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A6 Sensores discretos

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Aula 6 – Sensores discretos
Prof. Henrique Marin van der Broocke Campos, eng. eletricista e mestre
enghenrique@outlook.com
CCE0428 – Redes Industriais e 
Sistemas Supervisórios
Objetivo da aula
 Abordar resumidamente o estudo de
sensores discretos empregados em
automação
2
O que vamos aprender
 Sensores discretos: definições e classificações
 Noção de interface com CLP
3
Introdução
 Os sensores que estudamos apresentam uma
amplitude do sinal de saída proporcional a amplitude
do sinal de entrada, também chamados de sensores
de medição ou transdutores, são fundamentais para
o controle dinâmico dos processos
 Em automação o principal objetivo é comandar
eventos, como a chegada de um objeto a uma
posição, um nível de um líquido a um valor, etc
 Neste caso utilizam-se, comumente, sensores com
saída binária (0 ou 1), que são denominados sensores
discretos e classificam-se em:
 Sensor de contato mecânico
 Sensor de proximidade
4
Sensor de contato mecânico
 Para a detecção de um objeto é necessária a
aplicação de uma força entre o sensor e o objeto
 Exemplo: as chaves de contato são dispositivos
eletromecânicos que possuem um atuador ligado
mecanicamente a um conjunto de contatos. Podem
ser distinguidas conforme os critérios:
Chave normalmente aberta (NA) ou normalmente
fechada (NF);
Contatos momentâneos ou permanentes;
 Dois ou quatro pares de contatos elétricos;
 Atuação por pressão;
 Abertura e fechamento lento de contatos.
5
Sensor de contato mecânico
6
Fonte: MORAES; CASTRUCCI, 2007
Sensor de contato mecânico
 Alguns exemplos de sensores de contato:
 Chaves eletromecânicas
 Chaves Manipuladas pelo Operador do Processo:
botoeira, push-button
7
Sensor de contato mecânico
 Alguns exemplos de sensores de contato:
 Chaves-limite ou de Fim de Curso: transportadores,
portas, elevadores, válvulas. Mecanismos de
acionamento comuns: alavanca rolante e alavanca
de forquilha. Utiliza o dispositivo micro-switch
8
Sensor de contato mecânico
 Chaves fim de curso9
Ref.: Youtube – Mundo da Elétrica: “Chave Fim de Curso - O 
que é e como funciona?”
Sensor de contato mecânico
 Alguns exemplos de sensores de contato:
 Chaves de nível
 Chaves de fluxo
 Chaves de pressão
 Chaves de temperatura
10
Sensor de proximidade
 A detecção de um objeto é através da proximidade
entre o sensor e o objeto
 Princípios de funcionamento:
 Indutivo: detecta alterações num campo
eletromagnético, sendo próprio para objetos
metálicos;
11
Sensor de proximidade
 Capacitivo: detecta alterações em um campo
eletrostático, sendo próprio para objetos isolantes;
12
Sensor de proximidade
 Princípios de funcionamento:
 Fotoelétrico: detecta variações de luz infravermelha;
 Efeito Hall: detecta alterações de campo magnético.
13
Sensor de proximidade
 Sensores Reed
 Possui duas lâminas de contato elétrico no interior de
uma ampola preenchida com gás inerte; quando o
relé é colocado em um campo magnético, as
lâminas se unem e fecham contato
14
Sensor de proximidade
 Sensores Reed
15
Ref.: Youtube – Mundo da Elétrica: “Reed Switch – o que é?”
Sensor de proximidade
 Sensores ópticos
 Emitem um feixe de luz e detectam as alterações da
intensidade de luz recebida em consequência do
movimento de objetos opacos
 Possuem um emissor de impulsos rápidos de luz
infravermelha e um receptor
 Exemplos: Sensores com fibra ótica; Encoders;
sensores ultrassônicos
16
Sensor de proximidade
 Sensores com fibra ótica
 A função do cabo de fibra ótica é fazer a transmissão
do sinal luminoso do sensor ao local onde se deseja a
detecção do objeto
17
Sensor de proximidade
 Encoders (Codificadores digitais angulares)
 Serve para a medição da posição ou deslocamento
angular em eixos
 Incrementais: são aqueles que requerem um
sistema de contagem de incrementos gerados por
um disco girante
 Absolutos: fornecem uma saída digital para
qualquer posição angular do eixo; existem diversas
formas de realizar esses dispositivos, usando
técnicas de Slip Ring (anel com contatos deslizan-
tes), magnéticas e óticas
18
Sensor de proximidade
 Encoder Incremental
19
Sensor de proximidade
 Encoder absoluto
20
Sensor de proximidade
 Sensor ultrassônico
 Pode ser usado para medir deslocamentos
 Possui um circuito eletrônico que fornece um trem de
pulsos para excitar um transdutor piezoelétrico
 É gerado um pulso de pressão acústica que se
propaga no ar até atingir o alvo ou objeto. Parte da
energia acústica do pulso retorna para o transdutor
em forma de um eco após um certo intervalo de
tempo
21
Sensor de proximidade
 Sensor ultrassônico
d: distância entre o sensor e o anteparo (m)
𝐶0: velocidade do som no ar (m/s)
𝜏: intervalo de tempo contado a partir da transmissão do
pulso até a recepção pelo transdutor (s)
22
𝑑 =
𝐶0. 𝜏
2
Sensor de proximidade
 Sensor Hall
𝑉𝐻 =
𝑅𝐻𝐼𝑋𝐵𝑍
𝑡
𝑉𝐻: tensão gerada pelo efeito Hall
𝑅𝐻: constante Hall do material
𝐼𝑋: corrente através da placa de metal ou semicondutor
𝐵𝑍: densidade de fluxo magnético
23
Interface com o CLP
 Na automação industrial é comum empregar o CLP,
sendo o elemento que recebe as informações dos
sensores, podendo permitir a operação do processo
automaticamente, além do operador poder
monitorar o processo via sistema supervisório
24
Resumo
 Nesta aula vimos os sensores discretos, que
apresentam na saída duas respostas possíveis: 0 ou 1
(contato aberto ou fechado, por exemplo)
 Podemos citar os sensores de contato mecânico:
Chaves eletromecânicas, botoeiras, push-button,
chave fim de curso, chaves de nível, chaves de fluxo,
chaves de pressão e chaves de temperatura
 Os sensores de proximidade podem ser baseados nos
princípios: indutivo, capacitivo, fotoelétrico e efeito
hall. Alguns exemplos: sensores reed, sensores ópticos
(com fibra ótica, encoders, ultrassônicos)
25
Dúvidas/perguntas26
Referências Bibliográficas
ALVES, José L. L. Instrumentação, Controle e Automação de Processos. 2.
ed. São Paulo: LTC, 2010.
MORAES, Cícero Couto de; CASTRUCCI, Plínio de Lauro. Engenharia de
Automação Industrial. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
27

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