no material do alvo influenciarão na resposta real da freqüência de comutação.

Figura 4.13:Freqüência de Comutação

Aproximação Direta do Alvo (Radial)

Quando o alvo se aproxima de um sensor de proximidade diretamente em direção à face, a confiabilidade poderá ser melhorada ao se considerar os efeitos da histerese. Observe que a freqüência de comutação deve também ser considerada na aproximação direta ao objeto.

Sn

d

2 x m

m

m 2

Chave de Proximidade

Direção doMovimento

Material não Magnético e não Condutivo

m = d

Alvos de Ferroou Aço




Histerese (Percurso Diferencial)

A diferença entre os pontos de operação e liberação é denominada histerese ou percurso diferencial. A quantidade de percurso necessária do alvo para a liberação após a operação, deve ser calculada ao selecionar os alvos e os locais do sensor. A histerese é necessária para ajudar a evitar ruídos (ligar e desligar rapidamente) quando o sensor e/ou alvo estiver(em) sujeito(s) a choques e a vibrações. As amplitudes de vibração devem ser menores do que a banda de histerese para evitar oscilação.


Chave deProximidade

Ponto deComutação

ao Aproximar

Ponto deComutação

ao Sair

DistânciaOperacional

Direção do MovimentoAlvo

Histerese




Imunidade a Campo de SoldaEm certas aplicações tais como: solda, aquecimento por indução e outros, os campos eletromagnéticos elevados estão presentes. O circuito das proximidades pode ser alterado para aumentar a resistência aos efeitos desses campos eletromagnéticos. Abaixo, estão as considerações de instalação que devemos levar em conta nessas aplicações.

Considerações Sobre a Instalação para Proximidades Imunes a Campo de Solda

A operação confiável depende da intensidade do campo magnético e da distância entre a linha de corrente e o sensor.

Figura 4.15:Instalação Perpendicular ao Eixo do Campo Eletromagnético

Uma vez fornecida a corrente (amperagem) que está gerando o campo de solda na tabela abaixo, a distância mínima de separação entre o sensor e a corrente do campo de solda está traçada no eixo horizontal (r). A distância dentro da zona de segurança irá intensificar a confiabilidade do sensor.

Figura 4.16: Imunidade a Campo de Solda

Campo Magnético

Sensor

Linha da Corrente

Zona de Segurança

50kA

20mm10mm0mm

0kA

10kA

20kA

30kA

40kA

50mm40mm30mm1,5pol1,0pol0,5pol 2,5pol2,0pol

Distância da Linha de Corrente ( r )

Co

rren

te d

e S

old

a


Vantagens e Desvantagens da Proximidade Indutiva/Vantagens


Vantagens e Desvantagens da Proximidade Indutiva

VantagensAs vantagens dos sensores de proximidade indutivos incluem:

1. Não são afetados pela umidade

2. Não são afetados pelos ambientes com poeira/sujos

3. Sem partes móveis/sem desgaste mecânico

4. Não dependem de cor

5. Menor superfície dependente do que outras tecnologias sensoras

6. Sem zona cega

DesvantagensAs precauções para os sensores de proximidade indutivos incluem:

1. Detectam somente a presença de alvos metálicos

2. A amplitude operacional é menor do que em outras tecnologias sensoras

3. Podem ser afetados por campos eletromagnéticos fortes




Aplicações Típicas

Exemplo 4.1:Ferramentas da Máquina

Sensor deProximidade

Indutivo

Torno

Mandril

Sensor deProximidade

Indutivo




Exemplo 4.2:Detecção da Presença de Bucha no Pistão

A = Caminho de Detecção

A

Bucha

Ausência de Bucha




Exemplo 4.3:Classificação das Peças Online

Ruim

Bom

Detalhe





5

Detecção por Proximidade Capacitiva

Detecção capacitiva é uma tecnologia sem contato própria para detectar metais, não metais, sólidos e líquidos, embora seja mais apropriada para alvos não metálicos devido às suas características e o custo proporcional aos sensores de proximidade indutiva. Na maioria das aplicações com alvos metálicos, é preferível optar pela detecção indutiva pois além de confiável, é uma tecnologia menos dispendiosa.

Os sensores de proximidade capacitivos são semelhantes aos sensores de proximidade indutivos em tamanho, forma e conceito. Entretanto, enquanto os sensores indutivos usam campos magnéticos indutivos para detectar objetos, os sensores de proximidade capacitivos reagem às alterações do campo eletrostático. A sonda atrás da face sensora é uma placa de capacitor. No momento em que a alimentação é aplicada ao sensor, um campo eletrostático é gerado. Este reage às alterações de capacitância derivada da presença de um alvo. Quando o alvo está fora do campo eletrostático, o oscilador fica desativado. À medida que o alvo se aproxima, um acoplamento capacitivo é desenvolvido entre o alvo e a sonda capacitiva. Quando a capacitância alcança um limite determinado, o oscilador é ativado, acionando o circuito de saída para comutar os estados entre LIGADO (ON) e DESLIGADO (OFF).

Figura 5.1:Operação de Proximidade Capacitiva

A capacidade do sensor para localizar um alvo é determinada pelo tamanho do alvo, constante dielétrica e distância do sensor. A constante dielétrica é uma propriedade do material. Todos os materiais possuem uma constante dielétrica. Quanto mais alta a constante dielétrica de um material, mais fácil ele será detectado. Para mais informações, consulte "Constantes Dielétricas" na página 5-5. Quanto maior o tamanho do alvo ou constante dielétrica, mais forte será o acoplamento capacitivo entre a sonda e o alvo. Quanto menor a distância entre o alvo e a sonda, mais forte será o acoplamento capacitivo entre a sonda e o alvo.

Sensor Posiçãodo Alvo Metálico

O oscilador pára sem a presença do alvo.

O oscilador inicia e aumenta a presença,conforme o campo começa a ser interrompido.

O oscilador se movimenta na amplitude efreqüência máximas quando o alvo está presente.

O oscilador reduz a freqüência, conformeo alvo se afasta do campo.

O oscilador pára sem a presença do alvo.

DETECÇÃO POR PROXIMIDADE CAPACITIVA

Estrutura do Sensor de Proximidade Capacitivo/Componentes Básicos


Estrutura do Sensor de Proximidade CapacitivoO sensor é composto de quatro componentes básicos:

• Sonda ou placa capacitiva• Oscilador• Sensor de nível de sinal• Dispositivo de comutação da saída de estado sólido• Potenciômetro de Ajuste

Figura 5.2:Componentes do Sensor Capacitivo


Sonda ou Placa Capacitiva

A sonda capacitiva irradia um campo eletrostático, gerando um acoplamento capacitivo entre a sonda e o material alvo que esteja entrando no campo

Oscilador O oscilador fornece alimentação elétrica à sonda/placa capacitiva

Circuito de Acionamento

O circuito de acionamento detecta alterações na amplitude de oscilação. As alterações ocorrem quando um alvo entra ou sai do campo eletrostático irradiado do sensor.

Dispositivo de Comutação de Saída de Estado Sólido

Uma vez que uma considerável alteração no campo eletrostático é detectada, a saída de estado sólido gera um sinal elétrico para ser interpretado pelo dispositivo de interface, como por exemplo, um controlador lógico programável (CLP). O sinal acusa a presença de um alvo no campo de detecção.

Potenciômetro de Ajuste

Ao girar o potenciômetro em sentido horário, a sensibilidade aumenta; ao girar em sentido anti-horário, a sensibilidade diminui.

Oscilador SaídaCircuito deAcionamento

(Sensor)

B

A

B

B

ABB

B

A

A

B

Vista Frontal A = Detecta EletrodosB = Compensador de Eletrodos (Sensores Não Blindados)

Detalhe da Sonda

Campo Principal

Campo de Compensação


Estrutura Blindada vs. Não Blindada/Sonda Blindada


Estrutura Blindada vs. Não BlindadaCada sensor capacitivo pode ser classificado por ter estrutura blindada ou não blindada.

Sonda BlindadaOs sensores blindados têm uma fita de metal envolvendo a sonda. Isto ajuda a direcionar o campo eletrostático para a frente do sensor, resultando em um campo mais concentrado.

Figura 5.3:Sonda Blindada

As estruturas blindadas permitem que o sensor seja montado no mesmo nível do material circundante sem causar um acionamento falso.

Figura 5.4:Sensores Blindados Montados no Nível

Os sensores de proximidade capacitivos blindados são mais apropriados para detectar materiais com constantes dielétricas baixas (difíceis de detectar), por causa dos seus campos eletrostáticos altamente concentrados. Isto permite que detectem alvos que não são percebidos por sensores não blindados.

Sonda Não BlindadaSensores não blindados não possuem fita de metal envolvendo a sonda. Consequentemente, possuem um campo eletrostático menos concentrado. Muitos modelos não blindados são equipados com sondas de compensação que proporcionam uma estabilidade maior ao sensor. As sondas de compensação serão discutidas mais adiante nesta seção.

Figura 5.5:Sonda Não Blindada

Sonsa

Blindagem

Invólucro

d 8d d 3 Sn

8d

Sonda

Blindagem

Sondas deCompensação


Estrutura Blindada vs. Não Blindada/Sonda Não Blindada


Os sensores capacitivos não blindados também são mais apropriados do que os tipos blindados para serem usados em bombas com sensores plásticos, um acessório projetado para aplicações que envolvem a detecção do nível de líquido. A bomba é montada através de um buraco em um tanque e o sensor é desprendido dentro do receptáculo da bomba. O sensor detecta o líquido no tanque através da parede de uma bomba com sensor.

Figura 5.6:Estrutura não Blindada Montada sobre metal

O campo eletrostático de um sensor não blindado é menos concentrado do que de um modelo blindado. Isto torna os capacitivos não blindados mais apropriados para detectar materiais com alta constante dielétrica (fáceis de detectar) ou para diferenciar materiais com constantes altas ou baixas. Para certos materiais alvos, sensores de proximidade capacitivos não blindados possuem distâncias sensoras maiores do que em versões blindadas.

Os modelos não blindados equipados com uma sonda de compensação são capazes de ignorar o vapor, a poeira, pequenas quantidades de sujeira e gotas finas de óleo ou água que estiverem acumuladas no sensor. A sonda de compensação também aumenta a resistência do sensor em relação às variações de umidade do ambiente.

dd 3 Sn

8d

>3d3d

D= diâmetro ou largura da face sensora ativa.Sn= distância sensora nominal.

d para sensores capacitivosse montados no plástico. 3d(modelos de 12, 18mm), ou1,5d (modelos de 30, 34mm)se montados em metal.

Para sensores capacitivos, 3dcom sensibilidade média a8d para sensibilidade máxima.


Considerações sobre o Alvo/Constantes Dielétricas


Considerações sobre o AlvoAssim como os sensores de proximidade indutivos, o alvo padrão para os sensores capacitivos é um pedaço quadrado de aço doce de 1mm (0,04") de espessura, com dimensões laterais equivalentes ao diâmetro da face ativa ou três vezes a distância de comutação nominal, qual for maior. O alvo padrão é aterrado de acordo com os padrões de teste IEC. Contudo, em uma aplicação típica, o alvo não precisa ser aterrado para se obter uma detecção confiável.

Constantes DielétricasQuanto maior o valor da constante dielétrica de um material, mais fácil ele é detectado. Por exemplo, água e ar são extremos dielétricos. Um sensor de proximidade capacitivo seria muito sensível à água, cuja constante dielétrica é 80, tornando-o próprio para aplicações como detecção de nível de líquido. O mesmo sensor, contudo, não seria sensível ao ar, que tem uma constante dielétrica 1. Outros alvos se enquadram na faixa de sensibilidade, como madeira úmida, cuja constante dielétrica está entre 10 e 30, e madeira seca, entre 2 e 6.

Segue abaixo uma lista parcial das constantes dielétricas de alguns dos mais comuns materiais industriais. Para mais informações, consulte o CRC Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press), o CRC Handbook of Tables for Applied Engineering Science (CRC Press), ou outras fontes aplicáveis.

Tabela 5.1: Constantes Dielétricas de Materiais Industriais Comuns

Material Constante Material Constante

Acetona 19,5 Perspex 3,2-3,5

Resina Acrílica 2,7-4.5 Petróleo 2,0-2,2

Ar 1,000264 Resina de Fenol 4-12

Álcool 25,8 Poliacetal 3,6-3,7

Amônia 15-25 Poliamida 5,0

Anilina 6,9 Resina de Poliester 2,8-8,1

Soluções Aquosas 50-80 Polietileno 2,3

Baquelite 3,6 Polipropileno 2,0-2,3

Benzina 2,3 Polistireno 3,0

Dióxido de Carbono 1,000985 Resina de Cloreto de Polivinil

2,8-3,1

Tetracloreto de Carbono 2,2 Porcelana 4,4-7

Celulóide 3,0 Leite em Pó 3,5-4

Pó de Cimento 4,0 Compensado 2-5


Considerações sobre o Alvo/Constantes Dielétricas


Os materiais com constantes dielétricas altas devem ser detectados através das paredes de contêineres cujo material possui constante dielétrica baixa. Um exemplo é a detecção do álcool ou farinha através de uma parede de vidro. O álcool deveria ser detectado através do vidro enquanto a farinha, não.

Figura 5.7:Detecção Capacitiva Através de um Tanque

Cada aplicação deve ser testada. A lista de constantes dielétricas foi fornecida para auxiliar na determinação da viabilidade de uma aplicação. Os valores mostrados variam de acordo com o tamanho e a densidade do material alvo.

Cereal 3-5 Vidro de Quartzo 3,7

Cloro Líquido 2,0 Borracha 2,5-35

Ebonite 2,7-2,9 Sal 6,0

Resina Epoxy 2,5-6 Areia 3-5

Etanol 24 Esmalte 2,5-4,7

Glicol Etileno 38,7 Cal de Marisco 1,2

Cinza Queimada 1,5-1,7 Verniz de Silício 2,8-3,3

Farinha 1,5-1,7 Óleo de Soja 2,9-3,5

Freon R22 & 502 (líquido) 6,11 Aço

Gasolina 2,2 Resina de Estireno 2,3-3,4

Vidro 3,7-10 Açúcar 3,0

Glicerina 47 Enxofre 3,4

Mármore 8,0-8,5 Teflon 2,0

Resina de melanina 4,7-10,2 Tolueno 2,3

Metal Óleo para Transformador 2,2

Mica 5,7-6,7 Óleo de Terebentina 2,2

Nitrobenzeno 36 Resina de Uréia 5-8

Nylon 4-5 Vaselina 2,2-2,9

Papel Embebido em Óleo 4,0 Água 80

Parafina 1,9-2,5 Madeira Seca 2-7

Papel 1,6-2,6 Madeira Úmida 10-30

Tabela 5.1: Constantes Dielétricas de Materiais Industriais Comuns

Material Constante Material Constante

Álcool25,8

Parede de Vidro

3,7

Farinha1,5

Correto Incorreto


Considerações Ambientais/Constantes Dielétricas


Considerações AmbientaisQualquer material que entre em um campo eletrostático de um sensor capacitivo pode acionar um sinal de saída. Incluindo vapor, sujeira, poeira ou outras contaminantes na face sensora.

O uso de eletrodos de compensação em uma sonda auxilia na estabilização de um sensor não blindado. O campo de compensação não se estende para longe do sensor. Quando um alvo entra em um campo de detecção, o campo de compensação não muda. Quando contaminantes caem diretamente na face sensora, ambos os campos (de sensor e compensação) são afetados. O sensor não percebe essa mudança na capacitância e portanto não produz uma saída porque a capacitância do sensor aumenta na mesma razão da capacitância de compensação.

Figura 5.8:Operação da Sonda de Compensação

Detalhe da Sonda

B

B

ABB A


Vantagens e Desvantagens da Proximidade Capacitiva/Vantagens


Vantagens e Desvantagens da Proximidade Capacitiva

VantagensAs vantagens dos sensores de proximidade capacitivos incluem:

1. Detectam metais e não metais, líquidos e sólidos

2. Podem "ver através" de certos materiais (caixas de produto)

3. Estado sólido, duração longa

4. Diversas configurações de montagem

DesvantagensAs desvantagens dos sensores de proximidade capacitivos incluem:

1. Distância sensora curta (1 polegada ou menos) varia amplamente de acordo com o material a ser detectado

2. Muito sensível aos fatores ambientais - umidade em climas litorâneos/úmidos podem afetar o resultado da detecção

3. Nem um pouco seletivo em relação ao alvo - o controle do que se aproxima do sensor é essencial




Aplicações Típicas1. Detecção de nível de líquido

• Detecção através de um visor de vidro para observar o nível de líquido, como inclinação para processamento de alimentos ou tinta para aplicações referentes à impressão.

• Inserção através de tubos selados em barris ou tanques de conser-vação para materiais químicos ou soluções aquosas.

2. Linhas de abastecimento de produto

• Aplicações de envasamento, como shampoo.• Detecção de preenchimento completo para garantir que o contêiner

tem o número requisitado de produtos.• Aferição de níveis de materiais, como cereal em caixas.

3. Detecção de partes plásticas

• Plásticos em embalagens de produto, como tubos em caixas de deter-gentes de lavanderia.

• Materiais plásticos dentro de um tanque.4. Detecção de palete para manuseio de materiais.

5. Produtos com formas irregulares

• Objetos orientados aleatoriamente na esteira transportadora.• Objetos altamente texturizados.

Exemplo 5.1:Detecção de Nível em um Tanque Pode ser tanto pela Janela quanto Embutido no Material.




Exemplo 5.2:Detecção de Produto Através da Embalagem


6

Detecção por Proximidade Ultra-sônica

Sensores ultra-sônicos emitem um pulso de som que reflete os sinais de objetos que entram no campo das ondas. O som refletido, ou eco, é recebido, então, pelo sensor. A detecção do som gera um sinal de saída para uso de um atuador, controlador ou computador. O sinal de saída pode ser analógico ou digital.

Figura 6.1:Ondas de Som Ecoando a partir de Alvos Sólidos ou Líquidos.

A tecnologia de sensores ultra-sônicos baseia-se no princípio de que o som tem uma velocidade relativamente constante. O tempo para que um feixe do sensor ultra-sônico atinja o alvo e retorne é diretamente proporcional à distância do objeto. Consequentemente, os sensores ultra-sônicos são utilizados freqüentemente em aplicações de medição de distância, como controle de nível.

Os sensores ultra-sônicos são capazes de detectar a maioria dos objetos - metálicos ou não, transparentes ou opacos, líquidos, sólidos ou granulares - que têm reflexão acústica suficiente. Outra vantagem dos sensores ultra-sônicos é que eles são menos afetados por umidade condensada do que os sensores fotoelétricos. Um ponto desfavorável dos sensores ultra-sônicos é que materiais que absorvem o som, como tecido, borracha macia, farinha e espuma, são objetos alvos difíceis de serem detectados.

Sensor Alvo

DETECÇÃO POR PROXIMIDADE ULTRA-SÔNICA

Estrutura do Sensor Ultra-sônico/Componentes Básicos


Estrutura do Sensor Ultra-sônico Um sensor ultra-sônico de proximidade é composto por quatro componentes básicos:

• Transdutor/Receptor• Comparador• Circuito Detector• Saída de Estado Sólido

Figura 6.2:Componentes do Sensor Ultra-sônico de Proximidade


Transdutor/Receptor

O transdutor ultra-sônico pulsa, enviando ondas de som para fora, a partir da face sensora. O transdutor também recebe os ecos das ondas refletidas por um objeto.

Comparador e Circuito Detector

Quando o sensor recebe o eco refletido, o comparador calcula a distância, comparando os tempos desde a emissão até a recepção para a velocidade do som.

Dispositivo de Comutação da Saída de Estado Sólido

A saída de estado sólido gera um sinal elétrico a ser interpretado por um dispositivo de interface, como um controlador lógico programável (CLP). O sinal dos sensores digitais indica a presença ou ausência de um objeto no campo de detecção. O sinal dos sensores analógicos indica a distância para um objeto no campo de detecção.

Freqüência Sensora Em geral, os sensores industriais operam entre 25kHz e 500kHz. Unidades de ultra-som médicas operam a 5MHz ou mais. A freqüência sensora é inversamente proporcional à distância sensora. Enquanto uma onda de som de 50kHz pode funcionar para 10m (33 pés) ou mais, uma onda de som de 200kHz é limitada para faixas de detecção de cerca de 1m (3 pés).

Transdutor Receptor

CircuitoDetector

Comparador Saída


Faixa de Detecção e Feixe Eficiente/Distância Sensora Mínima


Faixa de Detecção e Feixe EficienteA faixa de detecção de um sensor ultra-sônico é a área entre os limites mínimo e máximo de detecção.

Figura 6.3:Distância Sensora Ultra-sônica

Distância Sensora MínimaOs sensores de proximidade ultra-sônicos têm uma pequena área inutilizável perto da face do sensor. Se o feixe ultra-sônico deixar o sensor, atingir o alvo e retornar antes do sensor ter terminado sua transmissão, o sensor não consegue receber o eco corretamente. Essa área inutilizável é conhecida como zona cega.

A borda exterior da zona cega é a distância mínima a qual um objeto pode estar de um sensor sem retornar os ecos, que serão ignorados ou lidos de maneira errada pelo sensor.

Zona Cega

Faixa de Detecção

Distância Sensora Máxima

Distância Sensora Mínima


Faixa de Detecção e Feixe Eficiente/Distância Sensora Máxima


Distância Sensora MáximaO tamanho e o material do alvo determinam a distância máxima na qual um sensor é capaz de ver o objeto. Quanto mais difícil de se detectar um objeto, menor pode ser a distância sensora máxima.

Os materiais que absorvem som - espuma, algodão, borracha etc. - são mais difíceis de serem detectados do que materiais acusticamente reflexivos, como aço, plástico ou vidro. Se forem detectados, esses materiais absorventes podem limitar a distância sensora máxima.

Figura 6.4:Faixa de Detecção com Sensibilidade Máxima

Feixe EficienteQuando o transdutor vibra, ele emite pulsos ultra-sônicos que se propagam em um feixe em forma de cone. Esse cone pode ser ajustado, geralmente por um potenciômetro, para alargar ou estender a faixa de detecção.

Figura 6.5:Feixe Eficiente

Máx.

Máx.

Máx.

Esponja

Metal

Distâncias SensorasMáximas Ajustáveis

60o

Distância SensoraMínima Fixa


Faixa de Detecção e Feixe Eficiente/Supressão de Fundo e Objetos que Não São Alvos


Os fabricantes fornecem orientações sobre as características de sensibilidade de seus sensores. Alguns experimentos são requeridos para determinar a distância sensora máxima em uma determinada aplicação.

Supressão de Fundo e Objetos que Não São AlvosAlguns modelos analógicos oferecem um recurso de supressão de fundo que permite que o sensor ignore todos os objetos além de uma distância específica. A distância é definida pelo usuário na instalação, através do ajuste de um potenciômetro.

Os objetos que não são alvos do campo de detecção podem ser escondidos do sensor, cobrindo-os com materiais que absorvem o som ou posicionando-os de maneira que seus ecos sejam refletidos para fora do sensor.

Considerações sobre EspaçamentoO espaçamento entre os sensores é determinado pelos ângulos de seus feixes. Os sensores devem ser espaçados para que um não interfira no outro. Essa interferência é algumas vezes chamada de "diafonia".

Figura 6.6:Espaçamento dos Sensores Ultra-sônicos

Quando mais de um sensor ultra-sônico está em uso, os seguintes espaçamentos podem ser usados como orientação:

Figura 6.7:Orientações sobre Espaçamento

Correto Incorreto

6m

3m

2m2m

2m

1,5m


Faixa de Detecção e Feixe Eficiente/Alinhamento1 do Sensor


Alinhamento1 do SensorColoque o sensor na direção do alvo. Gire o potenciômetro lentamente até que o LED acenda, indicando a presença de um alvo. Ajuste o ângulo do sensor para maximizar o brilho do LED.

Se um sensor analógico detectar objetos atrás do alvo desejado, gire o potenciômetro para suprimir os objetos ao fundo, mas gire só um pouco, de forma a possibilitar a detecção do alvo pelo sensor.

Para determinar a distância sensora de um sensor discreto, ajuste o potenciômetro até que o LED fique apagado, enquanto o alvo não estiver presente. A seguir, substitua o alvo e, lentamente, gire o potenciômetro até que o LED acenda novamente.

1 Não apropriado para sensores ultra-sônicos do estilo feixe transmitido.


Considerações sobre o Alvo/Alinhamento1 do Sensor


Considerações sobre o AlvoGeralmente, os sensores de proximidade ultra-sônicos são menos afetados pelas características da superfície do alvo do que os fotoelétricos de modo difuso; entretanto, eles requerem que a face do transdutor apresente uma inclinação de, no máximo, 3º do paralelo para objetos-alvos macios e planos.

Figura 6.8:Alvos Macios e Planos Requerem Alinhamento Preciso do Sensor

Quando superfícies de alvos com formas irregulares, que dispersam o som, estiverem sendo detectadas, o ângulo de aproximação se torna menos crítico.

Figura 6.9:Alvos Irregulares Requerem Menor Precisão

A temperatura da superfície de um alvo também pode influenciar a faixa de detecção. O calor irradiado de alvos com alta temperatura distorce o feixe de som, levando a uma faixa de detecção mais curta e leituras imprecisas.

Figura 6.10:A Temperatura do Alvo Afeta as Capacidades de Detecção

3o10o

Excelente Correto Incorreto

Frio

Excelente

Quente

Correto

Quente

incorreto


Considerações sobre o Alvo/Tamanho do Alvo


Tamanho do AlvoQuanto menor for o alvo, mais difícil se torna a detecção.

Distância do Alvo até o SensorQuanto maior for a distância entre o alvo e o sensor, mais o sensor demora para receber o eco.

Figura 6.11:Distância do Alvo até o Sensor

Afetado pela velocidade do som


Considerações Ambientais/Ruído Ambiente


Considerações Ambientais

Ruído AmbienteOs sensores ultra-sônicos possuem um conjunto de circuitos de supressão de ruído que permite o funcionamento confiável em ambientes com ruído.

Pressão do ArMudanças normais da pressão atmosférica têm pouco efeito na precisão da medição; entretanto, os sensores ultra-sônicos não foram feitos para uso em ambientes com pressão do ar alta ou baixa, pois extremos de pressão podem danificar fisicamente o transdutor ou a face sensora.

Temperatura do ArA velocidade do som no ar depende da temperatura. Um aumento de temperatura causa uma lentidão da velocidade do som e, portanto, aumenta a distância sensora.

Turbulência do ArCorrentes de ar, turbulência e camadas de diferentes densidades causam refração da onda sonora. Um eco pode ser enfraquecido ou desviado até que não seja mais recebido. A faixa de detecção, a precisão e a estabilidade podem ser deterioradas sob essas condições.

Medidas de ProteçãoEm aplicações molhadas, o sensor não deve ser montado de forma que água parada ou outros fluidos possam ficar em contato com a face sensora. No geral, para manter a eficiência de operação, cuidados devem ser tomados para prevenir que depósitos sólidos ou líquidos se formem na face sensora.

A face do sensor também pode ser vulnerável a ácido agressivo ou atmosferas alcalinas.


Vantagens e Desvantagens da Proximidade Ultra-sônica/Vantagens


Vantagens e Desvantagens da Proximidade Ultra-sônica

Vantagens1. Sensores de proximidade ultra-sônicos são capazes de detectar alvos

grandes com até 15m (49 pés) de distância.

2. A resposta de um sensor de proximidade ultra-sônico não depende da cor da superfície ou da capacidade refletora óptica do objeto. Por exemplo, a detecção de uma chapa de vidro transparente, de uma chapa de barro marrom, de uma chapa de plástico branco e de uma chapa de alumínio brilhante é a mesma.

3. Os sensores ultra-sônicos com saídas digitais (ON/OFF) têm uma precisão de repetição de detecção excelente. É possível ignorar objetos de fundo imediatos, mesmo a distâncias sensoras longas, pois a histerese de comutação é relativamente baixa.

4. A resposta dos sensores ultra-sônicos analógicos é linear com a distância. Ao fazer uma interface do sensor com um mostrador de LED, é possível ter uma indicação visual da distância do alvo. Isto faz com que os sensores ultra-sônicos sejam ideais para aplicações de monitoração de nível ou de monitoração de movimento linear.

Desvantagens1. Os sensores ultra-sônicos devem visualizar uma superfície (especialmente

uma superfície dura e plana) de forma quadrada (perpendicularmente) para receber um amplo eco de som. Além disso, a detecção confiável requer uma área de superfície de alvo mínima, que é específica para cada tipo de sensor.

2. Ao mesmo tempo em que os ultra-sônicos exibem uma boa imunidade a ruído de fundo, esses sensores ainda estão suscetíveis a responder falsamente a alguns ruídos altos, como o som sibilante produzido por mangueiras de ar e válvulas de escape.

3. Os sensores de proximidade ultra-sônicos requerem tempo para que o transdutor pare de ressoar depois de cada rompimento de transmissão antes que eles estejam prontos para receber ecos retornados. Como resultado, os tempos de resposta dos sensores são tipicamente mais lentos do que outras tecnologias cerca de 0,1 segundo. Isto geralmente não é uma desvantagem na maioria das aplicações de detecção de nível e medição de distância. Os tempos de resposta estendidos são até vantajosos em algumas aplicações. Os sensores ultra-sônicos de feixe transmitido são muito mais rápidos com os tempos de resposta na ordem de 0,002 ou 0,003 segundo.

4. Os sensores de proximidade ultra-sônicos têm uma distância sensora mínima.

5. As mudanças no ambiente, como temperatura, pressão, umidade, turbulência do ar e partículas transportadas pelo ar afetam a resposta ultra-sônica.

6. Os alvos de baixa densidade, como espuma e tecido, tendem a absorver a energia do som. Pode ser difícil detectar esses materiais em uma faixa longa.

7. As superfícies macias refletem a energia do som mais eficientemente do que as superfícies ásperas; entretanto, o ângulo de detecção de uma superfície macia é geralmente mais crítico do que o de uma superfície áspera.




Aplicações Típicas

Exemplo 6.1:Medição de Distância, Medição de Altura ou Posicionamento da Peça de Trabalho

Exemplo 6.2:Controle de Nível em Tanques (Granular/Líquido)

Aplainador

2x

4x

Prancha

Liquido




Exemplo 6.3:Detecção de Presença/Ausência de Peça ou Detecção de Peças de Vidro ou Transparentes


7

Sensores Fotoelétricos

Em sua forma mais básica, um sensor fotoelétrico pode ser considerado uma chave onde o atuador mecânico ou a função de braço da alavanca é substituída por um feixe de luz. Através da substituição do braço da alavanca por um feixe de luz, o dispositivo poderá ser utilizado em aplicações que necessitam de distâncias sensoras inferiores a 2,54cm (1 pol) e até 100 metros ou mais.

Todos os sensores fotoelétricos operam detectando uma mudança na quantidade de luz recebida por um detector de luz. A mudança na luz permite que o sensor detecte a presença ou a ausência do objeto, bem como seu tamanho, sua forma, sua capacidade refletora, opacidade, transparência ou cor.

Os sensores fotoelétricos fornecem uma detecção precisa de objetos sem a necessidade de contato físico. Existe um grande número disponível de sensores fotoelétricos. Cada um oferece uma combinação única de desempenho de detecção, características de saída e opções de montagem. Alguns deles oferecem também lógica incorporada ou dispositivos com capacidade de trabalho em rede que permitem desempenho independente em aplicações que necessitariam de um circuito de lógica externa ou de um controlador programável.

SENSORES FOTOELÉTRICOS

Estrutura de um Sensor Fotoelétrico/Componentes Básicos


Estrutura de um Sensor FotoelétricoUma fonte de luz é aplicada ao objeto. Um receptor de luz, direcionado ao mesmo objeto, detecta a presença ou a ausência de uma luz direta ou refletida , originária da fonte. A detecção da luz gera um sinal de saída que será usado por um atuador, controlador ou computador. O sinal de saída pode ser analógico ou digital. Alguns sensores modificam a saída através da lógica de tempo, escala ou ajustes.

Um sensor fotoelétrico consiste em 5 componentes básicos:

• Fonte de luz• Detector de luz• Lentes• Circuito lógico• Saída

Figura 7.1:Componentes do Sensor Fotoelétrico


Fonte de Luz A maior parte dos sensores fotoelétricos utiliza um Diodo Emissor de Luz (LED) como fonte de luz. Um LED é um semicondutor de estado sólido que emite luz quando uma corrente é aplicada. Os LEDs são designados para emitir comprimentos específicos de onda, ou cores, de luz . Os LEDs infravermelhos, vermelhos visíveis, verdes e azuis são utilizados como fonte de luz na maior parte dos sensores fotoelétricos. O LED e seu circuito associado são denominados emissor.

Figura 7.2:Estrutura do LED (Diodo Emissor de Luz)

Cores diferentes de LEDs oferecem características necessárias diferentes. Os LEDs infravermelhos são os mais eficientes, pois geram maior luz e menos calor do que qualquer outra cor . Os LEDs infravermelhos são utilizados em sensores cuja saída máxima de luz é necessária para uma maior faixa de detecção.

Fonte de Luz(LED)

Detector de luzCircuito da Lógica

SaídaLentes

Encapsulamento

Base

Fio Curvado Dourado

Local da curvaChip do LED doSemicondutor




Em muitas aplicações, um feixe de luz visível é necessário para auxiliar a configuração ou confirmar a operação do sensor. O vermelho visível é o mais eficiente para essa necessidade. Os LEDs visíveis vermelho, azul e amarelo são utilizados em aplicações cujas cores específicas ou contrastes devem ser detectados. Esses LEDs são utilizados também como indicadores de status nos sensores fotoelétricos.

Mais recentemente, os diodos a laser têm sido utilizados também como fontes de luz fotoelétrica. As fontes de luz a laser têm características específicas, incluindo:

• Luz emitida a partir de um comprimento de onda consistente (cor)• Diâmetro pequeno de feixe de luz• Faixa maior

As fontes a laser tendem a ser mais caras que as fontes de luz dos LEDs. Além disso, o tamanho pequeno do feixe da luz emitida pelo laser, embora aumente o potencial de distância sensora máxima, pode ser interrompido com mais facilidade por partículas transportadas pelo ar. Os instaladores devem precaver-se contra a exposição imprópria ao feixe de luz, seguindo procedimentos típicos de segurança.

Robustos e confiáveis, os LEDs são ideais para o uso em sensores fotoelétricos. Eles operam em uma ampla faixa de alta temperatura e são muito resistentes aos danos da fonte de luz, como choque e vibração.

Modulação do LED

Uma das maiores vantagens da fonte de luz do LED é sua habilidade de ligar e desligar rapidamente. Isso permite a pulsação e modulação da fonte.

A quantidade de luz gerada por um LED é determinada pela quantidade de corrente que o mesmo está conduzindo. Para aumentar a faixa de um sensor fotoelétrico, deve-se aumentar também a quantidade de corrente. Entretanto, os LEDs também geram calor. Existe uma quantidade máxima de calor que pode ser gerada antes que um LED seja danificado ou destruído.

Os sensores fotoelétricos ligam e desligam rapidamente ou modulam a corrente conduzida por um LED. Um ciclo baixo de trabalho (tipicamente menor que 5%) permite que a quantidade de corrente e, portanto, a quantidade de luz emitida, ultrapasse o valor que seria permitido sob operação contínua.

Figura 7.3:Modulação

A faixa de modulação ou freqüência geralmente excede 5kHz, muito mais rápido do que pode ser detectado a olho nu.

LED Aceso

LED Apagado




Detector de Luz O detector de luz é o componente utilizado para detectar a luz a partir de uma fonte de luz. O detector de luz é composto de um detector de luz ou fototransistor. É um componente de estado sólido que fornece uma mudança na corrente conduzida dependendo da quantidade de luz detectada. Os detectores de luz são mais sensíveis a certos comprimentos de onda de luz. A resposta do espectro de um detector de luz determina sua sensibilidade a diferentes comprimentos de onda de luz no espectro de luz. Para aprimorar a eficiência sensora, o LED freqüentemente corresponde ao detector de luz no espectro. O detector de luz e seu circuito associado referem-se ao receptor:

Figura 7.4:Resposta do Espectro

As superfícies da maioria dos objetos possuem pelo menos uma quantidade menor de reflexo. Superfícies foscas são irregulares e tendem a refletir luz em muitas direções. Superfícies polidas lisas tendem a direcionar a luz de forma consistente na mesma direção, produzindo os efeitos visuais dos reflexos e brilho de um espelho. Isto é conhecido, normalmente, como reflexo especular. O ângulo da reflexão de luz especular é o mesmo que o ângulo da luz originária.

A quantidade e o tipo de reflexão dos objetos alvos são considerações importantes para as aplicações que discutiremos mais adiante.

Figura 7.5:Luz Refletida a partir de uma Superfície Fosca (Irregular) e Brilhante (Lisa)

Em um sensor fotoelétrico, o detector de luz pode receber luz diretamente da fonte ou de reflexos.

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Eficiência Relativa

UltravioletaLuz Visível Infravermelho

LED VermelhoVisível

Fotodiodo

LED Infravermelho(Invisível)

Microns de Comprimento de Onda

O LED invisível (infravermelho) corresponde noespectro a esse fototransistor de silicone e possuimaior eficiência que o LED visível (vermelho).

Superfície Fosca Superfície Brilhante(Reflexo Especular)




Figura 7.6: Detecção Direta e Especular

Circuito Lógico O circuito lógico do sensor fornece a eletrônica necessária para modular o LED, amplificar o sinal a partir do detector e determinar se uma saída deve ser ativada.

Dispositivo de Saída Quando uma mudança suficiente do nível de luz for detectada, o sensor fotoelétrico chaveia um dispositivo de saída. Alguns tipos de saídas discretas e analógicas estão disponíveis, cada uma com seus prós e contras específicos. (Consulte o capítulo "Saídas e Fiação").

Circuito Básico Os sensores fotoelétricos podem ser alojados em fontes separadas e em pacotes com receptor ou como uma unidade isolada.

Na figura 7.7, o detector de luz ativa a saída quando a luz é detectada. Quando um objeto quebra o feixe de luz entre a fonte e o receptor, a saída é desligada.

Figura 7.7:Circuito Básico Fonte-Receptor

Direta Refletido

Fonte

Fonte

Sensor Sensor

LED

Fotodiodo

Dispositivo deSaída/Lógica




Na figura 7.8, a fonte, o receptor e a lógica foram posicionados no mesmo invólucro. A saída é ativada quando a luz é refletida de um objeto de volta ao receptor. Quando o objeto alvo estiver presente, a saída é ligada.

Com a fonte, o receptor e a lógica no mesmo invólucro, torna-se mais fácil projetar um controle que limite a interferência (detecção de outras fontes de luz modulada).

Figura 7.8:Circuito Básico Completo

Detecção SincronizadaO receptor é projetado para detectar luz pulsada por uma fonte de luz modulada. Para aumentar a confiabilidade da detecção, o receptor e a fonte de luz são sincronizados. O receptor espera por pulsos de luz idênticos aos pulsos gerados pela fonte de luz.

A detecção sincronizada ajuda o sensor fotoelétrico a ignorar os pulsos de luz provenientes de outros sensores fotoelétricos próximos ou de outras fontes de luz por pulso, como por exemplo, luz fluorescente. As luzes fluorescentes, utilizando inversores de alta freqüência tipo lastros, necessitam de precauções adicionais.

A detecção sincronizada é mais utilizada quando a fonte de luz e o receptor estão no mesmo local para todos os modos de detecção, com exceção do feixe de luz transmitido. Geralmente, os controles separados também não têm capacidade para realizar a detecção sincronizada.




Lentes Normalmente, os LEDs emitem luz e os detectores de luz são sensíveis à luz em uma grande área. As lentes são utilizadas com fontes de luz do LED e os detectores de luz, para limitar ou moldar essa área. A faixa do LED ou do detector de luz aumenta à medida em que se limita a área. Como resultado, as lentes aumentam a distância sensora dos sensores fotoelétricos.

Figura 7.9:LED e Detector de Luz Com e Sem Lentes

O feixe de luz de um LED e a combinação da lente tem, geralmente, o formato de um cone. Na maioria dos sensores, a área do cone aumenta com a distância.

As fontes de luz a laser, entretanto, são estreitas e paralelas. O feixe de luz a laser tende a divergir somente um pouco em direção à sua distância sensora máxima.

Modelo de Radiaçãode LED sem as Lentes

LED com Lentes

Campo de Visão doDetector de Luz sem as Lentes

Detector de Luz sem Lentes


Faixas de Detecção/Campo de Visão


Faixas de Detecção

Campo de VisãoAlguns sensores fotoelétricos são otimizados para detecção a distâncias maiores. O campo de visão desses sensores é razoavelmente estreito; no entanto, o alinhamento pode ser difícil caso o campo de visão seja muito estreito. Outros sensores fotoelétricos são projetados para detecção de objetos dentro de uma ampla área. Esses sensores possuem um campo extenso de visão, porém uma faixa menor.

Figura 7.10:Campo de Visão x Distância Relativa de Detecção

O campo de visão pode ser descrito como uma mangueira de jardim com um local na extremidade. Assim que o spray for ajustado, uma faixa mais extensa é alcançada utilizando um feixe de luz/ spray mais estreito. Quando o feixe de luz/jato for ampliado, a distância máxima diminui.

Um campo típico de visão oscila de 1,5º a 7º para a distância máxima e facilitar o alinhamento. Os sensores com feixes de luz maiores que 40º são denominados geralmente, "amplo ângulo". Os sensores com feixes de luz convergentes são denominados, geralmente, "foco fixo".

Um sensor com um campo de visão 1,5º possui um tamanho de ponto de 7,6cm (3pol.) a 3,05m (10 pés), cujo alinhamento torna-se mais difícil. Um sensor com uma campo de visão de 3º possui um ponto de 15,2cm (6pol.) a 3,05m (10 pés), cujo alinhamento torna-se mais fácil.

Figura 7.11:Campo de Visão x Facilidade de Alinhamento

4 57m (15 ol)

2,13m (7 pol)

0,76m (30 pol)

0,46m (18 pol)

0,38m (15 pol)

5°7,5°20° 3°

50,8cm20 pol

17,8cm7 pol

10,2cm4 pol

16,5cm6,5 pol

17,8c7 po

7.6cm(3 pol)1.5° 3°

3,05m (10’)

Refletor

15,2cm(6 pol)

7.6cm(3 pol)

1.5°

3,05m (10')

Refletor


Faixas de Detecção/Distância Sensora Máxima


Padrões de Feixe A maioria dos sensores não apresenta um campo de visão perfeitamente moldado com base nas características ópticas variáveis. Desta forma, a operação geral do sensor pode ser mais precisamente caracterizada por um padrão de feixe.

Figura 7.12:Padrão de Feixe

Esse padrão de feixe indica que um alvo refletivo pode ser detectado dentro da área exibida. Á área adotada é 360º cônica. Um alvo fora dessa área será ignorado. Observe que os eixos horizontais e verticais podem apresentar escalas diferentes.

Enquanto a especificação do campo de visão pode ser usada para estimar o desempenho do sensor, os padrões de feixe são muito mais precisos e devem ser usados se estiverem disponíveis.

Todos os padrões de feixe são gerados sob condições sensoras limpas, com ótimo alinhamento de sensor. O padrão de feixe representa a maior área sensora típica e não deve ser considerado exato. A poeira, a contaminação e a névoa diminuem a área sensora e a faixa de operação do sensor.

Feixe Eficiente O feixe eficiente do sensor fotoelétrico é a luz das lentes do emissor para as lentes do receptor. O tamanho e formato do feixe eficiente são afetados pelo modo de detecção.

Distância Sensora MáximaEssa especificação se refere à distância sensora do(a):

• Sensor ao refletor nos sensores retrorefletidos e sensores retrorefletidos polarizados

• Sensor ao alvo padrão em todos os tipos de sensores por difusão• Fonte de luz ao receptor nos sensores de feixe transmitido

A maioria dos ambientes industriais gera contaminação nos alvos refletores e lentes do sensor. Esses ambientes também podem gerar contaminantes suspensos como vapor, partículas em suspensão ou jato.

20

10

-10

-20

0

0 2m(6,56mm)

1m(3,26mm)

3m(9,8mm)

Diâm

etro

do

Feixe

(mm

)

Distância


Faixas de Detecção/Distância Sensora Mínima


Os sensores devem ser aplicados em distâncias mais curtas para aumentar a margem de operação para um valor aceitável e intensificar a confiabilidade da aplicação.

A distância sensora está garantida pelo fabricante; desta forma, muitos sensores fotoelétricos são classificados de forma conservadora. A distância sensora disponível real poderá exceder esta especificação.

Distância Sensora MínimaMuitos sensores retrorefletidos, retrorefletidos polarizados e difusos possuem uma pequena zona de visibilidade nula perto do sensor. Os refletores, as fitas refletivas ou os alvos difusos podem ser colocados fora da distância sensora mínima para uma operação confiável.

Figura 7.13:Distância Sensora

MargemA margem (também conhecida por margem de operação é um conceito importante para saber quando aplicar os sensores fotoelétricos. A freqüência de manutenção necessária para uma aplicação sensora fotoelétrica pode ser minimizada quando se obtém os melhores níveis de margem para essa aplicação.

A margem é uma medida da quantidade de luz da fonte detectada pelo receptor. Ela é melhor explicada pelos exemplos a seguir:

• Uma margem de zero ocorre quando não é possível detectar nenhuma luz emitida pela fonte de luz, utilizando-se o detector de luz.

• Uma margem de um é obtida quando luz suficiente for detectada para comutar o estado do dispositivo de saída (de DESLIGADO a LIGADO ou de LIGADO a DESLIGADO).

• Uma margem de 20 é alcançada quando se detecta 20 vezes o nível mínimo de luz requerido para comutar o estado do dispositivo de saída.

4,57m (15 pol)

2,13m (7 pol)

0,76m (30 pol)

0,46m (18 pol)

0,38m (15 pol)

5°7,5°20°

60°

3°

50,8cm20 pol 7 pol

10,2cm4 pol

16,5cm6,5 pol

17,8cm7 pol


Faixas de Detecção/Margem


A margem é definida como:

Quantidade real de luz detectada Mínimo valor necessário para alterar o estado do dispositivo de saída

e é normalmente expressa como um índice ou como um número inteiro seguido por "X". Uma margem de 6 pode ser expressa como 6:1 ou como 6X.

As páginas do catálogo contêm, para a maioria dos sensores, uma curva que exibe qual é a margem típica que depende da distância sensora. Uma margem de pelo menos 2X é geralmente recomendada para ambientes industriais.

As margens operacionais de 10x ou mais são desejáveis em ambientes altamente contaminados.

Figura 7.14:Curva de Resposta Típica para Sensor Difuso - mm (pol)

A faixa de detecção máxima desse sensor é de 1m (39,4 pol.) para um alvo padrão. A margem de 4X pode ser atingida em aproximadamente metade da distância, ou a 500mm (19,7 pol.).

Distância de Operação para Papel Branco

Mar

gem

de

Ope

raçã

o

0,1(0,003)

1

2

2

4

4

8

8

10

100

10(0,39)

30(1,18)

100(3,94)

500(19,7)

1000(39,4)

2000(78,7)

3000(118)

Distância Nominalde Operação 0,75m

(2,46 pés)


Faixas de Detecção/Tempo de Resposta


HistereseOs sensores fotoelétricos exibem histerese (ou diferencial).

A histerese de um sensor fotoelétrico é a diferença entre a distância quando um alvo pode ser detectado conforme o mesmo se move em direção ao sensor e a distância que o mesmo tem que se afastar do sensor para sair da área sensora.

Conforme o alvo se move em direção ao sensor, o mesmo é detectado a uma distância X. À medida em que se afasta do sensor, ainda será detectado até chegar na distância Y.


A alta histerese na maioria dos sensores é útil para detectar objetos opacos grandes nas aplicações retrorefletidas, retrorefletidas polarizadas e de feixe transmitido. Normalmente, a alta histerese não é afetada pela posição de um objeto inconsistente dentro do feixe eficiente. Nas aplicações difusas, uma ampla diferença na luz refletida do objeto e do fundo também permite a utilização dos sensores de alta histerese.

A baixa histerese requer alterações menores no nível luminoso. Alguns sensores fotoelétricos são projetados para permitir a seleção de baixa histerese para esses tipos de aplicações. Os sensores de baixa histerese são mais comumente utilizados para detectar objetos transparentes, marcas registradas de baixo contraste e objetos que não interrompem todo o feixe eficiente.

Tempo de RespostaO tempo de resposta de um sensor é a quantidade de tempo que decorre entre a detecção de um alvo e a mudança de estado do dispositivo de saída, de LIGADO para DESLIGADO e de DESLIGADO para LIGADO. Isto também se refere à quantidade de tempo que leva para que o dispositivo de saída mude o estado, uma vez que o sensor já não detecta mais o alvo.

Distância deDeslocamento

Objeto

Ponto de Operação

Tempo de Queda de Saída

Distância x

Distância "x"

Distância y

Distância "y" - Distância "x"= % diferencial


Faixas de Detecção/Operação Com Luz/No Escuro (Sombra)


Para a maioria dos sensores, o tempo de resposta é uma especificação única para ambos os tempos LIGADO e DESLIGADO.

Os tempos de resposta dependem do projeto do sensor e da escolha do dispositivo de saída. Os sensores mais lentos oferecem distâncias sensoras longas; sensores muito rápidos normalmente possuem distâncias sensoras mais curtas. Os tempos de resposta dos sensores fotoelétricos variam de 30 µs a 30ms.

O tempo de resposta de um sensor deve ser considerado em relação à velocidade em que um objeto intercepta o feixe eficiente. As máquinas ou movimentos de objetos extremamente rápidos podem evitar que um sensor responda rapidamente para ativar sua saída.

Operação Com Luz/No Escuro (Sombra)Os termos Operação Com Luz/No Escuro são utilizados para descrever a ação da saída de um sensor quando um alvo está presente ou ausente.

Uma saída de operação com luz está LIGADA (energizada, nível lógico 1) quando o receptor pode "ver" luz suficiente da fonte de luz.

Uma saída da operação com luz está LIGADA para o feixe transmitido e o sensor retrorefletido quando o alvo está ausente e a luz se desloca da fonte de luz para o receptor. Para detecção difusa (todos os tipos), a saída está LIGADA, quando o alvo está presente e está refletindo luz da fonte de luz para o receptor.

Figura 7.16:Operação Com Luz

Uma saída de operação no escuro está LIGADA (energizada, nível lógico 1) quando o receptor não pode "ver" a luz da fonte de luz.

Para feixe transmitido e sensor retrorefletido, uma saída da operação no escuro está LIGADA, quando o alvo está presente e a luz da fonte de luz está bloqueada e não pode chegar ao receptor. Para a detecção difusa (todos os tipos), uma saída da operação no escuro está LIGADA, quando o alvo está ausente.

Figura 7.17:Operação no Escuro

LED

Fotodiodo

Lógica/Dispositivo de Saída


Modos de Detecção/Operação Com Luz/No Escuro (Sombra)


Modos de DetecçãoUma parte importante de qualquer aplicação de sensor abrange a seleção do melhor modo de detecção para a aplicação. Há três tipos básicos de modos de detecção nos sensores fotoelétricos: feixe transmitido, retrorefletido e difusão.

Cada modo de detecção oferece pontos fortes e fracos a serem considerados. O melhor modo é aquele que fornece mais confiabilidade para cada tipo específico de aplicação. Essa confiabilidade é medida pela habilidade do sensor em fornecer a maior quantidade de diferenciais de sinal sensores, entre a presença e ausência de um objeto, ao mesmo tempo em que se mantém uma margem extra para superar confortavelmente quaisquer fatores de contaminação e ambientais na área sensora.


Modos de Detecção/Operação Com Luz/No Escuro (Sombra)


.

Tabela 7.1: Vantagens e Precauções dos Modos de Detecção Fotoelétrica

Modo de Detecção Aplicações Vantagens Precauções

Feixe Transmitido Detecção geral

Contagem de peças

• Alta margem para ambientes contaminados• Distâncias sensoras mais longas• Não é afetado por reflexos de uma segunda

superfície• Provavelmente mais confiável quando há

objetos altamente refletivos

• Mais caro porque é necessário fonte de luz e receptor separados, custo com fiação mais elevado

• Alinhamento é importante• Evite detectar objetos de material

transparente

Retrorefletido Detecção geral • Distâncias sensoras moderadas• Mais barato do que feixe transmitido devido

à fiação mais simples• Alinhamento fácil

• Margem menor do que do feixe transmitido

• Pode detectar reflexos dos objetos brilhantes (use o polarizado como substituto)

Retrorefletido Polarizado

Detecção geral de objetos brilhantes

• Ignora os reflexos da primeira superfície• Utiliza feixes vermelhos visíveis para

facilitar o alinhamento

• Distância sensora menor do que do retrorefletido padrão

• Possibilidade de detecção dos reflexos da segunda superfície

Difusão Padrão Aplicações em que ambos os lados do objeto não podem ser acessados

• Acesso somente a um dos lados do objeto• Não há necessidade de refletor• Facilidade de alinhamento

• Pode ser que seja de difícil aplicação, se o fundo do objeto for suficientemente refletivo e próximo ao objeto

Difusão por Corte Fino

Detecção à curta distância dos objetos com a necessidade de ignorar fundos com distância próxima

• Acesso somente a um dos lados do objeto• Proteção fornecida contra detecção de

fundo próximo• Detecção de objetos independentemente

da cor em distâncias específicas

• Útil somente para sensores de distância muito curta

Difusão por Supressão de Fundo

Detecção geral

Áreas em que há necessidade de ignorar o fundo que está próximo do objeto

• Acesso somente a um dos lados do objeto• Ignora o fundo além da distância sensora

nominal, independentemente da capacidade de reflexo

• Detecta objetos independentemente da cor, em distâncias específicas

• Mais caro do que outros tipos de sensores por difusão

• Distância sensora máxima limitada

Foco Fixo por Difusão

Detecção de objetos pequenos

Detecta objetos em distância específica do sensor

Detecção de marcas de cor

• Detecção precisa de objetos pequenos em local específico

• Distância sensora muito curta• Não adequado para detecção geral• Objeto deve estar posicionado de

forma exata

Amplo Ângulo por Difusão

Detecção de objetos que não estão precisamente posicionados

Detecção de filamentos muito finos em uma ampla área

• Bom em ignorar reflexos do fundo• Detecção de objetos que não estão

precisamente posicionados • Não há necessidade de refletor

• Distância sensora curta

Fibra óptica Permite detecção fotoelétrica em áreas onde o sensor não pode ser montado devido às considerações sobre tamanho ou ambiente

• Cabos de fibra óptica de vidro estão disponíveis para aplicações de alta temperatura ambiental

• Resistente a choques e vibrações• Cabos de plástico de fibra óptica podem ser

utilizados nas áreas em que o movimento contínuo é necessário

• Inserção em espaço limitado• Imunidade a ruídos• Instalação em áreas corrosivas

• Mais caro do que sensores ópticos• Distância sensora curta


Feixe Transmitido/Obtenção de um Feixe Eficiente Ótimo


Feixe TransmitidoNeste modo de detecção, o emissor e o receptor de luz estão em invólucros separados. As duas unidades estão posicionadas em lados opostos de forma que a luz do emissor brilhe diretamente sobre o receptor. O feixe entre o receptor e a fonte de luz deve ser interrompido para a detecção do objeto.

Figura 7.18:Detecção de Feixe Transmitido

Os sensores de feixe transmitido fornecem as mais longas distâncias sensoras e o mais alto nível de margem de operação. Por exemplo, alguns sensores são capazes de detectar distâncias de até 274m (900 pés). As margens de aplicação de feixes transmitidos podem exceder 10.000X em distâncias menores que 10m (31 pés). Por este motivo, o melhor modo de detecção para operações em ambientes industriais muito empoeirados e sujos é o feixe transmitido. Alguns sensores fotoelétricos oferecem uma margem de 300X na distância sensora de 3m (9,8 pés). Nessa distância, esses sensores continuam a operar até mesmo se até 99% da área das lentes combinadas do emissor e receptor estiver coberta de contaminação.

Obtenção de um Feixe Eficiente ÓtimoUm feixe eficiente do sensor de feixe transmitido é equivalente ao diâmetro das lentes no emissor e no receptor. A detecção confiável ocorre quando o objeto é opaco e intercepta pelo menos 50% do feixe eficiente.

Figura 7.19:Feixe Eficiente

Nota: 50% do que foi usado aqui é um exemplo. A porcentagem do feixe eficiente que tem de ser interceptado para acionar a saída é determinada pela sensibilidade e histerese do sensor.

S R

S R

Campo de Visão

Feixe Eficiente

Campo de Visão


Feixe Transmitido/Alinhamento do Sensor


A detecção de objetos menores que 50% do feixe é atingida ao reduzir o diâmetro do feixe por intermédio dos obturadores localizados na frente do emissor, receptor ou ambos.

Figura 7.20:Feixe Eficiente com Aberturas

As aplicações mais confiáveis de feixe transmitido têm uma margem muito alta quando o objeto está ausente, e a margem de zero (ou perto de zero) quando o objeto está presente.

Alinhamento do SensorO alinhamento do sensor é obtido através das seguintes etapas:

1. Direcione o receptor para a fonte de luz

2. Gire o receptor lentamente para a esquerda até que a fonte de luz não seja mais detectada

3. Marque essa posição e então gire lentamente o receptor para a direita e preste atenção quando o refletor não for mais detectado

4. Centralize o receptor entre essas duas posições. Em seguida, gire-o para cima e para baixo para centralizá-lo no plano vertical.

Figura 7.21:Alinhamento do Sensor de Feixe Transmitido

Campo de Visão

Feixe EficienteReduzido

Campo de Visão Obturadores

Direita

Esquerda

Para cima

Para baixo

Emissor

Receptor


Feixe Transmitido/Padrões de Feixe


Padrões de FeixeO padrão de feixe para um sensor de feixe transmitido representa o limite onde o receptor efetivamente recebe o sinal do emissor, supondo que não haja desalinhamento angular. O desalinhamento angular entre o emissor e o receptor diminuirá o tamanho da área sensora. Os padrões de feixe para sensores de feixe transmitido são úteis na determinação de espaçamento mínimo necessário entre os pares adjacentes de sensor de feixe transmitido para evitar a diafonia óptica de um par de sensores com relação ao próximo.


Vantagens e Desvantagens do Feixe Transmitido/Vantagens


Vantagens e Desvantagens do Feixe Transmitido

VantagensAs vantagens da detecção por feixe transmitido são:

1. A regra básica é utilizar os sensores fotoelétricos de feixe transmitido sempre que possível.

Uma vez que o objeto a ser detectado bloquear completamente o feixe de luz oposto, a utilização dos sensores fotoelétricos de feixe transmitido sempre resultará no sistema de detecção fotoelétrica mais confiável. (Um sensor de proximidade indutivo se torna a primeira opção para detectar objetos metálicos que passam perto do sensor o suficiente para uma detecção confiável.)

2. Como conseqüência de seu feixe bem definido e eficiente, os sensores de feixe transmitido são normalmente os mais confiáveis para uma contagem precisa de peças.

3. O uso dos sensores de feixe transmitido elimina a variável refletora da superfície ou cor.

4. Os sensores de feixe transmitido oferecem a margem mais alta

5. Devido à habilidade para detectar através de sujeira pesada, poeira, névoas, condensação, óleo e filme, os sensores de feixe transmitido possibilitam um desempenho mais confiável, antes da necessidade de uma limpeza e, desta forma, oferecem um custo de manutenção menor.

6. Detecção de peças pequenas ou detecção sensora precisa de posicionamento (usando pequenos obturadores ou fibras ópticas).

7. A detecção de sólidos ou líquidos opacos, dentro de contêineres translúcidos ou transparentes. Os sensores de feixe transmitido podem ser utilizados algumas vezes para que seus feixes atravessem caixas finas, ou contêineres para detectar a presença, ausência ou o nível do produto que está no seu interior.

8. Um par de sensores de feixe transmitido pode ser posicionado para convergir eletronicamente em um ponto à frente do sensor. Esse tipo de configuração normalmente resulta em uma maior profundidade de campo, se comparado aos sensores difusos de corte fino (feixe convergente). Pares altamente energizados de emissor-receptor podem estar configurados para detecção por difusão de corte fino de longas amplitudes.

9. Uma utilização especializada do par emissor e receptor convergente mecanicamente é detectar a diferença entre uma superfície opaca e brilhante que se baseia na reflexão especular. Uma superfície brilhante retorna a luz emitida para o receptor, se as duas unidades forem montadas em ângulos iguais e opostos, em perpendicular à superfície brilhante. Essa luz é difundida por outra superfície não refletiva que cobre ou substitui a superfície brilhante. Um exemplo comum é detectar a presença de tecido (superfície opaca) na mesa de uma máquina de costurar de aço (superfície


Vantagens e Desvantagens do Feixe Transmitido/Desvantagens


brilhante). A reflexão especular também é usada para monitorar ou inspecionar a direção, ou a qualidade da superfície de uma parte brilhante.

Figura 7.22:Reflexão Especular

DesvantagensAs precauções em relação aos sensores de feixe transmitido são:

1. Quando utilizados em uma faixa próxima, alguns pares de feixes transmitidos têm tanta margem, que tendem a enxergar através de materiais opacos e finos (papel, tecido, plástico). É difícil estabelecer o ponto de operação de controle de sensibilidade devido a tanta margem. Para corrigir esse problema, seu sinal pode requerer uma atenuação mecânica pela adição de obturadores nas lentes.

2. Peças muito pequenas que não interrompem pelo menos 50% do feixe eficiente podem se tornar difíceis de serem detectadas com segurança. Os obturadores, lentes ou fibras ópticas podem ser usados para definir o feixe eficiente mais criticamente para uma detecção confiável.

Nota: O uso dos obturadores reduzirá a margem do sensor. O alinhamento se tornará mais difícil.

3. A detecção por feixe transmitido pode não ser adequada para a detecção de objetos translúcidos e transparentes. Os altos níveis de margem permitem que o sensor "veja através" desses objetos. Ao mesmo tempo em que é possível reduzir a sensibilidade do receptor, os sensores projetados para detectar objetos transparentes, tais como, os sensores fotoelétricos ou sensores ultra-sônicos estão disponíveis para a detecção de objetos transparentes.

Superfície Opaca

Superfície Brilhante


Aplicações Típicas de Feixe Transmitido/Desvantagens


Aplicações Típicas de Feixe Transmitido

Exemplo 7.1:Detecção de Folha Dupla

Exemplo 7.2:Detecção de Canto Convergente Mecanicamente

Alarme

Amplificador

Circuito deControle do

Cliente

Objeto com Posicionamentode Canto a ser Controlado


Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado/Retrorefletido


Retrorefletido e Retrorefletido PolarizadoRetrorefletido e retrorefletido polarizado são os modos de detecção mais comumente utilizados. Um sensor retrorefletido contém tanto o emissor quanto o receptor em um invólucro. O feixe de luz do emissor é propagado do refletor (ou de material refletivo especial) e detectado pelo receptor. O objeto é detectado quando intercepta esse feixe de luz.

RetrorefletidoFigura 7.23: Detecção Retrorefletida

Os refletores especiais ou fitas refletivas são utilizados para detecção retrorefletida. Diferentemente dos espelhos, ou de outras superfícies refletivas planas, esses materiais refletivos não precisam estar perfeitamente alinhados e perpendiculares ao sensor. O desalinhamento de um refletor ou de uma fita refletiva em até 15º, geralmente, não reduz a margem do sensor de maneira significativa.

Figura 7.24: Materiais Retrorefletivos

S

R

S

R

Espelho

Refletores com Rebordo de VidroRefletores Cubo Angulares

Refletor ouFita Refletiva


Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado/Retrorefletido Polarizado


Uma ampla seleção de refletores está disponível. A distância de detecção máxima disponível de um sensor retrorefletido depende, em parte, do tamanho e da eficiência do refletor. Esses materiais são classificados com um índice refletivo. (Consulte o catálogo ou documentação do fabricante para determinar a classificação apropriada.) Para uma detecção mais confiável, recomenda-se que o maior refletor disponível seja usado.

Os sensores retrorefletidos são mais fáceis de serem instalados do que os sensores com feixe transmitido porque somente um invólucro de sensor é instalado e conectado. As margens, quando o objeto está ausente, são geralmente de 10 a 1000 vezes menores do que a detecção por feixe transmitido, fazendo com que a detecção retrorefletida seja menos indicada em ambientes com alto nível de contaminação.

Deve-se tomar muito cuidado ao se aplicar sensores retrorefletidos padrões em aplicações onde objetos brilhantes ou altamente refletivos devem ser detectados. As reflexões dos próprios objetos podem ser detectadas. É possível direcionar o sensor e o refletor ou a fita refletiva de forma que o objeto brilhante reflita a uma certa distância do receptor; entretanto, para a maior parte das aplicações com objetos brilhantes, a detecção retrorefletida polarizada oferece uma solução melhor.

Retrorefletido PolarizadoOs sensores retrorefletidos polarizados contêm filtros polarizadores em frente do emissor e do receptor que orientam a luz em um único plano. Esses filtros são perpendiculares ou ficam posicionados 90° fora de fase entre si.

Figura 7.25: Detecção Retrorefletida Polarizada


Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado/Alinhamento do Sensor


O feixe de luz é polarizado ao passar pelo filtro. Quando a luz polarizada é refletida fora de um objeto, a luz refletida permanece polarizada. Quando a luz polarizada é refletida fora de do refletor despolarizador, a luz refletida é despolarizada.

O receptor pode detectar somente a luz refletida que foi despolarizada. Portanto, o receptor não pode ver (receber) a luz de objetos refletivos que não despolarizaram a luz. O sensor consegue "ver" um reflexo a partir do refletor e não consegue "ver" uma reflexão a partir da maior parte dos objetos brilhantes.

Todos os refletores padrões despolarizam a luz e são adequados para a detecção retrorefletida; entretanto, a maior parte das fitas refletivas não despolarizam a luz e são adequadas somente para o uso com sensores retrorefletidos. Fitas refletivas construídas especialmente para a detecção retrorefletida polarizada estão disponíveis. Use fitas refletivas especialmente identificadas como adequadas para serem usadas com sensores retrorefletidos polarizados.

Tome as devidas precauções ao aplicar retroreflexão polarizada em aplicações que usam embalagem encolhida ou esticada. Os sensores polarizados ignoram somente as reflexões da "primeira superfície" a partir de uma superfície refletiva exposta. A luz polarizada é despolarizada conforme passa pela maior parte da embalagem esticada ou do filme plástico; portanto, um objeto brilhante pode criar reflexos, quando é embrulhado em um filme plástico transparente, que são detectados pelo receptor. No segundo caso, o objeto brilhante se torna a "segunda" superfície atrás da embalagem plástica. Outros modos de detecção devem ser considerados para essas aplicações.

Alinhamento do SensorO alinhamento do sensor pode ser obtido através das seguintes etapas:

1. Direcione o sensor no refletor (ou fitas refletivas).

2. Gire o sensor devagar para a esquerda até que o refletor fique fora da área de detecção .

3. Marque essa posição. Em seguida, movimente o sensor devagar para a direita e anote quando o refletor estiver fora da área de detecção.

4. Centralize o sensor entre essas duas posições. Em seguida, gire-o para cima e para baixo a fim de centralizá-lo no plano vertical.

Figura 7.26:Alinhamento do Feixe Efetivo Retrorefletido Polarizado ou Retrorefletido

Para cima

Para Baixo LuzRecebida

Luz Emitida

Á Esquerda

Á Direita

Alvo na Parte de Trás


Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado/Padrões de Feixe


Padrões de FeixeOs padrões de feixe para sensores retrorefletidos polarizados e retrorefletidos representam os limites do sensor através dos quais o sensor detectará presença, conforme um alvo retrorefletido passar através da óptica do sensor. O alvo retrorefletido é mantido na perpendicular em relação ao eixo ótico do sensor enquanto o diâmetro do feixe retrorefletidos é registrado graficamente. Geralmente, um alvo retrorefletido com diâmetro de 76mm (3 pol.) é usado para gerar modelos de feixes retrorefletidos, a menos que seja observado de outra forma.

Para garantir a confiabilidade da operação, o objeto a ser detectado deve ser igual ou maior do que o diâmetro do feixe indicado no modelo de feixe. Um alvo retrorefletido menor deve ser usado para a detecção precisa de objetos menores.


Vantagens e Desvantagens Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado/Vantagens


Vantagens e Desvantagens Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado

VantagensAs vantagens dos sensores retrorefletidos incluem:

1. Quando é possível realizar a conexão do sensor em um lado somente; uma regra geral é usar um sensor retrorefletido ou retrorefletido polarizado, ao invés de um feixe transmitido se o lado oposto permitir a montagem de um refletor.

2. Onde for possível, recomenda-se a seleção de um sensor retrorefletido polarizado, ao invés de um retrorefletido padrão para garantir uma melhor confiabilidade da aplicação.

3. Os sensores retrorefletidos polarizados impedem a detecção de objetos brilhantes. A detecção retrorefletida polarizada é o modo de detecção mais comum em aplicações com esteiras. Essas aplicações oferecem objetos que são maiores (caixas, embalagens de papelão, peças manufaturadas), um ambiente relativamente limpo e distâncias sensoras de 0,6m a 4,6m (2 a 15 pés).

DesvantagensAs precauções em relação aos sensores retrorefletidos e retrorefletidos polarizados incluem:

1. Os sensores retrorefletidos possuem uma distância sensora menor do que o feixe transmitido.

2. Os sensores retrorefletidos polarizados oferecem uma distância sensora menor de 30 a 40% (e menos margem) do que os sensores retrorefletidos padrões. No lugar de LEDs infravermelhos, os sensores retrorefletidos polarizados devem usar um emissor visível menos eficiente (geralmente, um LED vermelho visível). Os filtros polarizadores provocam perdas adicionais de luz.

3. Evite o uso dos sensores retrorefletidos e retrorefletidos polarizados para o controle preciso de posicionamento ou detecção de peças menores porque geralmente é difícil criar um feixe pequeno e eficiente. O feixe pode ser reduzido através de obturadores, se necessário.

4. A maior parte dos sensores retrorefletidos e retrorefletidos polarizados são otimizados para a detecção em longas distâncias e possuem uma zona cega em distâncias mais próximas (geralmente 25 a 150 mm - 1 a 6 pol. - da face do sensor).


Vantagens e Desvantagens Retrorefletido e Retrorefletido Polarizado/Desvantagens


Figura 7.27: Detecção Retrorefletida com Local da Zona Cega Indicado

5. A eficiência de diferentes materiais alvos refletores varia bastante. Tome cuidado ao se referir ao índice de reflexo do fabricante para esses materiais.

6. Os sensores retrorefletidos e retrorefletidos polarizados não detectarão de forma eficiente reflexos de uma segunda superfície.

7. Evite a detecção de materiais transparentes e translúcidos. Utilize sensores polarizados especialmente projetados para objetos transparentes.

Fonte de Luz

Receptor

Zona Cega


Aplicação Típica com Sensores Retrorefletidos e Retrorefletidos Polarizados/Desvantagens


Aplicação Típica com Sensores Retrorefletidos e Retrorefletidos Polarizados

Exemplo 7.1:Detecção de Resíduo de Rolo

Refletor


Detecção Difusa/Desvantagens


Detecção DifusaA detecção retrorefletida e o feixe transmitido criam um feixe de luz entre o emissor e o receptor ou entre o sensor e o refletor. Acesso aos lados opostos do objeto alvo é necessário.

Às vezes, é difícil, ou até mesmo impossível, obter acesso aos dois lados do objeto. Nessas aplicações, é necessário detectar um reflexo diretamente a partir do objeto. A superfície do objeto espalha a luz em todos os ângulos; uma pequena parte é refletida em direção ao receptor. Esse modo de detecção é denominado detecção difusa.

Figura 7.28:Detecção Difusa

O objetivo da detecção difusa é obter uma margem relativamente maior na detecção de um objeto. Quando o objeto está ausente, as reflexões de fundo devem representar uma margem o mais próxima possível do zero.

O reflexo de fundo e do objeto pode variar bastante. O desafio dessa aplicação é mais importante ao se utilizar a detecção difusa.

• Superfícies relativamente brilhantes podem refletir a maior parte da luz fora do receptor, dificultando a detecção. A face do sensor deve ficar perpendicular com esses tipos de superfícies de objetos.

• Objetos muito escuros e foscos podem absorver a maior parte da luz e refletir muito pouco para permitir a detecção. Esses objetos podem ser difíceis de serem detectados, a menos que o sensor fique posicionado bem próximo ao objeto.

A distância sensora máxima especificada de um sensor fotoelétrico é determinada usando-se um alvo padronizado. Vários fabricantes usam uma folha de papel branco de 216 mm (8,5 pol.) x 292 mm (11 pol.) especialmente formulada para ser 90% refletida. Isso significa que o papel refletirá 90% da energia da luz a partir da fonte de luz.

S

R

S

R


Detecção Difusa/Difusão de Corte Fino


Os objetos difusos do "mundo real" são geralmente considerados menos refletivos, conforme mostrado na tabela.

A detecção de objetos posicionados próximo a fundos refletivos pode ser um processo particularmente desafiador. Pode ser impossível ajustar um sensor de difusão padrão para obter margem suficiente a partir do objeto sem a detecção do fundo, ou aproximando-se para a detecção. Outros tipos de detecção difusa podem ser mais adequados.

Há vários tipos de detecção difusa, a mais simples é a difusão padrão. Outros tipos incluem difusão de corte fino, difusão de supressão de fundo, difusão de foco fixo e amplo ângulo por difusão.

Difusão de Corte FinoOs sensores de difusão de corte fino são projetados de forma que o feixe da luz do emissor e a área de detecção do receptor formem um ângulo em direção a eles mesmos. Portanto, aumenta a sensibilidade desses sensores a uma distância mais curta, ao passo que a diminui em distâncias mais longas. Isto pode fornecer uma detecção mais confiável de objetos que estejam posicionados próximos a fundos refletivos.

Esse modo de detecção permite um certo grau de melhoria sobre a detecção difusa padrão quando um fundo refletivo está presente; entretanto, mesmo que um fundo seja muito refletivo, ainda poderá ser detectado.

Tabela 7.2: Reflexo relativo típico das amostras de objetos

Objeto Reflexo Relativo Típico

Fita retrorefletiva 2000

Alumínio polido (perpendicular) 500

Papel branco (referência) 100

Papel para digitação branco 90

Papelão 40

Caixa empacotada (caixa de cereais) 30

Madeira de corte 20

Papel preto 10

Neoprene 5

Borracha de pneu 4

Feltro preto 2


Detecção Difusa/Difusão de Supressão de Fundo


Difusão de Supressão de FundoPara a maior parte das aplicações difíceis, os sensores de difusão de supressão de fundo podem fornecer uma solução ainda melhor do que a difusão padrão ou a difusão de corte fino.

A supressão do fundo permite que o sensor ignore um fundo muito refletivo, que fica quase que diretamente atrás de um objeto escuro, menos refletivo. Para muitas aplicações, é o modo de detecção difusa ideal; entretanto, os sensores de supressão de fundo são mais complexos e, portanto, mais caros do que os outros modelos de difusão.

Os sensores de supressão de fundo usam eletrônica sofisticada e óptica para detectar de forma ativa o objeto e o fundo, ao invés de tentar ignorar o fundo atrás de um objeto. Os dois sinais são comparados e a saída trocará o estado em função da detecção ativa do objeto ou do fundo.

Figura 7.29:Padrão de Feixe Eficiente de Difusão de Supressão de Fundo

Se o objeto estiver localizado entre o plano focal e o receptor, o feixe recai sobre o receptor R1. Se o objeto for deslocado para fora do plano focal, o feixe recai sobre o receptor R2. O sinal de R2 é, então, suprimido eletronicamente.

Difusão de Foco FixoEm um sensor de foco fixo, o feixe a partir da fonte de luz e a área de detecção do receptor estão focalizados em um ponto muito estreito (ponto focal) a uma distância fixa em frente ao sensor. O sensor é muito sensível nesse ponto, sendo que a sensibilidade diminui consideravelmente antes e atrás desse ponto focal.

R1

R2

R1

R2


Detecção Difusa/Amplo Ângulo por Difusão


Os sensores de foco fixo têm três aplicações principais:

• Detecção confiável de objetos pequenos. Como o sensor é muito sensível no ponto focal, um alvo pequeno pode ser detectado prontamente.

• Detecção de objetos a uma distância fixa. Como um sensor de foco fixo é mais sensível no ponto focal, o mesmo pode ser usado em algumas aplicações para detectar um objeto no ponto focal e ignorá-lo quando estiver posicionado na frente ou atrás do ponto focal.

• A detecção de marcas de impressão coloridas (detecção de marca de registro de cor). Em algumas aplicações, é importante detectar a presença de uma marca de impressão em um processo contínuo de material de empacotamento. Um sensor com foco fixo com uma cor de fonte de luz visível e específica (geralmente, vermelho, verde ou azul) pode ser selecionado para fornecer uma maior sensibilidade à marca.

Figura 7.30:Padrão de Feixe Eficiente de Difusão de Foco Fixo

Amplo Ângulo por DifusãoOs sensores de amplo ângulo por difusão projetam a fonte de luz e a área de detecção do receptor sobre uma área ampla. Aplicações típicas para sensores de amplo ângulo por difusão são:

Detecção de fio. Um sensor de amplo ângulo por difusão pode detectar a presença de tramas muito finas de fios ou outro material posicionado próximo ao sensor. A presença ou ausência (quebra do fio) pode ser detectada de forma confiável, mesmo quando o fio se desloca de um lado para outro na frente do sensor.

Furos ou imperfeições nos alvos ignorados. Como os sensores de amplo ângulo por difusão podem detectar um área mais ampla, eles podem ignorar pequenos furos ou imperfeições em objetos difusos, detectando produtos que não estão posicionados de forma precisa.

Figura 7.31:Padrão de Feixe Eficiente de Amplo Ângulo por Difusão

Ponto Focal


Detecção Difusa/Alinhamento de Sensores de Difusão


Alinhamento de Sensores de DifusãoO alinhamento é obtido seguindo-se essas etapas:

1. Focalize o sensor no objeto.

2. Gire o sensor para cima e para baixo, para a esquerda e para a direita para centralizar o feixe sobre o objeto.

3. Reduza a sensibilidade até que apenas o objeto não seja mais detectado e observe a posição de ajuste de sensibilidade.

4. Remova o objeto e aumente a sensibilidade até que o fundo seja detectado.

5. Ajuste a sensibilidade no ponto médio entre a detecção do objeto e a detecção do fundo.

Figura 7.32:Alinhamento do Sensor de Difusão (todos os tipos)

Padrões de Feixe de Supressão de Fundo, Corte Fino e DifusãoO padrão de feixe para um sensor de difusão representa o limite dentro do qual a borda de uma alvo refletivo branco será detectado conforme passa pelo sensor. Os padrões de feixe de difusão são gerados usando-se uma folha refletiva de 90% de papel branco de 216 mm x 279 mm (8 1/2 pol. X 11 pol.) em perpendicular com o eixo óptico do sensor. A área sensora é menor para materiais que são menos refletivos e maior para materiais mais refletivos. Objetos menores podem reduzir o tamanho do padrão de feixe de alguns sensores de difusão em amplitudes maiores. Os objetos difusos com superfícies que não são perpendiculares ao eixo óptico do sensor também diminuirão a resposta do sensor de forma significativa.

AlvoDifuso

LuzEmitida

LuzRecebida

Para Frente

Para Trás


Vantagens e Desvantagens/Vantagens


Vantagens e Desvantagens

Vantagens

Difusão As vantagens dos sensores de difusão padrões incluem:

1. Aplicações onde a distância sensor-para-objeto varia de algumas polegadas para alguns pés e quando nem o feixe transmitido nem a detecção retrorefletida é prática.

2. Aplicações que requerem sensibilidade para as diferenças no reflexo da superfície e monitoração das condições de superfície que estejam relacionadas a essas diferenças em capacidade de reflexo são importantes.

Corte Fino As vantagens dos sensores de corte fino incluem:

1. Sensores de corte fino podem ser usados para detectar o nível de preenchimento de materiais em um contêiner aberto. Geralmente, nesses tipos de aplicações, a superfície a ser detectada é muito instável ou a abertura é muito pequena para permitir o uso de um sensor de proximidade ultra-sônico.

Supressão de Fundo As vantagens dos sensores de supressão de fundo incluem:

1. Objetos com fundo altamente refletivo podem ser ignorados porque os sensores de supressão de fundo possuem um ponto de expansão definido na extremidade da sua amplitude.

2. Supressão de fundo pode ser usada para verificar a presença de uma peça que está diretamente à frente ou na parte superior de outra superfície refletiva.

3. A detecção por modo de difusão de várias superfícies com baixo reflexo é possível porque a margem disponível, dentro do campo de detecção fixo, é geralmente alta.

Foco Fixo As vantagens de sensores de foco fixo incluem:

1. O feixe eficiente da maior parte dos sensores de foco fixo é bem definido, especialmente no ponto focal. É uma boa segunda opção, depois do feixe transmitido, para a detecção precisa de posição das bordas que se deslocam pelo ponto focal perpendicular ao feixe.

2. O foco fixo pode ser usado para detectar a presença ou a ausência de uma peça pequena, como por exemplo, um parafuso em uma montagem.

3. Pontos visuais facilitam o foco exato.

4. A detecção de registro de cor (marca de cor) pode ser obtida com os sensores de foco fixo, usando-se um LED de cor apropriada.


Vantagens e Desvantagens/Desvantagens


Amplo Ângulo As vantagens dos sensores de amplo ângulo incluem:

1. Os sensores de amplo ângulo não exibem o "ponto cego" que os sensores difusos padrões têm para objetos pequenos em uma faixa próxima.

2. Os sensores de amplo ângulo podem ser usados freqüentemente com sucesso em áreas onde há um objeto de fundo posicionado além da faixa do sensor. Esses sensores ficam sem margem muito rapidamente com a faixa aumentada.

3. Possibilita a detecção confiável de objetos redondos e brilhantes, como por exemplo, latas, e são tolerantes a superfícies brilhantes que vibram, como por exemplo, folhas metálicas, porque os sensores difusos de amplo ângulo não são sensíveis ao ângulo de visão para uma superfície especular.

Desvantagens

Difusão As precauções com os sensores difusos incluem:

1. Reflexo: a resposta de um sensor difuso é extremamente influenciada pela capacidade de reflexo da superfície do objeto a ser detectado. A performance dos sensores de modo difuso (e todo o modo de proximidade) é atribuída a um cartão branco Kodak para teste com coeficiente de reflexão de 90%. Qualquer material pode ser classificado pela sua capacidade de reflexo relativa, quando comparado com essa referência.

2. Superfícies brilhantes: os sensores difusos usam lentes que maximizam a distância sensora através do paralelismo do feixe de luz. Portanto, objetos brilhantes que não formam um ângulo perpendicular podem ser difíceis de serem detectados.

3. Detecção de peças menores: os sensores difusos têm menor distância sensora quando usados para detectar objetos com menor área refletiva. Além disso, o conjunto de lentes da maior parte dos sensores de modo difuso cria um "ponto cego" para peças pequenas que passam perto das lentes. Quando os sensores de feixe transmitido não podem ser usados, as peças pequenas que passam a uma distância fixa do sensor devem ser detectadas, usando-se um sensor de foco fixo. As peças pequenas que passam pelo sensor a distâncias aleatórias (mas perto) podem ser detectadas com um sensor de amplo ângulo.

4. A maior parte do sensores de modo difuso são menos tolerantes à contaminação existente ao seu redor e perdem a sua margem muito rapidamente, conforme a sujeira e a umidade se acumulam em suas lentes.

5. Em aplicações onde a contagem precisa é fundamental, a detecção difusa pode ser problemática, portanto, os sensores de modo difuso são uma opção regular para aplicações que requerem uma contagem precisa das peças. Esses sensores não são uma opção confiável especialmente em situações que requeiram a detecção de superfícies irregulares, objetos brilhantes ou de vidro, peças pequenas ou peças que passam a distâncias variadas do sensor.

6. Fundos que possam apresentar variação ou são mais refletivos do que o objeto podem requerer a supressão de fundo ou sensores de corte fino.


Vantagens e Desvantagens/Desvantagens


Corte Fino 1. Confiabilidade na detecção: os sensores de foco fixo requerem que a superfície a ser detectada passe próxima à distância focal das lentes do sensor. Evite o uso de sensores de foco fixo para a detecção de objetos que passam a uma distância não previsível do sensor.

Supressão de Fundo 1. Superfícies brilhantes: o ângulo do feixe em relação a uma superfície especular (brilhante) pode afetar a localização de um ponto de corte do sensor para supressão de fundo.

2. Há a possibilidade de que os objetos tenham que passar pelo feixe eficiente do sensor perpendicular ao plano com lentes do emissor/receptor a ser usado em aplicações de velocidade mais elevada.

Foco Fixo 1. O ponto focal é bem definido, resultando em uma detecção muito excelente no ponto focal e pouca detecção antes ou depois do ponto focal.

Amplo Ângulo 1. Os objetos que estão ao lado do sensor podem ser detectados porque o campo de visão é extremamente amplo.

2. Deve-se tomar cuidado na montagem para garantir que o sensor não seja alojado dentro de um furo de montagem.


Aplicação Típica de Difusão/Desvantagens


Aplicação Típica de Difusão

Exemplo 7.1:Detecção de Embalagem

Farinha

Farinha

Farinha


Fibra Óptica/Desvantagens


Fibra ÓpticaOs sensores de fibra óptica permitem anexar "tubos leves" denominados cabos de fibra óptica. A luz emitida das fontes é enviada através de fibras transparentes nos cabos e aparece no fim da fibra. O feixe refletido ou transmitido é, então, levado de volta ao receptor através de fibras diferentes.

Os cabos de fibra óptica podem ser montados em locais que seriam inacessíveis para sensores fotoelétricos. Eles podem ser usados onde há alta temperatura ambiente e em aplicações onde vibração e choque extremos ou movimento contínuo do ponto de detecção é requerido (como descrito abaixo). Os cabos de fibra óptica podem também ser usados para detectar objetos pequenos. Os sensores de fibra óptica podem ter a resposta mais rápida.

Os cabos de fibra óptica podem ser configurados para operar em todos os modos de detecção: feixe transmitido, retrorefletido e nos vários modos difusos.

Figura 7.33:Cabos de Fibra Óptica Individuais

Dois cabos individuais são usados para a detecção de feixe transmitido. Novamente, esse tipo de modo de detecção é o mais confiável.

Cabos de fibra óptica bifurcados são usados para os modos de detecção difusa ou retrorefletido.

Figura 7.34:Cabo de Fibra Óptica Bifurcado

A detecção retrorefletida padrão é possível, mas a detecção retrorefletida polarizada, não. Em algumas aplicações, será necessário reduzir a sensibilidade do sensor para evitar a detecção difusa do alvo.

A detecção difusa padrão com cabos de fibra óptica é semelhante à detecção com sensores fotoelétricos com lentes. Com máxima sensibilidade, esses sensores, usando cabos bifurcados de fibra óptica, detectarão os vários alvos pequenos. Outro método de detecção de fibra óptica difusa é o uso de cabos individuais de fibra óptica. Os modos de detecção convergente mecanicamente, foco fixo e corte fino podem ser criados, focalizando as inclinações de detecção dos cabos no alvo.

As aplicações mais difíceis podem se beneficiar das lentes opcionais que podem ser anexadas às várias configurações de inclinação de detecção. Essas lentes "apertam" o feixe de luz emitido ou recebido, permitindo tanto a detecção de distância mais longa quanto a de objetos menores.


Fibra Óptica/Vidro


Tanto vidro quanto o plástico são usados em cabos de fibra óptica. As fibras de vidro podem ser usadas com LEDs visíveis ou infravermelhos. As fibras plásticas absorvem a luz infravermelha e, portanto, são mais eficientes quando utilizadas com LEDs vermelhos visíveis.

VidroOs cabos de fibra óptica de vidro contêm várias tramas de fibra de vidro muito fina que são agrupadas em um revestimento flexível.

Os cabos de fibra óptica de vidro são geralmente mais duráveis do que os similares de plástico. Os cabos de vidro suportam temperaturas muito mais elevadas; os cabos de fibra óptica de vidro com revestimento de aço inoxidável são classificados para temperaturas de até 260°C (500°F). Os cabos especiais podem ser obtidos com faixas de temperatura de até 480°C (900°F).

A maior parte dos cabos de vidro estão disponíveis com a opção de revestimento de aço inoxidável flexível ou PVC. Os cabos com revestimento em PVC são geralmente menos caros. O revestimento com aço inoxidável adiciona maior durabilidade e permite a operação do cabo em temperaturas mais elevadas.

PlásticoOs cabos de fibra óptica plástica são geralmente construídos com um único monofilamento acrílico. Eles são menos duráveis, mas geralmente são menos caros do que os cabos de vidro.

As fibras plásticas podem ser usadas em aplicações onde a flexibilidade contínua do cabo é uma necessidade. Os cabos plásticos enrolados também estão disponíveis para essas aplicações.


Vantagens e Desvantagens da Fibra Óptica/Vantagens


Vantagens e Desvantagens da Fibra Óptica

VantagensAs vantagens da fibra óptica incluem:

1. Habilidade para tolerar condições ambientais extremas com eletrônica montada remotamente.

2. Excelente para aplicações que requerem a detecção de objetos pequenos.

3. Facilmente montada em áreas de acesso restrito.

4. As inclinações de deteção por fibra podem ser organizadas ou focadas para emular a maior parte dos modos de detecção.

DesvantagensAs precauções em relação à fibra óptica incluem:

1. As fibras plásticas funcionam melhor com sensores vermelhos visíveis.

2. As fibras de vidro podem ser danificadas por movimento extremo ou freqüente de cabo.

3. Possui faixa de detecção muito limitada.

4. Contaminação ambiental pode causar problemas muito severos de confiabilidade de detecção.


Aplicações Típicas de Fibra Óptica/Desvantagens


Aplicações Típicas de Fibra Óptica

Exemplo 7.1:Detecção de Rolha com Cabo Bifurcado de Fibra Óptica

Exemplo 7.2:Detecção de Peça de Trabalho com Cabos Individuais de Fibra Óptica


Aplicações Típicas de Fibra Óptica/Desvantagens


Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de Detecção de Presença A-1

A

Seleção de Sensores

O processo seguinte aborda questões importantes que ajudarão na identificação do sensor mais adequado para a sua aplicação.

Seleção da TecnologiaAntes de iniciar:

• A experiência e o conhecimento sobre sensores que o cliente tem podem eliminar algumas seleções de imediato.

• Não aconselhe uma tecnologia que o usuário ou a pessoa que irá fazer a instalação não possa configurar adequadamente.

• Qual é a aplicação? Comece com uma descrição completa.

Essa é umanova operação?

Não

Sim

O que foi utilizado antes,porém sem sucesso?

Elimine as tecnologiasutilizadas anteriormente

sem sucesso.

continuação na página 2Etapa 2

SELEÇÃO DE SENSORES

Seleção da Tecnologia

A-2 Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

Elimine todas as tecnologias com exceção daquelas cujos recursos são projetados para atender os requisitos

de segurança. Ver produtos de segurança série 440.

Posicionamento/Robótica

Ferramentas e Maquinário/

Empacotamentoou Controle

de Velocidade

Encoder Absoluto

Encoder por Incremento

É uma aplicaçãosegura?

continuação na página 3

É uma aplicação de controle demovimento?

Sim

845A, B, C,D, G

845F, H, K, MP, T, PY

Não

Sim

Não

Etapa 3

Etapa 2

Sim

Sim

Não

Etapa 4

Não

Não




Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Não

Não

É possível se aproximar do material

somente pela partesuperior?

Sensor Ultra-sônico

Sensor Fotoelétrico

Sensor Capacitivo

Sensor Capacitivo


O nível deve sercontrolado através

do vidro?

Sensor ultra-sônico

Detecção deResistência e

Nível do Líquido

Sensor Capacitivo


Sensor Capacitivo

É uma aplicação de detecção de nível

de líquido?

Não

Sim


Não

É uma aplicação de detecção de nível

de sólido?

873C

13DJ3-3000

875CP

Através deFeixe ou Reflexo

875C, 875CP

873C

Reflexo Difuso

875CP

875C, 875CP

Através de Feixe

Não

Não

Etapa 4

Etapa 5

Etapa 6

Sim




Sim

Sim

Sim

Sim

Sim


Ambiente muitoúmido?

Ambiente seco,limpo e com o

objeto a 1m (máx.)?

Detecção de um objeto regular


Sensor Ultra-sônico


Sensor Capacitivo

É uma aplicação dedetecção de marcas

de impressão?

Não

Sim


Não

É uma aplicação dedetecção de objeto

transparente?

42CRC, 42FT42KL F/F, 7000 F/F

873C

42GRC

Retro ou 42GRC

875C, 875CP

Etapa 6

Etapa 7

Etapa 8

Não

Não




Desse ponto em diante, a seleção da tecnologia dependerádas características do objeto e de seu grau de detecção

pela tecnologia de detecção

Contato Chave Fimde Curso

Não Metálicos

O objeto está a umadistância de 0mm

a 50mm?

O objeto está a umadistância de 0mm

a 30mm?

O objeto está a uma distância de0mm a 100mm?

Sensor Indutivo

Sensor Capacitivo


Sensor Ultra-sônico(até 10 metros)

O objeto é feito porqual material?

Metálicos

Qual o método de detecção preferido

pelo usuário ou pelo instalador?

Etapa 9

Etapa 8

Sim

Sim

Sim

Sim

Não

Não

Não Metálicos


Seleção da Solução de Detecção


Seleção da Solução de DetecçãoCopie esse formulário e envie-o via fax para STT (Suporte Técnico Telefônico) da Rockwell Automation: (0XX11) 3618-8900

Nome: _______________________________ Empresa:_______________________________

Telefone:_______________________________ Endereço:_______________________________Horário de Expediente para Contato:__________Cidade: __________Est.: _______ CEP: ______

Fax: _________________________________1) Objeto Alvo: ______________________ Como foi orientado? _____________________

2) Cor(es): ___________________________3) Textura(s): _________________________ Refletivo? _____________________________

4) Velocidade: __________________________ Objeto/min. pés/seg. Outros ___________ (Circule um)

5) Qual a distância mais próxima que o sensor pode estar do objeto?_______________________6) Onde o sensor pode ser instalado? Acima Abaixo 1 Lado 2 Lados

7) O que deseja fazer? _____ manter a espessura em ± _____________ polegadas mm. (DIAGRAMA) _____ localizar ________ a ± ______________ polegadas mm.

_____ determinar presença de um objeto tamanho __________ ._____ espessura/ profundidade/ distância a ± ______ resolução.

_____ contar um objeto tamanho________________________._____ outros ________________________________________

8) Por que isso é importante? ___________________________________________________________________________________________________________________________________

9) Outras soluções previamente utilizadas? __________________________________________________________________________________________________________________________

10) Ambiente (poeira, temperatura alta/ baixa, corrosão, substâncias químicas, água etc.) _____________________________________________________________________________________

11) Existe alguma restrição em relação ao tamanho do sensor? ____________________________12) Quais as fontes de alimentação disponíveis? ______________ 120Vca ____________ 24Vcc

13) É necessária a função de atraso de tempo? ________________________________________14) Alguma outra informação relevante? _____________________________________________

______________________________________________________________________________

Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de Detecção de Presença B-1

B

Gabinetes IEC e NEMA

Gabinetes IEC

Grau de ProteçãoA Publicação 529 da IEC descreve os Graus de Proteção padrões para os quais os gabinetes de um produto são projetados para fornecer quando instalados apropriadamente.

ResumoA publicação define os graus de proteção em relação a:

• Pessoas• Equipamento dentro do gabinete• Entrada de água

A publicação não define:

• Proteção contra risco de explosão• Proteção ambiental (ex. contra umidade, atmosferas ou fluidos

corrosivos, fungos ou a entrada de pequenos animais e insetos)

Nota: Os requisitos do teste do IEC para Graus de Proteção contra a entrada de líquidos referem-se apenas para água. Aqueles produtos que estão no catálogo, que têm um alto grau de proteção contra entrada de líquidos, na maioria dos casos incluem selos de Nitrilo. Estes têm boa resistência a vários óleos, fluidos refrigerantes e cortantes. Entretanto, alguns dos lubrificantes disponíveis, fluidos hidráulicos e solventes podem causar deterioração severa do Nitrilo e de outros polímeros. Alguns dos produtos listados estão disponíveis com selos de Viton ou outros materiais para melhorar a resistência a tais líquidos. Para orientação específica sobre esse assunto, consulte seu escritório de vendas mais próximo da Rockwell Automation.

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes IEC/Classificação do Gabinete IEC

B-2 Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

Classificação do Gabinete IECO grau de proteção é indicado por duas letras (IP) e dois numerais. O Padrão Internacional IEC 529 contém as descrições e os requisitos dos testes associados que definem o grau de proteção que cada numeral especifica. A tabela a seguir indica o grau geral de proteção - consulte as Descrições Resumidas dos Requisitos de Teste do Gabinete do IEC abaixo. Para os requisitos completos dos testes, consulte o IEC 529.IIEC Enclosure Classification

Tabela 7.3: Classificação do Gabinete IEC

Primeiro Numeral ➊ Segundo Numeral ➊

Proteção de pessoas contra o acesso a partes perigosas e proteção contra a penetração de objetos sólidos estranhos.

Proteção contra entrada de água sob condições específicas de teste no IEC 529.

0 Não Protegido 0 Não Protegido

1 Parte de trás da mão; objetos maiores do que 50 mm de diâmetro

1 Gotas de água caindo verticalmente

2 Dedo; objetos maiores do que 12,5 mm de diâmetro

2 Gotas de água caindo verticalmente com o gabinete inclinado a 15º

3 Ferramentas ou objetos maiores do que 2,5 mm de diâmetro

3 Água pulverizada

4 Ferramentas ou objetos maiores do que 1,0 mm de diâmetro

4 Água borrifada

5 Protegido contra poeira (a poeira pode entrar durante o teste específico, mas não deve interferir na operação do equipamento ou desativar a segurança)

5 Jatos de água

6 À prova de poeira (nenhuma poeira é observada dentro do gabinete no final do teste)

6 Jatos fortes de água

7 Submersão temporária

8 Submersão por longo tempo

Exemplo: O IP41 descreve um gabinete projetado com proteção contra a entrada de ferramentas ou objetos maiores do que 1mm de diâmetro e para proteger contra água pingando verticalmente sob as condições específicas de teste.

Nota: Todos os numerais na primeira ou segunda posição, e incluindo, o numeral de característica 6, implicam na conformidade também com os requisitos para todos os numerais característicos menores em suas séries respectivas (primeira ou segunda posição). Os numerais 7 e 8 na segunda posição não implicam adequação para a exposição a jatos de água (numerais de característica 5 ou 6) a não ser quando codificados duplamente; ex., IP_5/IP_7.

➊ O padrão IEC permite o uso de certas letras suplementares com os números de características. Se tais letras forem usa-das, consulte o IEC 529 para a explicação.

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes IEC/Descrições Resumidas dos Requisitos de Teste de Gabinete IEC


Descrições Resumidas dos Requisitos de Teste de Gabinete IEC(Consulte o IEC 529 para as especificações completas do teste - ex., configuração do mecanismo de teste; tolerâncias; etc.)

Testes para Proteção Contra o Acesso a Partes Perigosas (Numeral de Característica na Primeira Posição)

O primeiro numeral de característica do número IP indica conformidade com os seguintes testes para o grau de proteção contra o acesso a partes perigosas. Ele também indica conformidade com testes como os mostrados na próxima seção para o grau de proteção contra objetos sólidos estranhos.

A proteção contra o acesso a partes perigosas é satisfatória se uma transparência adequada é mantida entre a sonda de acesso específica e as partes perigosas. Para tensões menores do que 1000 VCA e 1500 VCC, a sonda de acesso não pode tocar as partes energizadas perigosas. Para tensões que excedam 1000 VCA e 1500 VCC, o equipamento deve ser capaz de suportar os testes dielétricos específicos com a sonda de acesso na posição mais desfavorável.

IP0_ __ Nenhum teste requisitado

IP1_ __ Uma esfera rígida de 50mm de diâmetro não irá passar completamente através de qualquer abertura. Força = 50 N.

IP2_ __ O comprimento de 80mm e o diâmetro de 12mm referente a um dedo, pode penetrar até o comprimento de 80mm, mas deverá ter a transparência adequada como especificado acima, das partes energizadas perigosas, em qualquer posição possível do teste com o dedo, pois ambas as juntas estão inclinadas através de um ângulo de até 90º. Força = 10 N.

IP3_ __ Uma haste de teste de 2,5mm de diâmetro não deverá penetrar e a transparência adequada será mantida em relação às partes energizadas e perigosas (como especificado acima). Força = 3 N.

IP4_ __ Um fio de teste de 1mm de diâmetro não penetrará e a transparência adequada será mantida em relação às partes energizadas e perigosas. Força = 1 N.

IP5_ __ Um fio de teste de 1mm de diâmetro não penetrará e a transparência adequada será mantida em relação às partes energizadas e perigosas. Força = 1 N.

IP6_ __ Um fio de teste de 1mm de diâmetro não penetrará e a transparência adequada será mantida em relação às partes energizadas e perigosas. Força = 1 N

Testes para Proteção Contra Objetos Sólidos Estranhos (Numeral de Característica na Primeira Posição)

Os numerais 1, 2, 3 e 4 na primeira posição indicam que a proteção contra objetos sólidos estranhos é satisfatória se o diâmetro completo da sonda específica não passar através de nenhuma abertura. Observe que para os numerais 3 e 4 na primeira posição, as sondas são feitas para simular objetos estranhos que podem ser esféricos. Onde a forma do caminho de entrada deixar qualquer dúvida sobre a entrada ou sobre um objeto esférico capaz de movimento, pode ser necessário



examinar os desenhos ou fornecer acesso especial para a sonda do objeto. Para os numerais 5 e 6 na primeira posição, veja as descrições de teste abaixo para os critérios de aceitação.

IP0_ __ Nenhum teste requisitado

IP1_ __ O diâmetro completo de uma esfera rígida de 50mm de diâmetro não deve passar através de nenhuma abertura a uma força de teste de 50 N.

IP2_ __ O diâmetro completo de uma esfera rígida de 12,5mm de diâmetro não deve passar através de nenhuma abertura a uma força de teste de 30 N.

IP3_ __ Uma haste rígida de aço de 2,5mm de diâmetro não deve passar através de nenhuma abertura a uma força de teste de 3 N.

IP4_ __ Um fio rígido de aço de 1mm de diâmetro não deve passar através de nenhuma abertura a uma força de teste de 1 N.

IP5_ __ O espécime de teste é suportado dentro de uma câmara de poeira específica, onde pó de talco, capaz de passar através de uma peneira entrelaçada com um diâmetro de fio de 50mm e largura entre os fios de 75mm, é mantido em suspensão.

Gabinetes para equipamentos sujeitos a efeitos térmicos cíclicos (categoria 1) são bombeados a vácuo visando a redução da pressão interna relativa à atmosfera ao redor:

depressão máxima = 2kPa; taxa de extração máxima = 60 volumes por hora. Se a taxa de extração de 40 a 60 volumes/hora for obtida, prossegue-se com o teste até que 80 volumes tenham sido extraídos ou 8 horas tenham decorrido. Se a taxa de extração for menor do que 40 volumes/hora a uma depressão de 20 kPa, o tempo de teste = 8 horas.

Gabinetes para equipamentos não sujeitos a efeitos térmicos cíclicos e projetados para categoria 2, no padrão de produto relevante, são testados por 8 horas sem bombeamento a vácuo.

A proteção é satisfatória se o pó de talco não se acumular em uma quantidade ou local que, como todo tipo de poeira, possa interferir na operação correta do equipamento ou desabilitar a segurança; e nenhuma poeira for depositada onde pudesse levar ao rastreamento de distâncias corrugadas.

IP6_ __ Todos os gabinetes são testados como categoria 1, como especificado acima para IP5_. A proteção é satisfatória se nenhum depósito de poeira for observado dentro do gabinete no final do teste.



Testes para Proteção Contra Água (Numeral de Característica na Segunda Posição)

O numeral de característica na segunda posição do número IP indica conformidade com os seguintes testes para o grau de proteção contra água. Para os numerais de 1 a 7, a proteção é satisfatória se a água que entrou não causou interferência na operação considerada satisfatória, não atingiu partes energizadas não projetadas para operar quando molhadas e não se acumulou perto de uma entrada de cabo ou entrou no cabo. Para o numeral 8 na segunda posição, a proteção é satisfatória se nenhuma água entrou no gabinete.

IP_0 __ Nenhum teste requisitado.

IP_1 __ Água é pingada sobre o gabinete a partir de uma "caixa de pingar", tendo esguichos espaçados em um padrão quadrado de 20mm, a uma taxa de "queda de chuva" de 1mm/min. O gabinete é colocado em sua posição normal de operação, abaixo da caixa de pingar. Tempo de teste = 10 min.

IP_2 __ Água é pingada sobre o gabinete a partir de uma "caixa de pingar", tendo esguichos espaçados em um padrão quadrado de 20mm, a uma taxa de "queda de chuva" de 3mm/min. O gabinete é colocado em 4 posições fixas, com inclinação de 15º de sua posição de operação normal, abaixo da caixa de pingar. Tempo de teste = 2,5 min. para cada posição de inclinação.

IP_3 __ Água é pulverizada sobre todos os lados do gabinete, sobre um arco de 60º na vertical, usando um dispositivo de tubo oscilante com furos para borrifação a uma distância de 50mm (ou um bocal manual para gabinetes maiores). Taxa de fluxo, dispositivo de tubo oscilante = 0,07 l/min. por furo x número de furos; para bocal manual = 10 l/min. Tempo de teste, tubo oscilante = 10 min.; para bocal manual = 1 min./m2 da área de superfície do gabinete, 5 min. no mínimo.

IP_4 __ O mesmo do teste IP3_, exceto que a pulverização cobre um arco de 180º graus na vertical.

IP_5 __ O gabinete é pulverizado de todas as direções praticáveis com um fluxo de água de 12,5 l/min., de um bocal de 6,3 mm a uma distância de 2,5 a 3 m. Tempo de teste = 1 min./m2 da área de superfície a ser pulverizada, 3 min., no mínimo.

IP_6 __ O gabinete é pulverizado de todas as direções praticáveis com um fluxo de água de 100 l/min., de um bocal de 12,5mm a uma distância de 2,5 a 3m. Tempo de teste = 1 min./m2 da área de superfície a ser pulverizada, 3 min., no mínimo.

IP_7 __ O gabinete é imerso em água, na sua posição de serviço, por 30 min. Ponto mais baixo de gabinetes menores do que 850 mm = 1000 mm abaixo da superfície da água. Ponto mais alto de gabinetes maiores do que 850 mm = 150 mm abaixo da superfície da água.



IP_8 __ As condições de teste estão sujeitas a acordo entre o fabricante e o usuário, mas terão, pelo menos, o mesmo nível de severidade daquelas para o IP_7.

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes NEMA/Especifique o Gabinete Correto para seus Controles de Motor


Gabinetes NEMA

Especifique o Gabinete Correto para seus Controles de Motor

Tipo 1 Montagem em Superfície para Propósito Geral

Os gabinetes de Tipo 1 são feitos para uso interno, principalmente para fornecer um grau de proteção contra contato com equipamentos fechados em locais onde condições de serviço não usuais são inexistentes. Os gabinetes são projetados para atender aos testes de projeto para entrada de haste e resistência à ferrugem. O gabinete é de lâmina de aço, tratada para resistir à corrosão.

Tipo 1 Montagem Embutida

Gabinetes de montagem embutida para instalação em estruturas de máquinas e parede de argamassa. Esses gabinetes são para aplicações similares e são projetados para atender os mesmos testes da montagem em superfície do Tipo 1.

Tipo 3 Os gabinetes do Tipo 3 são feitos para uso externo, principalmente para fornecer um grau de proteção contra poeira trazida pelo vento, chuva e granizo; e para não serem danificados pela formação de gelo no gabinete. Eles são projetados para se atender os testes de projeto de chuva➊, formação de gelo externo➋, poeira e resistência à ferrugem. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como condensação interna ou formação interna de gelo.

Tipo 3R Os gabinetes do Tipo 3R são feitos para uso externo, principalmente para fornecer um grau de proteção contra chuva, e para não serem danificados pela formação de gelo no gabinete. Eles são projetados para atender os testes de projeto para entrada de haste, chuva➌, formação de gelo externo➋ e resistência à ferrugem. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como poeira, condensação interna ou formação interna de gelo.

Tipo 4 Os gabinetes do Tipo 4 são feitos para uso interno e externo, principalmente para fornecer um grau de proteção contra poeira e chuva trazidos pelo vento, esguicho de água e água direcionada por mangueira, e para não serem danificados pela formação de gelo no gabinete. Eles são projetados para se atender os testes de projeto de hosedown, poeira, formação de gelo externo➋ e resistência à ferrugem. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como condensação interna ou formação interna de gelo. Eles são feitos de aço inoxidável de calibre pesado, alumínio fundido ou lâmina de alumínio de calibre pesado, dependendo do tipo de equipamento e tamanho. A cobertura tem uma vedação de borracha sintética.

➊ Critérios de avaliação: Nenhuma água entrou no gabinete durante o teste específico.

➋ Critérios de avaliação: Não danificado após o gelo que se formou durante o teste específico ter derretido. (Nota: Não requisitado para ser operado enquanto coberto por gelo)

➌ Critérios de avaliação: Nenhuma água alcançou as partes energizadas, a isolação ou os mecanismos.



Tipo 3R, 7 e 9 Gabinete de Trava Única para Locais Classificados

Esse gabinete é fundido a partir de alumínio "sem cobre na liga" (menos de 0,1%) e todo o gabinete (incluindo o interior e a área das flanges) é cromado com bronze. As superfícies externas também são preparadas com uma base especial extra de epóxi e finalizadas com uma pintura de uretano alifático para proteção extra contra corrosão. A V-Band permite a remoção rápida da cobertura para inspeção e para fazer modificações de campo. Esse gabinete atende os mesmos testes do Tipo 3R separado e dos gabinetes do Tipo 7 e 9. Para aplicação do Tipo 3R, é necessário que um dreno seja adicionado.

Tipo 4X Não Metálico, de Poliéster Reforçado com Fibra de Vidro, Resistente à Corrosão

Os gabinetes do Tipo 4X são feitos para uso interno e externo, principalmente para fornecer um grau de proteção contra corrosão, poeira e chuva trazidos pelo vento, esguicho de água e água direcionada por mangueira; e para não serem danificados pela formação de gelo no gabinete. Eles são projetados para atender os testes de projeto de hosedown, poeira, formação de gelo externo➋ e resistência à corrosão. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como condensação interna ou formação de gelo interno. O gabinete é de poliéster reforçado com fibra de vidro, com uma vedação de borracha sintética entre a cobertura e a base. Ideal para indústrias como fábricas químicas e de papel.

Tipo 6P Os gabinetes do Tipo 6P são feitos para uso interno e externo, principalmente para fornecer um grau de proteção contra a entrada de água durante a submersão prolongada a uma profundidade limitada; e para não serem danificados pela formação de gelo no gabinete. Eles são projetados para atender os testes de projeto de pressão do ar, formação interna de gelo➋, hosedown e resistência à corrosão. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como condensação interna ou formação de gelo interno.

Tipo 7 Para Locais Classificados com Presença de Gás,

Os gabinetes do Tipo 7 são para uso interno em locais classificados como Classe I, Grupos C ou D, conforme definido no National Electrical Code. Os gabinetes do Tipo 7 são projetados para serem capazes de suportar as pressões resultantes de uma explosão interna de gases específicos e segurar de tal forma essa explosão, que uma mistura explosiva de gás com ar, existente na atmosfera cercando o gabinete, não terá ignição. Os dispositivos fechados de eração de calor são projetados para não fazer com que as superfícies externas alcancem temperaturas capazes de provocar a ignição de misturas explosivas de gás com ar na atmosfera circundante. Os gabinetes são projetados para atender os testes de projeto de explosão, hidrostática e temperatura. O acabamento é de esmalte cinza especial, resistente à corrosão.

Tipo 9 Para Locais Classificados com Poeira

Os gabinetes do Tipo 9 são feitos para uso interno em locais classificados como Classe II, Grupos E, F ou G, conforme definido no National Electrical Code. Os gabinetes do Tipo 9 são projetados para serem capazes de prevenir a entrada de poeira. Dispositivos fechados de geração de calor são projetados

➋ Critérios de avaliação: Não danificado após o gelo que se formou durante o teste específico ter derretido. (Nota: Não requisitado para ser operado enquanto coberto por gelo)



para não fazer com que as superfícies externas atinjam temperaturas capazes de ignição ou descoloração de poeira no gabinete, ou de ignição de misturas de poeira com ar na atmosfera circundante. Os gabinetes são projetados para atender os testes de projeto de penetração de poeira e temperatura e desgaste da vedação. O acabamento externo é de esmalte cinza especial, resistente à corrosão.

Tipo 12 Os gabinetes do Tipo 12 são feitos para uso interno, principalmente para fornecer um grau de proteção contra poeira, sujeira que cai, e líquidos não corrosivos gotejantes. Eles são projetados para atender os testes de gotejamento➊, poeira e resistência à ferrugem. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como condensação interna.

Tipo 13 Os gabinetes do Tipo 13 são feitos para uso interno, principalmente para fornecer um grau de proteção contra poeira, borrifos de água, óleo e refrigerantes não corrosivos. Eles são projetados para atender os testes de projeto de exclusão de óleo e resistência à ferrugem. Eles não são feitos para fornecer proteção contra condições como condensação interna.

Gabinetes Consulte as breves descrições abaixo para os vários tipos de gabinetes oferecidos pela Rockwell Automation/Allen-Bradley. Para definições, descrições e critérios de testes, veja a Publicação de Padrões da NEMA Nº. 250. Veja também as listagens de produtos individuais do catálogo da Rockwell Automation/Allen-Bradley para tipos de gabinetes disponíveis e para informações adicionais referentes a essas descrições.

Nota: Os gabinetes normalmente não protegem dispositivos contra condições como condensação, formação de gelo, corrosão ou contaminação que possa ocorrer dentro do gabinete ou entrar através do conduíte ou de aberturas não seladas. Os usuários devem fazer as provisões adequadas para proteção contra tais condições, a fim de fornecer a proteção apropriada para o equipamento.

➊ Critérios de avaliação: Nenhuma água entrou no gabinete durante o teste específico.

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes NEMA/Critérios de Seleção


Critérios de Seleção

➊ Consulte abaixo a descrição resumida dos requisitos de teste de gabinete NEMA. Consulte a Publicação de Padrões NEMA Nº. 250 para especificações completas de teste.

➋ Materiais não classificados, sem ignição ou combustão de Classe III.

Descrição Resumida dos Requisitos de Teste de Gabinete NEMA6.2 Teste de Entrada de Haste - Uma haste com diâmetro de 1/8 pol. não

deve conseguir entrar no gabinete, exceto em locais onde a parte energizada mais próxima for maior do que 4 pol. a partir de uma abertura - tal abertura não permitirá que uma haste de 1/2 pol. de diâmetro entre.

6.3 Teste de Gotejamento - Água é pingada sobre o gabinete por 30 minutos a partir de uma vasilha suspensa, tendo goteiras uniformemente espaçadas, uma a cada 20 pol quadradas da área da vasilha, cada goteira tendo uma taxa de gotejamento de 20 gotas por minuto. Avaliação 6.3.2.2: Nenhuma água deverá ter entrado no gabinete.

Tabela 7.4: Gabinetes para Locais Não Classificados

Para um Grau de Proteção

Contra:

Projetado Para

Atender os Testes No. ➊

Tipo

Uso Interno Uso Externo Interno ou Externo

1 12 13 3R 3 4 4X 6P

Contato Incidental com equipamentos fechados

6.2 √ √ √ √ √ √ √ √

Queda de Sujeira 6.2 √ √ √ √ √ √ √ √

Ferrugem 6.8 √ √ √ √ √ √ √ √

Poeira circulando, linho, fibras e partículas

em suspensão➋6.5.1.2 (2) √ √ √ √ √ √

Poeira levada pelo vento 6.5.1.1 (2) √ √ √ √

Líquidos caindo e luz se espalhando 6.3.2.2 √ √ √ √ √ √

Chuva (Teste avaliado de acordo com 5.4.2.1)

6.4.2.1 √ √ √ √ √

Chuva (Teste avaliado de acordo com 5.4.2.2)

6.4.2.2 √ √ √ √

Neve e granizo 6.6.2.2 √ √ √ √ √

Hosedown e borrifos de água 6.7 √ √ √

Submersão ocasional prolongada 6.11 (2) √

Filtração de óleo e líquido refrigerante 6.3.2.2 √ √

Óleo ou líquido refrigerante borrifado ou pulverizado

6.12 √

Agentes corrosivos 6.9 √ √ √ √

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes NEMA/Descrição Resumida dos Requisitos de Teste de Gabinete NEMA


6.4 Teste de Chuva - Toda a parte superior e todos os lados expostos são borrifados com água a uma pressão de 5 psi a partir do bocal, por uma hora, a uma taxa que faça com que a água aumente 18 pol. em uma vasilha posicionada diretamente abaixo do gabinete. Avaliação 6.4.2.1: Nenhuma água deve ter alcançado partes energizadas, isolação ou mecanismos. Avaliação 6.4.2.2: Nenhuma água deve ter entrado no gabinete.

6.5.1.1 (2) Teste de Poeira Externa (Método Alternativo) - O gabinete e os mecanismos externos estão sujeitos a um fluxo de água de 45 galões por minuto, a partir de um bocal de 1pol. de diâmetro, direcionado a todas as juntas, de todos os ângulos, a uma distância de 10 a 12 pés. O tempo de teste é 48 segundos vezes o comprimento do teste (altura + largura + profundidade do gabinete, em pés), ou um mínimo de 5 minutos. Nenhuma água deve entrar no gabinete.

6.5.1.2 (2) Teste de Poeira Interna (Método Alternativo) - Água pulverizada a uma pressão de 30 psi é borrifada em todas as costuras, juntas e mecanismos de operação externa, a uma distância de 12 a 15 pol., a uma taxa de três galões por hora. Não menos do que cinco onças de água por pé linear do comprimento do teste são aplicadas (altura + comprimento + profundidade do gabinete). Nenhuma água deve entrar no gabinete.

6.6 Teste de Formação de Gelo Externo - Água é borrifada no gabinete por uma hora em uma sala fria (2xC); em seguida, a temperatura da sala é abaixada para aproximadamente -5xC e o borrifo de água é controlado para que o gelo se forme a uma taxa de 1/4 pol. por hora, até que uma espessura de 3/4 pol. de gelo tenha se formado no topo da superfície de uma barra de teste de metal de 1 pol. de diâmetro. A temperatura é, então, mantida a -5xC por 3 horas. Avaliação 6.6.2.2: O equipamento não deve ser danificado depois de o gelo ter derretido (mecanismos externos não requisitados para operação enquanto estiver coberto por gelo).

6.7 Teste de Hosedown - O gabinete e os mecanismos externos estão sujeitos a um fluxo de água de 65 galões por minuto, a partir de um bocal de 1pol. de diâmetro, direcionado a todas as juntas, de todos os ângulos, a uma distância de 10 a 12 pés. O tempo de teste é 48 segundos vezes o comprimento do teste (altura + largura + profundidade em pés), ou um mínimo de 5 segundos. Nenhuma água deve entrar no gabinete.

6.8 Teste de Resistência à Ferrugem (Aplicável apenas a gabinetes que incorporam partes de ferro externas) - O gabinete fica sujeito a borrifo de sal (névoa) por 24 horas, usando água com 5 partes por peso de sal (NaCI), à 35xC, então é enxaguado e seco. Não deve haver ferrugem, exceto onde a proteção não é prática (ex. superfícies usinadas correspondentes, superfícies deslizantes de dobradiças, eixos etc.).

6.9 Proteção Contra Corrosão - Gabinetes de lâminas de alumínio são avaliados de acordo com UL 50, Parte 13 (teste para proteção equivalente, como lâmina de alumínio revestida de zinco comercial G-90). Outros materiais de acordo com UL 508, 6.9 ou 6.10.

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes NEMA/Descrição Resumida dos Requisitos de Teste de Gabinete NEMA


6.11 (2) Teste de Pressão do Ar (Método Alternativo) - O gabinete é submerso em água, a uma pressão igual à profundidade da água de seis pés, por 24 horas. Nenhuma água deve entrar no gabinete.

6.12 Teste de Exclusão de Óleo - O gabinete está sujeito a um teste de fluxo de líquido por 30 minutos, a partir de um bocal de 3/8 pol. de diâmetro, a dois galões por minuto. Água com 0,1% de agente umedecedor é direcionada de todos os ângulos, a uma distância de 12 a 18 pol., enquanto qualquer dispositivo operado externamente é operado a 30 operações por minuto. Nenhum líquido de teste deve entrar no gabinete.

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes NEMA/Critérios de Seleção


Critérios de Seleção

➊ Apenas para uso interno, a não ser que seja catalogado com número(s) de Tipo de gabinete NEMA adicional adequado para uso externo, como mostrado na página General-12. Alguns dispositivos de controle (se estiverem listados no catálogo) são adequados para uso em local classificado de Divisão 2, em gabinetes para locais não classificados. Para explicações de CLASSES, DIVISÕES e GRUPOS, consulte o National Electrical Code. Nota: Classificações para locais classificados estão sujeitas a aprovação da autoridade em jurisdição. Consulte o National Electrical Code.

➋ Veja a descrição resumida dos requisitos de teste abaixo. Para requisitos completos, consulte o Padrão UL 698, em conformidade com os requisitos dos padrões de gabinete NEMA.

➌ Para listagem de materiais e informações adicionais sobre as propriedades dos líquidos, gases e sólidos, consulte o NFPA 497M-1991, Classificação de Gases, Vapores e Pós para Equipamentos Elétricos em Locais Classificados.

➍ O UL 698 não inclui os requisitos de testes para Classe III. Os produtos que atendem os requisitos de Classe II, Grupo G são aceitáveis para Classe III.

Tabela 7.5: Gabinetes para Locais Não Classificados

Para um Grau de Proteção

Contra Atmosferas TipicamenteContendo:

➌

Projetados para Atender

os Testes Nº. ➋

Classe (National Electrical

Code)

Tipo

7, Grupo Classe I 9, Grupo Classe II

A B C D E F G

Acetileno Teste de Explosão

Teste

Hidrostático

Teste de Temperatura

I √

Hidrogênio, Gás Manufaturado I √ √

Dietil Éter, Etileno, Sulfeto de Hidrogênio I √

Acetona, Butano, Gasolina, Propano, Tolueno

I √ √

Poeiras de Metal e outras poeiras combustíveis com capacidade de

resistência inferior a 105 ohm-cm

Teste de Penetração de

Poeira

Teste de Temperatura

com Cobertor de Poeira

II √

Negro de carvão, carvão, giz ou poeira de carvão de pedra com capacidade de

resistência entre 102 - 108 ohm-cm.

II √

Poeiras combustíveis com capacidade de

resistência de 105 ohm-cm ou maior

II √

Fibras e partículas em suspensão ➍ III √

GABINETES IEC E NEMA Gabinetes NEMA/Descrição Resumida dos Requisitos de Teste do Padrão UL 698


Descrição Resumida dos Requisitos de Teste do Padrão UL 698Teste de Explosão - Durante uma série de testes nos quais misturas de gás com ar, do gás específico, acima das suas taxas de concentrações explosivas, provocam ignição dentro do gabinete, o gabinete deve impedir a passagem de chamas e fagulhas capazes de causar a ignição de uma mistura similar de gás com ar ao redor do gabinete. Além disso, não deve haver nenhum dano mecânico aos mecanismos elétricos fechados no gabinete ou ao próprio gabinete.

Teste Hidrostático - O gabinete deve suportar o teste hidroestático por 1 minuto, baseado na pressão de explosão interna máxima desenvolvida durante os testes de explosão, como segue: metal fundido, quatro vezes a pressão da explosão sem ruptura ou deformação permanente; aço usinado, duas vezes a pressão da explosão sem deformação permanente e três vezes a pressão da explosão sem ruptura. Exceção: testes hidrostáticos podem ser omitidos se os cálculos mostrarem um fator de segurança de cinco a um para metal fundido e de quatro a um para aço usinado.

Teste de Temperatura - O dispositivo fechado é sujeito ao teste de temperatura para determinar a temperatura máxima em qualquer ponto da superfície externa. O dispositivo deve ser marcado com um código de temperatura, baseado no resultado, apenas se a temperatura exceder +100ºC (+212ºF).

Teste de Penetração de Poeira - O dispositivo é operado com carga nominal plena até que sejam obtidas temperaturas equilibradas, e então ele é liberado para refrigerar a temperatura ambiente (sala), através de seis ciclos de aquecimento e refrigeração, durante, pelo menos 30 horas, enquanto é exposto continuamente à poeira circulando, com propriedades específicas, em uma câmara de teste. Nenhuma poeira deve entrar no gabinete.

Teste de Temperatura com Cobertor de Poeira - Esse teste é conduzido como descrito para o teste de Penetração de Poeira, exceto que bocais de poeira circulantes são posicionados, de forma que a poeira não seja assoprada diretamente sobre o dispositivo em teste. O dispositivo é operado com carga nominal plena (e sob condições anormais para equipamentos sujeitos a sobrecarga) até que sejam obtidas temperaturas equilibradas. A poeira em contato com o gabinete não deve causar ignição ou desbotar a pintura a partir do calor, e as temperaturas externas, baseadas em um ambiente de +40ºC (+104ºF), não devem exceder:

Tabela 7.6: Orientações do Teste de Temperatura

Grupo Operação Normal Operação Anormal

E +200°C (+392°F) +200°C (+392°F)

F +150°C (+302°F) +200°C (+392°F)

G +120°C (+248°F) +165°C (+329°F)

Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de Detecção de Presença C-1

C

Glossário

A

á prova de explosão Termo de local classificado que se refere ao confinamento da explosão.

abertura Para abrir um circuito elétrico. Consulte normalmente fechado (N.F.).

abertura do feixe Consulte Feixe Transmitido

abertura/fechamento lentos

Um tipo de contato; a força é aplicada para operar os contatos sem qualquer mecanismo de centro. Os contatos se movem a uma velocidade diretamente relacionada à velocidade de operação do atuador. A força de contato é diretamente relacionada à quantidade de movimento do contato. Os contatos podem se tocar com pouca pressão de contato.

acionamento Um pulso usado para iniciar a comutação do sinal de controle através dos caminhos de circuito apropriados.

ação por pressão Um movimento rápido dos contatos, de uma posição para outra posição. O movimento é uma constante e é independente da velocidade com a qual o atuador da chave é movido. A pressão de contato é estável devido à tensão de mola.

ação por pressão/ação de abertura direta IEC

Essa estrutura de contato é muito similar ao contato de ação por pressão, com um acréscimo, a operação contínua do mecanismo de operação além da posição de ação por pressão aplica força diretamente ao contato normalmente fechado (N.F.), se ele não abrir com o mecanismo de ação por pressão. Essa força é aplicada depois do mecanismo de centro. Por exemplo, se um contato tem um ponto de operação de ação por pressão a um movimento rotatório de 40º, o ponto de ação de abertura direta pode estar na área de 60º ou mais. Nenhuma força de ação de abertura direta é aplicada ao contato N.A. enquanto ele muda de um estado fechado operado para seu estado normal.

ajuste de ganho Consulte ajuste de sensibilidade

GLOSSÁRIO

C-2 Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley

ajuste de sensibilidade

Um ajuste que determina a habilidade do sensor de discriminar diferentes níveis de luz ou ondas ultra-sônicas. Algumas vezes chamado de "ajuste de ganho".

alcance Usado para descrever a tensão ou a corrente máxima em uma faixa de saída analógica. Os sensores analógicos têm um ajuste para determinar o valor do alcance.

alimentação óptica Alimentação ou intensidade da luz disponível projetada, a partir de um emissor específico; intensidade do feixe.

alinhamento Posicionamento de uma fonte de luz e receptor, refletor ou objeto, de forma que a quantidade máxima da energia da luz emitida alcance o fotodetector do receptor.

alvo 1. Alvo: Objeto padronizado usado para estabelecer as capacidades da faixa de detecção do sensor.

2. Também, a parte ou peça sendo detectada.

alvo padrão Consulte alvo.Ambiente

ambiente As condições ambientais em uma área de detecção (temperatura, nível de luz, umidade, contaminação do ar).

ampére (A) Uma unidade de medida da corrente elétrica. Um Volt através de um Ohm de resistência causa um fluxo de corrente de um Ampère. Um Ampère é igual a 6,28 x 1018 elétrons passando um ponto em um segundo.

amplo ângulo de difusão

Um modo de detecção fotoelétrica onde as lentes espalham a luz emitida/recebida sobre uma grande área. O ângulo dessas lentes é tipicamente de 60º ou maior. A faixa máxima do sensor é reduzida, mas permite a detecção de objetos pequenos em um amplo campo de visão.

angulo assimétrico Usado na montagem dos sensores retrorefletidos e difusos, para otimizar as condições de detecção.

Modo difuso: reduz os reflexos do fundo; o sensor é colocado em ângulo para que seu feixe atinja o fundo a um ângulo diferente de 90º.

Modo retrorefletido: a assimetria é feita para reduzir a quantidade de luz refletida diretamente para trás do objeto; o sensor e o refletor são colocados em ângulo para que o feixe atinja a um ângulo diferente de 90º.

ânodo O eletrodo positivo de um dispositivo. Consulte diodo.

GLOSSÁRIO


ANSI American National Standards Institute, um órgão que promove os padrões para a indústria na América do Norte.

aproximação axial A aproximação do alvo com seu centro mantido no eixo de referência. Consulte eixo de referência.

aproximação lateral A aproximação do alvo, perpendicular ao eixo de referência. Consulte eixo de referência.

atenuação A redução da força do sinal ou perda ou redução da intensidade do feixe, resultante de fatores ambientais, como poeira, sujeira, umidade, vapor ou outros contaminantes na área de detecção.

aterramento Um percurso de condução, entre um circuito elétrico e o terra. Nos sistemas de distribuição de alimentação, refere-se ao aterramento. Refere-se ao aterramento da carcaça da máquina ou do conduíte. Em sistemas elétricos, refere-se ao chassi eletrônico ou ao aterramento do gabinete ou para CC comum (referências de tensão para o lado negativo de uma fonte de alimentação CC).

atraso de monoestável

Lógica de sincronização na qual um sinal de entrada inicia um período de atraso ajustável, no final do qual a saída envia pulsos para um tempo de pulso ajustável ("frenagem"). O sinal de entrada pode ser momentâneo ou mantido. Nenhuma outra ação ocorre até que o sinal de entrada seja removido e, então, reaplicado, e, assim, a seqüência começa novamente.

atraso na desenergização

Lógica de temporização na qual a saída se energiza imediatamente quando um sinal de entrada está presente. A temporização do atraso na energização começa na borda de subida do sinal de entrada, mantendo a saída energizada. Se um novo sinal de entrada for recebido durante a temporização do atraso na energização, o temporizador é resetado e o período de atraso na desenergização começa novamente na borda de subida do novo sinal de entrada. A saída desenergiza depois da remoção da entrada e o temporizador acionado pela borda de subida expira.

atraso na energização

Lógica de temporização na qual a temporização começa na borda de subida de um sinal de entrada, mas a saída é energizada somente depois que o tempo de atraso na energização pré-determinado tiver decorrido. A saída pára imediatamente na borda de subida do sinal de entrada. Se o sinal de entrada não estiver presente para o período de tempo de atraso na energização, não ocorre nenhuma saída. Se o sinal de entrada for removido momentaneamente e, então, reestabelecido, a temporização de atraso na energização começa novamente do início.

GLOSSÁRIO


atraso na energização/desenergização

Lógica de temporização que combina a temporização na energização e desenergização em uma única função.

atuador Um mecanismo de comutação que quando movimentado como planejado, opera os contatos da chave. Esse mecanismo transmite a força aplicada do dispositivo de atuação para o bloco de contato, provocando a operação dos contatos

B

barreira Consulte de segurança intrínseca.

barreira de segurança intrínseca

Um componente de proteção projetado para limitar a tensão e a corrente em uma área classificada. A barreira funciona fora do local classificado para desviar a energia anormal para o aterramento.

base de controle Unidade remota da fonte de luz/fotoreceptor (ou sensor de proximidade), no qual a amplificação e condicionamento, ou o sinal de entrada acontece. Geralmente contém uma fonte de alimentação e um dispositivo de saída.

C

cabo passivo Consulte resistor com cabo.

campo de visão A região que a fonte de luz ilumina e que o receptor vê. Esta se refere à área de resposta de um sensor fotoelétrico (receptor). O Campo de Visão é expresso em graus, mas é tridimensional, representado no formato de um cone.

capacidade de acionamento

Um dos dois tipos de lógica de temporização monoestável. O pulso de saída de um monoestável com capacidade de acionamento é reiniciado com a nova ocorrência de cada entrada. A saída permanecerá "ligada" enquanto o tempo entre as entradas consecutivas for menor do que o tempo do pulso monoestável.

carga Um termo geral para um dispositivo ou circuito que consome alimentação quando comutado por outro dispositivo ou circuito.

GLOSSÁRIO


carga indutiva Dispositivos elétricos geralmente feitos de fio bobinado para criar um campo magnético que, por sua vez, produzem trabalho mecânico quando energizados. As cargas indutivas apresentam corrente de ativação quando energizadas que pode ser muitas vezes o valor da corrente de frenagem do estado estável. Quando desenergizados, o campo magnético entra em colapso, gerando um transiente de alta tensão. Esse transiente pode causar arco através do contatos de comutação mecânica ou podem danificar os contatos de estado sólido. Exemplos de cargas indutivas incluem motores, solenóides e relés. Consulte transiente.

cascata Combinar o grupo de circuitos lógicos para conseguir uma lógica complexa ou controle de temporização. (Entradas e saídas são conectadas em série).

CENELEC European Committee for Eletrotechnical Standardization é responsável pelo desenvolvimento de padrões, abrangendo características dimensionais e de operação dos componentes de controle dos componentes. Similar, em natureza, ao ANSI.

chave de ação por encaixe com precisão

Uma chave eletromecânica com características pré-determinadas e controladas de forma precisa e com ação de abertura/fechamento de contato rápido carregado por mola.

chave de contato mantido

Os contatos se mantêm fechados depois da liberação do atuador até o reset.

chave de proximidade com três fios

Um sensor de proximidade CA ou CC com três fios, dois dos quais fornecem alimentação e um terceiro que comuta a carga.

chave momentânea Uma chave com contatos que retornam de uma condição de operação para uma condição normal quando a força de atuação é removida.

chaveamento Ligamento e desligamento contínuo, ao invés de fechamento ou abertura estável de contato.

chaveamento eletromecânico

Quando o par de contatos fecha, os contatos abrem e fecham diversas vezes antes que uma condição estável fechada seja estabelecida. O chaveamento eletromecânico do contato não é uma característica dos contatos da chave de estado sólido.

circuito em paralelo Um circuito no qual a corrente tem dois ou mais percursos para seguir.

GLOSSÁRIO


circuito em série Um circuito no qual a corrente tem apenas um percurso a seguir.

classificação de gabinete

Classificação da proteção de equipamentos elétricos contra choque elétrico, corpos externos e água.

classificação do sensor

Lógica de temporização na qual as condições de sobrevelocidade e subvelocidade são detectadas por um circuito que monitora e calcula continuamente o tempo entre os sinais de entrada e compara esse tempo com a referência pré-determinada.

classificação IP Um sistema de classificação estabelecido pelo padrão IEC 529, que define a adequação do sensor e dos gabinetes do sistema de sensor para vários ambientes. Similar às classificações NEMA para gabinetes.

coletor aberto Um termo usado para descrever a saída NPN ou PNP de um dispositivo CC, onde o coletor do transistor de entrada não é conectado a qualquer outra parte do circuito de saída, exceto através de um diodo para proteção. Consulte sinking (saída NPN), sourcing (saída PNP).

comprimento de onda Distância percorrida pela luz enquanto estiver completando uma onda de seno completa. É expressa em nanômetros (nm). Cada cor tem um comprimento de onda específico.

consumo de corrente A quantidade de corrente requisitada para alimentar um sensor ou controle, excluindo sua carga.

contatos com dupla abertura

Contados que abrem o circuito em dois lugares.

contatos de ação de abertura direta

Alcance da separação de contato, como o resultado direto de um movimento específico do atuador da chave através de membros não elásticos.

contraste óptico Consulte modo de detecção de foco fixo.

controle completo Um controle fotoelétrico ou de proximidade no qual a detecção do controle, o condicionamento do sinal e a saída ocorrem em um único dispositivo.

controles separados Um sistema no qual os sensores são remotos da fonte de alimentação, dispositivo lógico e dispositivo de mudança de saída.

convergência mecânica

Um par de emissor e receptor separado colocado em ângulo em direção a um ponto comum, a uma distância desejada dos controles.

GLOSSÁRIO


corrente alternada (CA)

Uma corrente senoidal classificada em uma determinada freqüência, geralmente 50 Hz ou 60 Hz .

corrente contínua (CC)

A corrente que flui em apenas uma direção através de um circuito. Como ordinariamente usado, o termo designa uma corrente praticamente não pulsante.

corrente de alimentação

A quantidade de corrente necessária para manter a operação do sensor fotoelétrico, sensor de proximidade ou base de controle. Algumas vezes denominada "consumo de corrente".

corrente de ativação A sobretensão de corrente inicial através de uma carga quando a alimentação é aplicada pela primeira vez. A corrente de ativação para uma carga indutiva (solenóide, contator) pode ser até 20 vinte vezes a corrente de frenagem.

corrente de ativação máxima

O nível máximo de corrente no qual o sensor pode ser operado por um curto período de tempo.

corrente de carga A quantidade máxima de corrente que um sensor comutará através de sua carga.

corrente de carga contínua

O nível máximo de corrente permitido para fluir continuamente através da saída do sensor no estado LIGADO (ON).

corrente de carga máxima

A quantidade máxima de corrente que pode fluir através de um sensor e não causar falha no mesmo.

corrente de carga mínima

A quantidade mínima de corrente que um sensor requer para manter uma operação confiável.

corrente de fuga A pequena quantidade de corrente inerente não desejada, em chaves de estado sólido, quando estão no estado "desligado". Se torna importante se a tensão de "estágio desligado" resultante, através da carga sendo ligada, for muito alta para que a carga desenergize.

corrente de operação

Corrente consumida por uma carga enquanto é energizada. Também chamada de "corrente selada" de uma carga.

corrente no estado desenergizado

Consulte corrente de fuga.

corrente sinking Consulte sinking.

corrente sourcing Consulte sourcing.

GLOSSÁRIO


correntes parasitas ou de Foucalt

Correntes induzidas na superfície de uma massa condutora, pela taxa de mudança no fluxo magnético.

CSA Abreviação para Canadian Standards Association. Um órgão de testes. Produtos "com certificação CSA" são testados por tipo e aprovados pela CSA, pois atendem os códigos elétricos e de segurança canadenses.

curso diferencial (percurso para resetar os contatos)

O ângulo ou distância através da qual o atuador move da posição de operação de contato para a posição de atuador livre, ou a distância entre o ponto de operação e o ponto de liberação. Consulte histerese.

D

desvio Uma mudança no ponto de operação.

detecção de supressão de fundo

Um modo de detecção fotoelétrica difusa com um limite de faixa definido, usado em áreas onde um fundo refletivo está próximo do objeto.

diafonia Acústica: Ocorre quando um sensor ultra-sônico responde ao sinal de um sensor ultra-sônico adjacente. Pode freqüentemente ser minimizada pela instalação de abafadores entre os sensores e/ou dos tubos de extensão à frente da face sensora.

Elétrica: Ocorre em sensores fotoelétricos modulados quando o sinal do emissor modulado se une diretamente aos fios do condutor do receptor, o que resulta em uma condição de "trava" do grupo de circuitos de saída.

Óptica: Ocorre quando um receptor fotoelétrico responde à luz de um emissor adjacente.

diagnóstico Sinal avançado de aviso de perda potencial da saída do controle, devido às mudanças no ambiente.

diferencial, comutação

Consulte histerese.

DIN "Deutsches Institute für Normung". Comitê alemão para padronização.

diodo Um semicondutor de duas camadas que permite que a corrente flua em apenas uma direção e inibe o fluxo de corrente na outra direção.

GLOSSÁRIO


diodo de emissão de luz

Consulte LED (Diodo de Emissão de Luz)

diodo laser Uma fonte de luz de laser eletrônica, em miniatura e baseada em silício.

diodo Zener Um componente eletrônico usado como um regulador de tensão, baseado em suas características de dissipação de energia e na habilidade de parar o fluxo reverso.

disparo A provisão para aplicar um sinal externo a um sensor para evitar operação não desejada.

distância de operação classificada

Consulte distância sensora nominal.

distância de operação máxima

Consulte distância sensora máxima.

distância de operação mínima

Consulte distância sensora mínima.

distância de operação, certificada

Consulte distância sensora nominal.

distância de varredura

Consulte distância sensora.

distância sensora A distância entre o sensor e um alvo padrão, na qual o sensor detectará o alvo de forma eficiente e confiável.

distância sensora máxima

A distância mais longa na qual um sensor pode detectar um alvo sob excelentes condições.

distância sensora mínima

O limite inferior de uma faixa de detecção específica de um sensor ultra-sônico ou fotoelétrico.

distância sensora nominal

A distância sensora nominal é medida a partir da face do sensor até o ponto mais próximo do alvo. O aço é usado como alvo padrão quando a distância sensora nominal é estabelecida.

E

E lógico Uma função lógica na qual duas ou mais entradas conectadas em série devem ser fechadas para energizar a saída

GLOSSÁRIO


ECKO Consulte o princípio Eddy Current Killed Oscillator

eixo de referência Um eixo perpendicular, passando através do centro da face sensora.

emissor (fotoelétrico)

A fonte de luz dentro de qualquer sensor fotoelétrico (LED, bulbo incandescente, diodo laser).

entrada O sinal aplicado a um circuito para indicar o status da máquina ou processo, ou usado para iniciar ações controladas.

estado sólido Circuitos e componentes utilizando semicondutores sem peças que se movem. Exemplo: transistores, diodos, etc.

extremidade sensora A extremidade de qualquer cabo de fibra óptica no qual os objetos a serem detectados estão localizados. Consulte fibra bifurcada (óptica), fibra individual (óptica).

F

face ativa Consulte face sensora.

face sensora A superfície do sensor de proximidade, paralela ao alvo, da qual a distância/extensão de operação é medida, ao longo do eixo de referência.

faixa Consulte faixa de detecção.

faixa de detecção Modo de feixe transmitido: a distância entre o emissor e o receptor.

Modo retrorefletido: a distância entre o sensor e o retrorefletor.

Modo difuso: a distância entre o sensor e o objeto a ser detectado. Consulte modo de feixe transmitido, modo retrorefletido, modo de difusão.

fatores de correção Fatores de multiplicação sugeridos, levando-se em conta as variações na composição do material do alvo. Ao verificar a distância sensora real, este fator deve ser multiplicado pela distância sensora nominal.

feixe eficiente A porção de um feixe que deve ser suficientemente interrompido por um objeto para ser detectado de forma confiável.

feixe transmitido Um modo de detecção fotoelétrica no qual o emissor e o receptor estão posicionados um em oposto ao outro, para que a luz do emissor brilhe diretamente no receptor. Um objeto, então, quebra o feixe de luz estabelecido entre os dois.

GLOSSÁRIO


ferroso Composto de e/ou contendo ferro. Exibe características magnéticas.

FET (transistor de efeito em campo)

Semicondutores usados como uma saída que tem como base a habilidade de comutar CA e CC, a queda de tensão no estado energizado baixo e a corrente de fuga no estado desenergizado baixo. Não tolera a corrente de ativação típica de cargas indutivas. A posição inicial do atuador quando não há nenhuma força externa (exceto gravidade) aplicada no atuador.

fibra bifurcada (óptica)

Um conjunto de fibra óptica que é ramificada para combinar a luz emitida com a luz recebida no mesmo conjunto.

fibra óptica Fibras transparentes de vidro ou plástico usadas para conduzir e guiar a energia de luz. Usadas em fotoelétricos como "canos de luz" para conduzir a luz sensora para dentro e para fora de uma área de detecção.

fibra óptica de plástico

Consulte fibra óptica.

fibra óptica de vidro Consulte fibra óptica.

fibra óptica individual

Um conjunto de fibra óptica tendo uma extremidade de controle e uma extremidade sensora.

fibra óptica plástica Consulte fibra óptica.

filtro Filtros ópticos que deixam ondas de luz passarem em faixas de comprimento da onda específicas e bloqueiam outras faixas de comprimento da onda.

filtro antibrilho Consulte filtro de polarização.

filtro de Polarização Uma folha plástica que orienta a maior parte da luz passando através dela, dentro de um único plano.

fluxo, magnético As linhas de força em um campo magnético geradas por uma bobina indutiva.

FM (Factory Mutual Research)

Organização que realiza testes e aprova produtos para uso em locais classificados.

fonte de luz modulada

Um LED que emite luz em pulso, permitindo que um sensor fotoelétrico ignore a luz ambiente.

GLOSSÁRIO


força de operação A força em linha reta na direção designada, aplicada ao atuador da chave para fazer com que os contatos se movimentem para a posição operada.

forma de onda A forma geométrica como a obtida mostrando uma característica de tensão ou corrente, como uma função de tempo. A tensão de linha CA produz uma onda em forma de seno.

fotodiodo Um diodo semicondutor no qual a corrente reversa varia com a iluminação. Caracterizada pela linearidade de sua saída sobre diversas magnitudes de intensidade de luz, tempo de resposta muito rápido e ampla escala de resposta com cor.

freqüência de comutação

O número máximo de vezes por segundo que um sensor pode mudar de estado (ON e OFF). Geralmente expresso em Hertz (Hz).

freqüência de luz Freqüência de luz modulada

G

ganho de excesso Consulte margem.

gráfico de desvio térmico

Um gráfico ilustrando a variância de operação do sensor, devido às mudanças em temperaturas.

H

hertz (Hz) A medida internacional de freqüência, igual a um ciclo por segundo.

histerese A diferença em porcentagem da distância sensora nominal entre o ponto de operação (ligado) e o ponto de liberação (desligado), quando o alvo está se distanciando da face sensora. Sem histerese suficiente, um sensor de proximidade "chaveará" (continuamente em ligado e desligado) quando houver uma vibração significante aplicada ao alvo ou sensor.

GLOSSÁRIO


I

IEC International Electrotechnical Commission, com sede em Genebra, Suíça. Esta organização escreve e distribui os padrões de segurança e desempenho recomendados para produtos e componentes elétricos.

impedância A oposição em um circuito elétrico para o fluxo de corrente alternada (CA) em uma determinada freqüência. A impedância consiste de resistência, reatância indutiva e reatância capacitiva. Ela é medida em Ohms.

imunidade a campo de solda (WFI)

A habilidade de um sensor de não acionar em falso na presença de campos magnéticos fortes.

incorporado Consulte sensor blindado.

indicação de margem Um LED usado para sinalizar a intensidade de luz adequada ou um aviso de intensidade de luz inadequada.

indicador de alimentação

Um indicador (geralmente um LED) que sinaliza que a tensão de operação está aplicada a um sensor.

indicador de força de sinal

Consulte indicação de margem.

indicador de status Um LED usado para sinalizar que o sensor mudou de estado.

índice do sinal Amplamente, a comparação de luz vista por um detector de luz quando o feixe está bloqueado, com a luz vista quando o feixe não está bloqueado. Consulte margem.

indutância A propriedade de um circuito elétrico, onde uma força eletromotriz (emf) é induzida nele por uma mudança nele mesmo ou em um circuito vizinho.

1. Indutivo (detecção de metal)

infravermelho Energia de luz invisível começando com um comprimento de onda de 690 nanômetros e superior. Os LEDs infravermelhos são usados como um tipo de emissor em sensores fotoelétricos. Consulte LED (Diodo de Emissão de Luz).

GLOSSÁRIO


Interferência de Rádio Freqüência (RFI)

Interferência causada por radiação eletromagnética em freqüências de rádio para o grupo de circuitos eletrônicos sensíveis. A RFI pode se originar de equipamentos de controle de rádio, controles de motores de passo, CRTs, computadores, walkie-talkies, comunicações de serviço público, estações de rádio comerciais ou uma variedade de outras fontes. A RFI ocorre mais freqüentemente a uma freqüência específica ou dentro de uma faixa de freqüências. Como resultado, um instrumento eletrônico pode ser radicalmente afetado pela presença de interferência RF, enquanto outro instrumento similar, na mesma área, pode parecer completamente imune.

Interferência Eletromagnética (EMI)

O ruído elétrico que pode interferir na operação apropriada de sensores, controladores lógicos programáveis, contadores, registradores de dados e outros equipamentos eletrônicos sensíveis. Fontes comuns de EMI incluem aparelho de iluminação e controles, motores, geradores e contatores.

L

laser Um dispositivo de elétron ativo que converte a alimentação de entrada em um feixe de luz visível ou infravermelho estreito e intenso. Termo derivado de "Amplificação de Luz por Radiação de Emissão Estimulada."

LED (Diodo de Emissão de Luz)

Uma fonte de "luz" de estado sólido que gera várias cores de luz.

lei de Ohm E = I x R. A Corrente (I) é diretamente proporcional à Tensão (E) e inversamente proporcional à resistência total (R) de um circuito.

lente O componente óptico de um sensor fotoelétrico que focaliza os feixes de luz emitidos e/ou focaliza os feixes de luz sobre o receptor

limite A tensão em um circuito de controle fotoelétrico, que faz com que a saída do sensor mude de estado. Esse nível de tensão está diretamente relacionado à quantidade de luz que atingiu o receptor fotoelétrico. O limite é o valor de sinal recebido, representando uma margem de 1x. O controle de sensibilidade (se estiver disponível) ajusta o nível de tensão do limite.

lógica A modificação de um sinal de entrada que produz uma resposta de saída atrasada, em pulso, retentiva ou de outro tipo.

GLOSSÁRIO


lógica de atraso Uma função de temporização que altera uma resposta de saída.

lógica NOR Um circuito, onde nenhuma entrada está fechada, e ainda, a saída é energizada.

lógica OR Uma função lógica na qual a presença de qualquer condição de entrada definida faça com que uma carga se energize (A ou B ou C = saída). Geralmente criada pela conexão de todas as saídas em paralelo a uma carga.

luz ambiente Iluminação de um receptor não gerada pela fonte do mesmo ou luz proveniente de uma fonte externa, em adição à luz irradiada pela fonte do dispositivo fotoelétrico sobre o detector do dispositivo.

luz polarizada Luz que tem todas as ondas dos componentes na mesma direção. A luz natural é feita de ondas que têm uma variedade de direções. Os sensores fotoelétricos com filtros de polarização emitem e detectam ondas de luz de uma polarização específica, enquanto rejeitam luz não desejada de outras polarizações.

luz vermelha Luz visível na faixa vermelha, entre 600 e 780 nm. LEDs vermelhos emitem uma faixa de luz vermelha com um comprimento de onda de 630 a 690 nm.

M

marca registrada Geralmente uma marca de contraste, impressa no material da embalagem. Esta marca é usada como ponto de referência de corte em aplicações de embrulho, embalagem e prensa.

margem Uma medição da luz alcançando o fotodetector acima da luz mínima requerida para operar o amplificador do sensor, cruzando seu nível de limite. O cálculo é expresso como a razão de um número inteiro. Em forma de equação:

Margem = Energia de luz atingindo o receptor

Limite do amplificador

A margem, registrada em gráfico vs. a distância sensora, é usada para predizer a confiabilidade de um sensor fotoelétrico, considerando as condições ambientes. A otimização da margem aumenta a confiabilidade do sensor.

GLOSSÁRIO


margem de operação Consulte margem.

metal não ferroso Qualquer metal que não contenha ferro, ou não mostre nenhuma tendência magnética.

microssegundo Um milionésimo de um segundo. 1 microssegundo = 0,000001 de segundo. Abreviatura: µs.

milissegundo Um milésimo de um segundo. 1 milissegundo = 0,001 de segundo. Abreviatura: ms.

modo de detecção O arranjo dos componentes (emissores, receptores, refletores etc.) em uma aplicação de detecção.

modo de detecção através de feixe

Consulte feixe transmitido.

modo de detecção de feixe convergente

Consulte margem.

modo de detecção de foco fixo

Uma variação especial de detecção fotoelétrica de modo difuso, que usa óptica adicional para criar uma imagem pequena, intensa e bem definida, a uma distância fixa da superfície frontal da lente do sensor. A detecção de foco fixo é a primeira opção da detecção fotoelétrica de objetos pequenos que permanecem dentro da profundidade de campo do sensor.

modo de detecção de proximidade

Consulte modo de detecção difusa.

modo de detecção difusa

Um modo de detecção de proximidade fotoelétrica no qual a luz do emissor atinge a superfície de um objeto, em um ângulo arbitrário e é detectada quando o receptor captura alguma porcentagem pequena da luz difusa. Também denominado "modo de reflexão direta", ou o "modo de proximidade" fotoelétrica.

modo de detecção especular

Um modo de detecção fotoelétrica onde um emissor e um receptor são montados em ângulos iguais e opostos, a partir da perpendicular até uma superfície altamente refletiva (como um espelho). A distância de uma superfície brilhante até os sensores deve permanecer constante.

modo de detecção oposta

Consulte feixe transmitido.

GLOSSÁRIO


modo de detecção retrorefletida

Um sensor, contendo emissor e receptor, que estabelece um feixe de luz entre o retrorefletor e ele mesmo. Um objeto é "detectado" quando interrompe esse feixe.

modo de operação Refere-se ao nível de intensidade específico (ou claro ou escuro) que inicia um circuito de saída fotoelétrica. Consulte modo de operação com luz (L.O. ou L/O) e modo de operação no escuro (D.O. ou D/O).

modo de operação com luz (LO ou L/O)

O modo de programa para um sensor fotoelétrico no qual a saída energiza (ou a lógica de atraso começa), quando a intensidade da luz no fotodetector foi aumentada suficientemente.

modo de operação no escuro (DO ou D/O)

O modo de programa para um sensor fotoelétrico no qual a saída energiza (ou a lógica de atraso começa), quando a intensidade da luz no fotodetector foi diminuída suficientemente.

módulo lógico Um acessório do sistema de detecção que interpreta um ou mais sinais de entrada dos sensores e modifica esses sinais de entrada para o controle de um processo.

monoestável Lógica de temporização na qual um pulso de saída temporizado começa na borda de subida de um sinal de entrada. O pulso tem sempre a mesma duração, independente do comprimento do sinal de entrada. A saída não pode ser reenergizada até que o sinal de entrada seja removido e, então, reaplicado.

monoestável no atraso na energização

Lógica de temporização que combina temporização no atraso na energização e monoestável em uma única função. O sinal de entrada deve estar presente, durante, pelo menos, o tempo de atraso na energização para que um pulso monoestável temporizado ocorra. Consulte monoestável.

montagem no mesmo nível

Consulte sensor blindado.

MOV (Varistor de Óxido Metálico)

Um componente projetado para proteger dispositivos de saída de estado sólido e equipamentos eletrônicos contra danos.

N

N.A Consulte normalmente aberto (N.A.).

N.F Consulte normalmente fechado (N.F.)

GLOSSÁRIO


nanômetro (nm) Unidade de medida usada para especificar o comprimento de onda da energia de luz. 1nm = 0,00000001 metros (10-9 metros). Alguns comprimentos típicos de onda: LEDs vermelhos têm 650 nm, LEDs verdes têm 560 nm, LEDs infravermelhos têm 880 ou 940 nm.

não blindado Sensores com distâncias sensoras mais longas e um campo magnético mais largo, mas são sensíveis a metal que está ao redor.

não incorporado Consulte não blindado

não inflamável Ausência de capacidade, sob operação normal, de provocar a ignição de uma mistura perigosa.

NEMA National Electrical Manufacturers Association. A NEMA define os padrões para componentes de controles elétricos no Estados Unidos.

nível lógico Refere-se ao estado de uma entrada ou de uma saída, de um circuito digital (não aplicável a circuitos analógicos). Está sempre em uma de duas tensões possíveis: "baixa" é a tensão geralmente menor do que 2 volts, medida em relação ao aterramento; e "alta" é tensão de algum nível nominal, geralmente dentro de 2 volts da fonte positiva.

normalmente aberto (N.A.)

A saída "fecha" em estado atuado; a saída fica "aberta" no estado de repouso (normal).

normalmente alto Consulte normalmente fechado.

normalmente baixo Consulte normalmente aberto.

normalmente fechado (N.F.)

A saída "abre" em estado atuado; a saída fica "fechada" no estado de repouso (normal).

O

obturador O tamanho da abertura de uma lente ou uma peça mecânica/tampa externa encaixada a uma lente que restringe o tamanho da abertura da mesma, portanto, limitando o tamanho do feixe eficiente.

ohm Unidade de medida para resistência e impedância. A resistência através da qual uma corrente de um Ampère fluirá quando um Volt for aplicado.

GLOSSÁRIO


opaco Um termo usado para descrever um material que bloqueia a passagem de energia de luz. "Opacidade" é a habilidade relativa de um material de obstruir a passagem de luz.

operação em série Consulte lógica AND (E).

oscilação Uma mudança periódica em uma variável, como por exemplo, na amplitude da onda de uma corrente alternada.

P

padrão de feixe Uma dispersão de luz do sensor mostrada graficamente.

percurso excedido O movimento do atuador além da posição de operação do contato.

percurso máximo Consulte percurso total.

percurso total A soma do pré-percurso com o excedente do percurso.

ponteira Ponta de um cabo de fibra óptica.

posição de operação do atuador

A posição do atuador quando os contatos operam.

posição de operação do contato

A posição para a qual os contatos se movem quando o atuador é desviado para ou além da posição de operação do atuador.

posição de reset do atuador

A posição do atuador na qual os contatos se movem da posição de operação para a posição "normal".

posição livre do atuador

A posição inicial do atuador quando não há nenhuma força externa (exceto gravidade) aplicada no atuador.

posição normal do contato

A posição dos contatos quando nenhuma força de operação está sendo aplicada.

potência dissipada A quantidade de alimentação consumida e convertida em calor em uma operação normal (watts/miliwatts (CC) ou Volt-Amps (CA).

pré-percurso Percurso para operar os contatos a partir da posição livre do atuador.

GLOSSÁRIO


princípio Eddy Current Killed Oscillator

Os sensores de proximidade são geralmente construídos com quatro elementos principais: um conjunto com núcleo de bobina e ferrite, um oscilador, um conversor/detector e um dispositivo de saída. O oscilador cria um campo de freqüência de rádio que é moldado e definido pela bobina e pelo núcleo. Assim que um alvo é colocado nesse campo, correntes parasitas são geradas na superfície do alvo. O oscilador, sendo um dispositivo de alimentação limitada, abaixará (matará) sua amplitude, à medida em que as correntes parasitas são criadas. O conversor/detector retifica o sinal de CA para CC e o compara a um valor pré-determinado . A saída é acionada quando a diferença no valor é medida.

profundidade do campo

Consulte distância sensora máxima.

proteção contra curto-circuito

A habilidade de um dispositivo de saída ou circuito de estado sólido de persistir em uma operação, em uma condição de curto-circuito, indefinidamente ou por um período definido sem danos.

proteção contra polaridade reversa

Um circuito que usa um diodo para evitar danos ao controle, caso a polaridade da fonte de alimentação seja acidentalmente invertida.

proteção contra pulso falso

Grupo de circuitos projetados para evitar pulsos falsos durante a ação de energização ou desenergização, ou para desabilitar a saída de um sensor ou de um sistema de detecção até que o circuito da fonte de alimentação tenha tempo de se estabilizar no nível de tensão apropriado.

proteção contra sobrecarga

A habilidade de um sensor de suportar correntes de carga entre a classificação de carga contínua e uma condição de curto-circuito sem danos.

proteção contra Transientes

Grupo de circuitos para proteger contra picos induzidos nas linhas de alimentação, por fontes indutivas, como motores pesados ou solenóides ligando e desligando.

pulso Uma mudança repentina de um valor de mudança normalmente constante ou relativamente lento, como tensão, corrente ou intensidade de luz. Um pulso é caracterizado pelo aumento e queda e tem uma duração finita.

pulso falso Mudança de estado da saída não desejada, geralmente ocorrendo durante ação de energização e desenergização.

GLOSSÁRIO


Q

queda de tensão A tensão que ocorre através de um dispositivo de estado sólido quando sua saída está acionando uma carga, ou a tensão que existe através de cada elemento de um circuito em série. A magnitude da queda de tensão depende do requisito de circuito da carga.

R

raio de curvatura mínimo

O raio mínimo que um feixe de fibras ópticas pode suportar sem quebrar as fibras.

receptor Um componente eletrônico, sensível à intensidade de luz ou ondas ultra-sônicas, que é combinado com um grupo de circuitos associados e dispositivos de saída.

refletividade (relativa)

Uma medição da eficiência da superfície de qualquer material, como um refletor de luz, quando comparado a um cartão de teste branco da Kodak, que é arbitrariamente classificado com 90% de refletividade. A refletividade relativa é de grande importância em modos de difusão fotoelétrica, onde quanto mais refletivo um objeto for, mais fácil é de ser detectado.

refletor Consulte retrorefletor.

refletor em triedro Consulte retrorefletor

reflexão O retorno de luz atingindo a fronteira entre dois meios. A reflexão regular ou especular é a reflexão na qual a luz retorna em apenas uma direção. Se for espalhada em várias direções, a reflexão é chamada de "difusa".

reflexo Consulte modo retrorefletido.

refração A inclinação dos raios de luz, à medida em que eles passam através de um meio com um índice de refração para dentro de outro meio com um índice de refração diferente. Por exemplo, como de ar dentro da água ou como de ar dentro de vidro ou plástico.

relé DPDT Abreviação para "Chave Bipolar de Duas Posições". Um relé com dois contatos de chave bipolar de duas posições", operado simultaneamente por uma ação única. Consulte SPDT.

GLOSSÁRIO


repetibilidade A precisão de repetição de uma distância de operação do sensor, medida a uma temperatura de teste padronizada e a uma tensão constante.

resistência A oposição ao fluxo de corrente elétrica. A propriedade de um material que impede a corrente elétrica e resulta na dissipação de potência na forma de calor. A resistência é medida em Ohms.

resistor Um dispositivo que restringe o fluxo de elétrons em um circuito elétrico.

resistor com cabo (pull-down)

Um resistor conectado através da saída de um dispositivo ou circuito para manter a saída igual ou menor do que zero. Geralmente conectado a uma tensão negativa ou aterramento.

resistor com cabo (pull-up)

Um resistor conectado à saída de um dispositivo para manter a tensão daquela saída mais alta do que o nível de transição da entrada. Geralmente um resistor conectado entre a saída de um dispositivo sinking (NPN) e a tensão da fonte positiva de uma porta lógica.

resposta de papel branco

O procedimento de calibração feito em sensores retrorefletidos para eliminar todas as respostas para papel branco com refletividade de 90%.

retificador Um dispositivo que converte a corrente alternada em corrente contínua.

retrorefletor Um alvo padrão usado para retornar a luz emitida diretamente de volta para o sensor. O tipo mais eficiente tem geometria de cubo angular. Fitas refletivas de filetes de vidro ou cubos angulares menores e menos eficientes.

ripple Um componente de tensão CA na saída de uma fonte de alimentação CC. O componente alternante de tensão de um retificador ou gerador. Uma leve flutuação na intensidade de uma corrente estável. Geralmente expresso como uma porcentagem da tensão da fonte. A ondulação pode ser suprimida com a filtragem do capacitor. A maioria dos dispositivos que são somente CC requer menos do que 10% de ondulação para operação confiável.

ruído (elétrico) Energia não desejada que faz com que os dispositivos operem erroneamente.

GLOSSÁRIO


S

saída Um dispositivo elétrico, de estado sólido ou de contato, que direciona a alimentação para atuar uma carga ou fornecer indicação do status do sistema.

saída analógica Uma saída de sensor que varia sobre uma faixa de tensão (ou corrente) e é proporcional a algum parâmetro de detecção (em oposição a uma saída digital). A saída em um sensor fotoelétrico analógico é proporcional ao comprimento do sinal de luz recebido. A saída de um sensor de proximidade ultra-sônico é proporcional à distância do sensor do objeto que está retornando o som de eco.

saída bipolar Consulte saída complementar.

saída complementar 1. Circuito de saída com dispositivos de saída dupla, onde uma saída é normalmente aberta e a outra é normalmente fechada ou desenergizada. Saída que pode ser operada com luz ou no escuro. Também conhecida como controles CC de quatro fios.

2. A configuração de uma saída dupla de um dispositivo de detecção CC, onde uma chave de saída é um dispositivo Sinking (Transistor NPN) e a outra chave de saída é um dispositivo Sourcing (Transistor PNP).

saída digital Um circuito de saída ou saída de sensor com apenas dois estados de operação, ou "ON" (ligado), ou "OFF" (desligado).

saída dupla Consulte saída complementar

saída isolada Uma saída opticamente e/ou eletricamente separada do resto do sistema de controle.

saída linear A saída de um sensor analógico que tem uma relação de linha reta com um parâmetro de detecção, ex.: distância sensora.

saída PNP Consulte sourcing.

saída programável Saída que pode ser mudada de N.A. para N.F., ou de N.F. para N.A., por meio de uma chave ou de um fio de jumper.

saída selecionável Consulte saída programável.

scanner Consulte sensor fotoelétrico.

scanner de reflexão angular

Uma chave de proximidade fotoelétrica no qual os eixos ópticos do emissor e do receptor de luz formam um ângulo (DIN 440 30).

GLOSSÁRIO


segurança intríseca A técnica de projeto aplicada a equipamentos elétricos (sensores e chaves) e fiação para locais classificados. A técnica envolve limitação elétrica e térmica de energia para um nível abaixo do requisitado para a ignição de uma atmosfera perigosa específica.

semicondutor Um material de componente eletrônico, cuja resistência varia quando exposto a níveis de energia flutuantes.

sensibilidade de espectro

Uma habilidade do fotodetector de "ver" diferentes comprimentos de onda (cores) de luz.

sensor blindado Sensor que pode ser embutido em metal até o plano da face sensora e que "detecta" apenas a parte da frente de sua face.

sensor capacitivo Sensores de proximidade capacitivos são acionados por uma mudança no campo eletrostático do campo ao redor. O transdutor de um sensor capacitivo é configurado para agir como a placa de um capacitor. A propriedade dielétrica de qualquer objeto presente no campo de detecção aumenta a capacitância do circuito transdutor e, por sua vez, altera a freqüência de um circuito oscilador. Um circuito detector detecta essa mudança na freqüência e avisa a saída para mudar de estado.

sensor de 2 fios Um sensor projetado para ser conectado em série com sua carga, exatamente como uma chave fim de curso. Um sensor de 2 fios, com uma saída de estado sólido, permanece alimentado quando a carga é "desligada" por uma "corrente de fuga" residual que flui através da carga.

sensor de proximidade

Um dispositivo usado para detectar a proximidade de um objeto, usando-o como alvo. Os métodos de detecção de proximidade incluem:

1. Indutivo (detecção de metal),

2. Capacitivo e

3. Ultra-sônico

Os sensores fotoelétricos, operando em modo difuso, podem ser considerados sensores de proximidade.

sensor de proximidade indutivo

Sensores com um oscilador e bobina que irradia um campo eletromagnético que induz correntes parasitas na superfície de objetos metálicos que se aproximam da face sensora. Tipicamente, as correntes parasitas extraem a energia do oscilador. Essa perda de energia é detectada como uma queda de tensão, que causa uma mudança no estado de saída do sensor. Freqüentemente denominado "sensor de proximidade".

GLOSSÁRIO


sensor fotoelétrico Um dispositivo reconhecendo mudanças na intensidade de luz que energiza um circuito de saída.

sensor remoto Os componentes ópticos de um sensor fotoelétrico separado, que são posicionados separados da alimentação, saída e grupo de circuitos associados.

sinking A saída de um dispositivo CC que comuta o aterramento (CC comum) para uma carga. A carga é conectada entre a saída do dispositivo e o lado positivo da fonte de alimentação. O componente de comutação é geralmente um coletor aberto com transistor NPN, com seu emissor encaixado no lado negativo da tensão da fonte CC.

sistema de componentes

Consulte controles separados.

sourcing A saída de um dispositivo CC que comuta CC positivo a uma carga. A carga é conectada entre a saída do dispositivo e o lado do aterramento (CC comum) da fonte de alimentação. O componente de comutação é geralmente um coletor aberto com transistor PNP, com seu emissor encaixado no lado positivo da tensão da fonte.

SPDT Chave Única de Duas Posições: um conjunto de contatos, dos quais um está "aberto" enquanto o outro está "fechado".

SPST Chave Única com Direção Única: relé com um contato único que é normalmente aberto ou normalmente fechado

T

temperatura de operação

A faixa real sobre a qual os sensores podem ser operados. O uso fora dos limites de temperatura resultará em perda de estabilidade, mudança no ponto de operação e possível dano permanente ao sensor. A distância sensora nominal é determinada em 25ºC.

tempo de elevação (níveis de 10%)

O tempo requerido para que um valor da saída em corrente ou tensão analógica aumente de um nível baixo para alto.

tempo de partida A extensão de tempo fixa ou ajustável de um pulso de saída, independente da duração do sinal de entrada.

GLOSSÁRIO


tempo de resposta O tempo requisitado para a saída de um sensor responder a uma mudança do sinal de entrada. O tempo de resposta de um sensor se torna extremamente importante na detecção de objetos pequenos que se movem a uma alta velocidade. Espaços estreitos entre os objetos adjacentes também devem ser considerados ao se verificar se a resposta do sensor é rápida o suficiente para uma aplicação.

Tempo de Resposta do Sensor Requisitada =

Tamanho do objeto aparente (abertura) assim que passa pelo sensor

Velocidade do objeto assim que passa pelo sensor

Também conhecido como velocidade de resposta. Consulte freqüência de comutação.

temporizador de repetição de ciclo

Função lógica onde uma saída é desligada e ligada através de durações específicas de tempo de energização e desenergização, enquanto a entrada estiver presente.

tensão Termo usado para designar o diferencial de energia elétrica que existe entre dois pontos e é capaz de produzir um fluxo de corrente quando um caminho fechado está conectado entre os dois pontos.

tensão da fonte de alimentação

A faixa de alimentação requisitada para manter a operação apropriada de um sensor fotoelétrico, sensor de proximidade ou base de controle.

tensão da linha Alimentação de controle típica, de 100V a 250VCA.

tensão de saturação Consulte queda de tensão.

torque operacional O torque que deve ser aplicado ao atuador para fazer com que o contato móvel se mova para a posição de operação do contato.

transdutor Um dispositivo que converte a energia de uma forma em outra forma. Usado onde a magnitude da energia aplicada é convertida em um sinal que varia proporcionalmente às variações da energia aplicada.

transdutor fotoelétrico

Consulte fotodiodo.

GLOSSÁRIO


transiente Um pulso muito curto de tensão (ou corrente), que é muitas vezes maior em magnitude do que a tensão de fornecimento. Os transientes são geralmente causados pela operação de uma carga resistiva pesada ou de qualquer tamanho de carga indutiva, como motores, contatores e solenóides.

transistor Um chip bem pequeno de material cristalino, geralmente silício, que amplifica ou comuta a corrente elétrica.

translúcido Termo usado para descrever materiais que permitem que a luz passe através deles.

transmissão Passagem de luz através de um meio. Se a luz for espalhada, é uma "transmissão difusa".

travar (lógica retentiva)

A função lógica na qual um sinal de entrada "trava" a saída. A saída permanece travada até que um sinal seja aplicado como uma segunda entrada para resetar a trava.

triac Um elemento de comutação de estado sólido usado para tensão de controle CA. Tipicamente, tem capacidade de corrente baixa e corrente de fuga alta.

U

UL Underwriter's Laboratories, Inc., uma organização sem fins lucrativos, que estabelece, mantém e opera laboratórios para o exame e teste de dispositivos, sistemas e materiais, visando, primordialmente, a segurança. A conformidade é indicada por sua marca sobre o produto.

ultra-sônica Energia de som a freqüências imediatamente acima da audição humana, acima de 20kHz.

V

varredura direta Consulte feixe transmitido.

GLOSSÁRIO


vedação hermética Um selo hermético. Em sensores fotoelétricos, os conjuntos das lentes de alguns sensores têm selos herméticos para excluir a entrada de ar e água atrás das lentes, prevenindo, dessa forma, o embaçamento da superfície interior das mesmas. As chaves fim de curso têm contatos com selo hermético que evitam a contaminação da superfície de contato.

volt A unidade de força potencial ou eletromotriz. Geralmente abreviada como V.

Z

zona cega A distância mínima entre um objeto e um sensor para que o sensor seja capaz de detectar o objeto.

zona livre A área ao redor do interruptor de proximidade, que deve ser mantida livre de qualquer material amortecedor, como metal que afetará adversamente a confiabilidade das detecções de alvos do sensor.

Publicação FSM-900PT - Maio 1999 © 1999 Corporação Internacional Rockwell.

Visite-nos na lnternet: http: www.rockwellautomation.com

Onde quer que você precise de nós, a RockwelI Automation oferece as marcaslíderes da automação industrial, incluindo os controladores Allen-Bradley,produtos de conversão de energia Reliance Electric, componentes de transmissãode energia mecânica Dodge e produtos de sofware da Rockwell Software. Atravésde uma abordagem única e flexível, a Rockwell Automation ajuda os clientes aalcançar uma vantagem competitiva, contando com o apoio de milhares de parceiros,distribuidores e integradores autorizados de sistemas, no mundo inteiro.

Sede central: 1201 South Second Street Milwaukee, WI 53204, USA, Tel.: (1) 414 382-2000, Fax: (1) 414 382-4444Sede européia: 46, avenue Hermann Debroux, 1160 Brussels, Belgium, Tel.: (32) 2 663 06 00, Fax: (32) 2 663 06 40Brasil: Rua Comendador Souza, 194, São Paulo, SP, 05037-900, Brasil, Tel.: (55-11) 3618-8800, Fax: (55-11) 3618-8968Portugal: Taguspark, Edificio Inovação ll, n 314 e 324, 2780 Oeiras, Portugal, Tel. (351) 1 422 55 00, Fax: (351) 1 422 55 28

Documents

Sumáriojlcurzel/CLP/1 - Sensores Industriais... · SUMÁRIO Fundamentos de Detecção de Presença Rockwell Automation/Allen-Bradley iii Vantagens e Desvantagens dos Sensores de