3 sensores-e-atuadores

Automação

1. Automação Industrial
Professor Miguel Neto
Sensores e Atuadores

2. Introdução
Nesse módulo, nós vamos aprender sobre os diferentes tipos de
sensoreseatuadoresquepodemserconectadosaocontrolador.
A depender da grandeza, os sensores e atuadores podemser
Analógicose/ouDigitais.

3. Definição de Sensores e Transdutores
Um sensor é um elemento que recebe e responde a um estímulo,
convertendoumtipodeenergiaemoutro.Arepostaé digital.
Um transdutor, por sua vez, é um dispositivo que converte um t ipo de
energiaemumsinalelétrico.Arespostaé analógica.
Alguns sensores respondem com sinal elétrico a um estímulo e , nesse caso,
podemserchamadosdetransdutor.
Sensor capacitivo
Sensor optico
Chave fim de curso
Sensor de temperatura
Sensor de ultrassom
Sensor de umidade

4. Limitações dos sensores e transdutores
Alcance limitado a poucas dezenas de metros.
Solução Utilização de Transmissores
São dispositivos que recebem o sinal de um transdutor ou
sensor e envia a distâncias maiores, por meio de um sina l
de transmissão padrão (4 a 20 mA, 1 a 5 V).

5. Medidores
Podemserfabricadospelaassociaçãodetrêspartes:
–Transdutor:Elemento capaz de converter umtipo de energia
emoutra;
–Condicionamento:Elemento capaz de amplificar o sinal gerado
pelotransdutor;
–Indicação:Elemento capaz de mostrar o valor da grandeza
medida.

6. Tipos e aplicações de alguns sensores e
Transdutores
Sensores e
Trandutores
Para processos
Contínuos
Sensores de
Pressão
Sensor Capacitivo
Sensor
Piezoresistivo
Sensor
piezoelétrico
Sensores de
Vazão
Por pressão
diferencial
Sensores de Nível
Por pressão
hidrostática
Por ultrassom
Sensores de
Temperatura
Termopar
Termoresistor
Para processos de
Manufatura
Sensores de
contato mecânico
Chave fim de
curso
Sensores de
proximidade
Capacitivo
Indutivo
Óptico
Magnético
Ultrassônico

7. Sensores de Pressão
São transdutores que convertemsinais de pressão emgrandezas
elétricas.
Transdutor capacitivo Transdutor piezoelétrico
Transdutor piezoresistivo
(Strain Gages)

8. Sensores de Pressão: Transdutor capacitivo
Nos transdutores capacitivos o diafragma funciona como
armadura comumde dois capacitores emsérie. O deslocamento
dodiafragmadevidoàvariaçãodepressãoresultaemaumentoda
capacitânciadeumediminuiçãodeoutro.

9. Sensores de Pressão: Transdutor piezoresistivo
(Strain Gages) Transdutor composto por uma resistor deformável capaz de
converterumadeformaçãomecânicaemumsinalelétrico.
Transmissor de Pressão

10. Sensores de Pressão: Transdutor Piezoelétrico
Transdutor composto por um cristal, como o quartzo, capaz de converter um
esforço mecânico de deformação em sinal elétrico.
Transdutor Ultra-sônica piezoelétrico
Transdutor de pressão relativa piezoelétrico

11. Sensores de Vazão
Tipo turbina
Tipo ultrassom
Tipo lóbulo

12. Sensores de Nível
Tipo capacitivo
Tipo boia
Tipo pressão diferencial

13. Sensores de Temperatura: Termopar
•Baseia-senageraçãodeumaFEM, daordemdemV,devidoà
junção de dois metais diferentes com temperaturas diferentes
emsuasextremidades.
T
1éajunçãodemediçãooujunçãoquente.
T
réajunçãodereferênciaoujunçãofria.

14. Tipos e características dos termopares
•Termopares de Base Metálica ou Básicos
•Tipos: T, J, K e E.
•São os termopares de maior uso industrial
•Os fios possuem um custo relativamente baixo
•Sua aplicação admite um limite de erro maior.
•Termopares Nobres ou a Base de Platina.
•Tipos: R, S e B.
•São constituídas por ligas de platina;
•Possuem um custo elevado;
•Altíssima precisão.

15. Sensores de Temperatura : Termoresistores
•São sensores que se baseiamno princípio da variação da
resistência ôhmica emfunção da temperatura. Elas aumentam
aresistênciacomoaumentodatemperatura.
•O material mais utilizado é a platina (Pt 100) pois apresenta
umaamplaescaladetemperatura.

16. Sensores de Temperatura: Diversos
Sensor de temperatura e umidade
relativa do ar
Sensor de temperatura LM 35
Termístor: São semicondutores sensíveis a temperatura.Tipos:
NTC(do inglês Negative Temperature Coefficient) – termístores cuja
resistência diminui com o aumento da temperatura.
PTC(do inglês Positive Temperature Coefficient) – termístores cuja
resistência aumenta com o aumento da temperatura.

17. Sensores de proximidade tipo indutivo
São sensores utilizados para detectar objetos metálicos (a ço, ferro, alumínio
etc).
Oscilador:Forneceenergiaparageraçãodocampo magnéticonasbobinas.
Bobina:Gerao campoeletromagnético.
Circuitode disparo:Detectamudançasnaamplitudedaoscilação.
Circuitode saída:ForneceosinalparaoCLPoumicrocontrolador.

18. Sensores de proximidade tipo indutivo
FUNCIONAMENTO
Seu funcionamento baseia-se na geração de um campo eletroma gnético oscilante.
A presença de um objeto metálico nesse campo reduz a frequênc ia de oscilação
docampo.O objetoé detectadoquandoa frequênciadeoscilaçãoé zero.

19. Sensores de proximidade tipo capacitivo
São sensores utilizados para detectar
objetos metálicos e não metálicos ao
contrário do indutivo que só detecta
objetosmetálicos.

20. Sensores de proximidade tipo capacitivo
Seu funcionamento baseia-se na geração de um campo elétricooscilante. A
presença de um objeto metálico ou não metálico nesse campo aumenta a
frequência de oscilação. O objeto é detectado quando a frequ ência de oscilação
alcançaaamplitudemáxima.

21. Sensores de proximidade tipo óptico
Diferente dos sensores capacitivos e indutivos, os sensores
ópticos operamcombase na emissão e recepção de umfeixe se
luzmodulada.Paraistoutilizamdoiscircuitoseletrônicos:
Otransmissor:responsávelpelaemissão daluz.
Oreceptor:responsávelpelarecepçãodestamesma luz.
Sãosensoresutilizadosparadetectartodosostiposdeobjetos.

22. Sensores de proximidade tipo óptico
Tipos de sensores ópticos
Sensor de barreira
Sensor retro-reflexivo Sensor difuso-refletido

23. Sensores de proximidade óptico tipo
barreira
Otransmissoreoreceptordevemserdispostosumfrenteaooutro,
de modo que o receptor possa constantemente receber a luz do
transmissor. O acionamento ocorrerá quando o objeto a ser
detectadointerromperofeixedeluz.

24. Sensores de proximidade óptico tipo
retro-reflexivo
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única
unidade. O feixe de luz chega ao receptor somente após ser
refletido por umespelho prismático, e o acionamento da saída
ocorreráquandooobjetoaserdetectadointerromperestefeixe.

25. Sensores de proximidade óptico tipo
difuso-refletido
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única
unidade. Sendo que o acionamento da saída ocorre quando o
objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete
paraoreceptorofeixedeluzemitidopelotransmissor.

26. Sensores de proximidade tipo magnético
São sensores acionados a partir de umcampo magnético geralmente
provenientedeumimãpermanenteoudeumabobina.
É composto por uma pequena caixa plástica que possui no seu in terior
umêmbolo de vidro onde existe duas lâminas, milimetricamente
afastadas, que quando sofremação de umcampo magnético se fecham,
permitindoacirculaçãodacorrenteelétrica.

27. Sensores de proximidade tipo
ultrassônico
Detectamapresençadeumobjetopeloeco.
Similaraumsonar,umsinalacústicoemaltafrequênciaéemitidoe
refletidopeloobjeto.Otempodereflexãoéproporcionalàdistância
doobjeto.
Detecta objetos a longas distâncias;
Detecta objetos líquidos e sólidos;
Pode operar em ambiente úmido ou empoeirado.

28. Chave Fim de Curso
Detecta um limite de curso no movimento de um
atuador. Pode operar nas condições NA e NF.