ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃOf

Prévia do material em texto

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE 
Aplicações de sensores ópticos, incrementais e absolutos
Diego de Lima
Flavio Santana 
Murilo Soares
Romulo Oliveira
Professor Rubens Evangelista
Sorocaba/SP
2018
Tipos de sensores ópticos
Existem diversos tipos de sensores óticos, os tipos mais comuns usados em aplicações reais são:
 Fotocondutores que converte a variação da luminosidade em uma variação de resistência elétrica.
 Fotovoltaica (célula solar) que converte uma quantidade de luz incidente em uma tensão de saída.
 Fotodiodos que converte uma quantidade de luz incidente em uma corrente de saída.
Tipos de luzes dos sensores Ópticos
	LED VERMELHO
	OBJETOS MÉDIO/GRANDE
	LASER
	OBJETOS PEQUENOS
	INFRAVERMELHA
	OBJETOS TRANSPARENTES
Cada tipo de luz é indicado para uma determinada aplicação, por exemplo, a luz vermelha é indicada para detecção de objetos opacos de médio e grande porte, como caixas de papelão e embalagens não metalizadas. Já a luz laser é utilizada para detecções mais precisas envolvendo objetos de pequeno porte, devido ao feixe de emissão da luz ser estreito e focalizado. Por último, a luz infravermelha é utilizada quando há a necessidade de se detectar objetos transparentes, como vidro, garrafas plásticas entre outros objetos.
Sensores ópticos de barreira
O Sistema consiste de um transmissor e um receptor que são colocados em lados opostos um ao outro, o transmissor projeta um feixe de luz no receptor. Uma interrupção no feixe de luz é interpretada como um sinal de comutação pelo receptor.
Vantagens: Pode ser aplicado em grandes distâncias e o reconhecimento é independente da estrutura, cor ou reflexibilidade da superfície do objeto. Para garantir uma alta confiabilidade operacional, deve-se assegurar que o objeto seja de um tamanho capaz de interromper completamente o feixe de luz.
Sensores ópticos Retro reflexivo
Sua característica principal é que o transmissor e receptor de luz estão no mesmo componente e possui a necessidade do uso de um espelho prismático. Essa característica permite maiores distância de detecção, independentemente da cor do objeto. A luz emitida para o espelho prismático é polarizada e refletida de volta para o sensor. A polarização realizada pelo espelho garante que o receptor detecte apenas a luz emitida, ignorando luzes não polarizadas.
Vantagens: Permitem maiores distâncias de operação, fácil instalação, todos os objetos que passam por ele são detectados independente de sua cor, material ou forma.
Sensores ópticos difusos
Também possui a característica de ter o transmissor e receptor no mesmo componente, dispensa o uso de outro componente refletivo. O Emissor envia um feixe de luz e ao passar um objeto por esse feixe a luz é refletida pelo objeto de volta ao receptor. Este tipo de sensor depende exclusivamente do objeto a ser analisado, por isso possui uma faixa de detecção inferior aos outros tipos. Quanto mais escuro for a cor do objeto menor será a faixa de detecção.
Aplicação de sensores ópticos
Sensor de luz ambiente
Quanto mais luz ele diminui o brilho da tela
Aplicação de sensores ópticos
Aplicações biomédicas
 Monitores cardíacos óticos, mede a frequência cardíaca utilizando a luz, um LED emite um feixe de luz e um sensor analisa a luz refletida, como o sangue absorve mais luz a variação de intensidade dessa luz pode ser traduzido em frequência cardíaca.
 Analise de respiração utilizando um laser de diodo sintonizável.
Sistema por barreira - Corpo metálico cilíndrico
É um sistema formado por ópticos alinhados, ou seja, o dispositivo emissor de luz é colocado frontalmente e alinhado ao dispositivo receptor.
Modelos corrente contínua e alternada: Cabo e conector
	DC, cabo, conector.
	
	M14, DC, cabo, conector.
	
	M18, DC, cabo, conector.
	
	M30, DC, cabo, conector, engate para mangueira.
	
Sistema por difusão - Corpo metálico cilíndrico
Os elementos de emissão e recepção infravermelho estão montados justapostos em um mesmo conjunto óptico, direcionados para a face sensível do sensor. Os raios infra-
vermelhos emitidos pelo transmissor, refletem sobre a superfície de um objeto e retornam em direção do receptor, a uma distância determinada (distância de comutação) que provoca o chaveamento eletrônico, desde que o objeto possua uma superfície não totalmente fosca.
Modelos corrente contínua e alternada: Cabo e conector M12
	M12 (somente DC), M18, AC, DC, cabo, conector.
	
	M30, AC, DC, cabo, conector.
	
Sistema reflectivo - Corpo metálico cilíndrico
São sensores cujos elementos de emissão e recepção estão justapostos no mesmo conjunto óptico. Os raios emitidos pelo transmissor refletem em um espelho prismático colocado a sua frente e retornam ao elemento receptor.
Modelos corrente contínua e alternada: Cabo e conector M12
	M18, M30, AC, DC, cabo, conector.
	
Sistema por difração - Corpo metálico cilíndrico
São sensores cujos elementos de emissão e recepção estão justapostos no mesmo conjunto óptico. Os raios emitidos pelo transmissor refletem em um prisma e retornam em direção ao receptor. Quando este prisma é mergulhado em qualquer líquido, os raios se dispersam desviando sua trajetória, ocasionando uma comutação eletrônica colocada a sua frente e retornam ao elemento receptor.
Modelos corrente contínua: Cabo e conector M12
	M18, DC, cabo, conector.
	
Sistema por difusão, reflexão, barreira - Corpo plástico retangular
São sensores cujos elementos de emissão e recepção estão justapostos no mesmo conjunto óptico.
Modelos corrente contínua e alternada: Cabo e conector M12
AC, DC / DC cabo, conector, face sensível lateral.
AC, DC / DC cabo, conector, face sensível frontal.
Encoder Absoluto e Incremental
Enconder incremental
Os encoders incrementais contam com um sistema eletrônico externo para interpretar a posição com (A, B e Z) base na contagem dos eventos que ocorreram nesse dispositivo. As saídas para encoders incrementais podem vir na forma de uma única onda quadrada (A, em sinais de ondas quadradas (A e B para determinar a direção de rotação ou em ondas quadradas faseados e um índice ou um pulso (marker) por volta (A, B e Z).
O conceito de ondas quadradas defasadas para determinar o sentido rotacional é muitas vezes referido como “quadratura”. Os meios para atingir um sinal incrementais são geralmente referidos como tecnologia do encoder. As duas principais categorias de tecnologia são óptica e magnética. Em ambas as tecnologias, o alinhamento de um sensor é executado para proporcionar a compatibilidade de saída.
Na tecnologia óptica, a luz é gerada por um LED e detectada por um sensor em nível de chip. Entre os dois há um disco codificado, tipicamente feito de vidro, metal ou plástico. Em um encoder incremental, o disco codificado é gravado, revestido ou um perfurado (se metal com uma fina grade de linhas semelhantes ao redor da circunferência.
Nos de tipo magnético, há uma roda ou um disco magnético, um sensor magneto-resistivo e um circuito de condicionamento. O disco ou roda é magnetizado com vários polos. O sensor converte a mudança senoidal no campo magnético em um sinal elétrico quando o disco ou roda gira. Esse sinal elétrico é multiplicado, dividido, ou interpolados pelo circuito de condicionamento para produzir a saída de onda quadrada desejável.
Enconder Absoluto
Encoders absolutos fornecem um meio para saber o ângulo exato da rotação em relação a um dispositivo fixo. Um encoder absoluto usa um padrão binário único que não se repete dentro da volta, dando ao encoder seus atributos absolutos.
O feedback também vai mudar quando a posição de rotação é alterada, mesmo quando a energia é removida. Quando um conjunto de engrenagens é usado para controlar o número de rotações de um encoder, ele é um encoder multi-turn. Em um absoluto óptico, um disco gira entre o diodo emissor deluz e o sensor, permitindo ou não a passagem de luz entre vários sensores, com base no padrão do disco. Isto, em última análise, é o que proporciona o “on-ou-off” de cada bit do sinal digital a partir do encoder.