Instrumentação e monitoração - sensores

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Relatório técnico
Disciplina – Instrumentação, Monitoramento e Controle, 2020
Sensores Ópticos
Objetivo do trabalho:
Apresentar estudos de sensores para que nós como futuros engenheiros possamos ter conhecimento para sua aplicação na indústria, conhecendo seu funcionamento, tendo em vista que a demanda da indústria precisa cada vez mais à automatização dos processos, com intuito de diminuir custos e elevar a produção e a qualidade.
1. Introdução
Sensores ópticos tem como inicio de funcionamento o uso da propagação da luz. Este tipo de sensor é utilizado para indexação de objetos ou para medições de distância em que um objeto se encontra em relação ao sensor. A luz emitida pelos sensores ópticos pode ser dos seguintes tipos: Vermelha, Laser Vermelho e Infravermelho.
Cada luz é indicada para uma determinada aplicação:
A luz vermelha é indicada para detectar objetos opacos de médio e grande porte, como embalagens não metalizadas e caixas de papelão. 
A luz laser é usada para detecções mais precisas envolvendo objetos de pequeno porte, devido ao feixe de emissão da luz e focalizado.
A luz infravermelho é utilizada quando contém necessidade de detecção de objetos transparentes, como garrafas plásticas, vidros e etc.
	Os sensores ópticos têm dificuldade na detecção de objetos de cor escura, devido à absorção de luminosidade que essas cores possuem, afetando assim a distância da detecção.
2. Desenvolvimento
2.1. Tipos de sensores ópticos:
2.1.1. Difuso
Estes sensores têm como característica principal o fato de o receptor de luz e o emissor estarem no mesmo componente, dispensando o uso de outro componente com característica de reflexão ou receptora. 
O emissor envia um feixe de luz para um objeto refletor, com isso a luz refletida pelo objeto de volta à unidade receptora, localizada no mesmo componente. Este tipo de sensor óptico contém um range de detecção inferior aos outros tipos, devido à reflexão depender apenas do objeto a ser analisado.
Receptores difusos não bloqueiam luz não polarizada, permitindo que o mesmo identifique a luz refletida pelo objeto.
Imagem 1 – Funcionamento de um sensor difuso de luz vermelha.
2.1.2. Feixe contínuo
O sensor de feixe contínuo é dividido em dois componentes, contém uma unidade emissora responsável por emitir luz e sua outra unidade responsável por captar luz emitida pelo receptor, criando um feixe de luz, onde ao objeto interceptar este feixe luminoso, o sensor é atuado. Estes sensores podem ser aplicados em diversas formas como, por exemplo, em portas de garagem automáticos, em portas de shopping, entre outros, onde ter por objetivo evitar que a porta se feche sobre algo.
Imagem 2 – Funcionamento de barreira com luz vermelha dos sensores ópticos
2.1.3. Retro reflexivo
Este sensor contém a necessidade da utilização de um espelho prismático, pois essa característica permite maiores distâncias de detecção, sem depender da cor do alvo. A luz que o espelho prismático emite é polarizada e refletida retornando ao sensor. Quando o objeto intercepta esta luz inibindo a reflexão do espelho prismático a polarização realizada garante que o receptor do sensor detecte apenas a luz emitida, ignorando luzes não polarizadas.
Imagem 3 – Funcionamento do sensor retro reflexivo de luz vermelha.
	Os receptores possuem três formas de identificar o sinal de luz do emissor através da modulação, de filtros e de arranjo focal.
	Na modulação o emissor emite uma luz em forma de pulsos e a uma frequência especifica. Já os filtros barram o espectro de luz visível, de modo que um sinal modulado seja de fácil detecção.
	O arranjo focal usam lentes no receptor e no emissor de modo a focar e estreitar o feixe de luz, ganhando uma precisão maior do feixe de luz entre o emissor e o receptor.
	Em termos de distância o difuso é utilizado para pequenas distâncias entre uma faixa de 0 a 2 metros. Já o retro reflexivo pode ser utilizado até 10 metros de distância.
	Acima de 10 metros deve-se usar um sensor de barreira devido a potência do feixe.
Imagem 4 – Gráfico de distância dos sensores ópticos
As principais diferenças de utilização dos três tipos de sensores são:
Imagem 5 – Comparação entre os sensores ópticos
2.2 Aplicação na indústria 
Imagem 6 – Aplicação do sensor Óptico
 Na imagem acima mostra um sensor óptico difuso sendo utilizado num processo na indústria de inspeção de garrafas, ou seja, cada vez que passa pelo sensor o mesmo verifica se a garrafa esta com a tampa aonde são dadas o Ok para a sequencia do processo. 
Imagem 7 – Aplicação do sensor Óptico
Agora é possível observar que quando a garrafa passa sem a tampa o sensor faz essa leitura aonde pode usar um comando para parar a esteira na linha de produção pois foi possível identificar que esta garrafa não esta devidamente adequada ao processo.
3. Análise Crítica
Em determinadas situações, deve levar em conta a distancia a ser utilizada por cada sensor óptico. Os sensores de barreiras costumam ter preço de custo muito elevado em relação aos demais, então a indústria costuma usar receptores mais baratos como o reflexivo.
4. Conclusão 
Conclui-se que o sensores ópticos tem uma grande vantagem porque podem detectar pequenos objetos a longa distancia ou mesmo podem ser opacos e principalmente fornecem grande confiabilidade e necessitam de pouca manutenção, mas também é mais caro e o alinhamento do feixe de luz emissor com o receptor é muito importante também não detecta objetos completamente transparente.
5. Referências
https://www.citisystems.com.br/sensores-opticos/ acessado em 20/09/2020
https://balluffbrasil.com.br/entenda-o-funcionamento-dos-sensores-opticos/ acessado em 27/09/2020
https://www.youtube.com/watch?v=Ie3eW_BA28U acessado em 20/09/2020
https://www.youtube.com/watch?v=Ok-dNQPjwCo acessado em 20/09/2020
https://www.youtube.com/watch?v=lZkuWqJbcZs acessado em 27/09/2020