Sensores, detectores de uma variável
Sensores são dispositivos que detectam eventos ou alterações em seu ambiente e respondem enviando as informações para outros componentes eletrônicos. A entrada específica pode ser por meio de luz, calor, movimento, umidade, pressão, entre outros.
A saída é geralmente um sinal que é convertido para exibição legível por humanos no local do sensor ou transmitido eletronicamente em uma rede para leitura ou processamento adicional.
Diversos tipos de sensores são utilizados na indústria em geral, todos com características diferentes para variadas aplicações, porém com um objetivo em comum, detecção de uma propriedade em um determinado processo.
Sensores são utilizados em aplicações que variam desde controle de processos até aplicação para controle de segurança de pessoas e/ou de um ambiente.
Algumas características de aplicabilidade devem ser avaliadas durante o processo de especificação do sensor adequado para cada tipo de aplicação.
Um sensor deve obedecer às seguintes regras:
- Ser sensível à propriedade medida;
- Ser insensível a qualquer outra propriedade que possa ser encontrada em sua aplicação e;
- De modo algum influenciar a propriedade medida.
Outras questões na definição correta do tipo de sensor a ser utilizado:
- Qual é o tipo de material a ser detectado?
- Onde o sensor será aplicado?
- Qual o tipo de sinal esse sensor deve emitir, analógico ou digital?
- Qual o tipo de chaveamento elétrico?
- Distância de acionamento (captação do sinal do sensor quanto à propriedade medida pelo mesmo),
- Algumas características diferenciadas como: alta temperatura, alta pressão, resistência a agentes químicos ou alto grau de proteção.
Tipo de sinal de saída dos sensores
Digital:Esse tipo de sensor pode assumir somente dois valores no seu sinal de saída, que podem ser interpretados somente como 0 (zero) ou 1 (um).
Analógico:O sinal de saída desse tipo de sensor varia ao longo do tempo, assumindo valores dentro de sua faixa de operação. Normalmente os sinais utilizados são 4…20 mA ou 0…10 V. Esse sinal pode variar de acordo com a distância de acionamento ou com movimento de um atuador.
Tipos de sensores
Conforme já destacado, existem muitos tipos de aplicabilidade dos sensores, devido a isso temos para cada aplicação um tipo adequado de sensor. Vejamos alguns deles a seguir:
Sensor de proximidade indutivo
Os sensores indutivos são equipamentos eletrônicos capazes de detectar objetos metálicos. Surgiram com o objetivo de substituir as tradicionais chaves “fim de curso”.
A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre o sensor e o objeto metálico, não havendo desgaste e aumentando a vida útil de ambas as partes.
O princípio de funcionamento é baseado na geração de um campo eletromagnético de alta frequência, desenvolvido por uma bobina em um núcleo de ferrite e um circuito oscilador.
Sensor de proximidade capacitivo
Sensores capacitivos são sensores que detectam qualquer tipo de massa, portanto são capazes de detectar a presença de objetos plásticos, líquidos, orgânicos e também os metálicos detectados pelos sensores indutivos.
A detecção também ocorre sem que haja contato físico e, além de distância e posição, os sensores capacitivos podem medir deformação, espessura, nível em tanques, desgaste ou vibração, por exemplo.
O seu princípio de funcionamento é baseado na variação de capacitância, na qual é gerado um campo eletrostático através de um oscilador controlado por capacitor. Quando um objeto é detectado, o valor da capacitância varia ocorrendo o chaveamento.
Sensor de campo magnético
Estes sensores são ativados por campos magnéticos e são adequados especialmente para detecção de pistões em cilindros pneumáticos. Devido ao fato de que campos magnéticos podem penetrar metais não magnetizados, esse tipo de sensor detecta ímãs permanentes instalados em um pistão através do corpo de alumínio do cilindro.
Sensor de temperatura
Uma solução confiável e prática para medição de temperatura são os sensores e transmissores eletrônicos de temperatura (sensores de temperatura). A confiabilidade não é apenas alcançada através de alta precisão e repetitividade, mas também através de diversas opções de interfaces disponíveis entre o processo e o operador.
Em aplicações industriais, a temperatura pode ser medida com termômetros de resistência ou termopares. Os Termômetros de resistência alcançam este objetivo através de resistências elétricas sensíveis à temperatura. Enquanto a resistência das PTCs aumenta com a elevação da temperatura, as NTCs comportam-se de modo contrário.
Sensor de pressão
A pressão necessita ser medida e monitorada em aplicações de controle de processos e indústrias de manufatura. Sendo em sistemas-padrão ou em ambientes com condições especiais, cada aplicação requer a solução perfeita para cada aspecto.
A medição da pressão pode ser relativa, absoluta ou diferencial. Na medição da pressão relativa, a pressão zero é a pressão do ambiente, ou seja, mede a pressão em relação à pressão externa.
Já a medição de pressão absoluta começa no vácuo absoluto. Finalmente, a medição de pressão diferencial mostra a diferença de pressão entre dois pontos.
Sensores fotoelétricos
Sensores fotoelétricos usam luz visível ou infravermelha para detectar diferentes tipos de objetos sem contato, independentemente de sua consistência. Ao contrário dos sensores indutivos ou capacitivos, eles possuem distâncias sensores bem maiores.
As suas aplicações mais comuns são controle de posição, contagem, triagem e classificação. Eles são aplicados principalmente na indústria automotiva, construção de máquinas, linhas de montagem, sistemas de armazenamento e transporte.
Sensores fotoelétricos operam com o princípio de emissão e recepção de luz. Um diodo emite luz que é cortada ou refletida por um objeto e o evento é posteriormente processado.
Sensores Ultrassônicos
Sensores ultrassônicos detectam uma infinidade de objetos sem contato e sem desgaste, com ondas ultrassônicas. Ao contrário de outras tecnologias de detecção, não importa se o objeto é transparente ou opaco (fotoelétricos), metálico ou não metálico (indutivos), sólido, líquido ou em pó, o mais importante é a superfície do objeto.
Quanto mais lisa a superfície, melhor a refletividade da onda e maior a distância sensora. As possibilidades de aplicações dos sensores ultrassônicos são quase infinitas. Seja medição de nível ou altura, medição de distância de um objeto ou mesmo contagem de objetos, os sensores ultrassônicos detectam objetos de diferentes materiais e propriedades e em longas distâncias.
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Conclusão
Como vimos, os sensores são componentes eletrônicos que estão presentes em muitas aplicações como em máquinas, equipamentos, sistemas e ambientes. São muito importantes para detecção de situações onde se faz necessário um sinal que vai gerar ao final uma informação para determinados fins. Fica claro também que a definição do tipo de sensor deve obedecer a algumas características específicas quanto a finalidade requerida.
