Automação 4

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Automação da Manufatura
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Silvio Szafir
Revisão Textual:
Prof.a Me Magnólia Gonçalves Mangolini
Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
• Os Transdutores: Introdução;
• Os Transdutores: Definição;
• Sensores: Normas de Proteção Internacional;
• Sensores: Tipos;
• Sensores: Chaves Fim de Curso;
• Sensores: Ópticos;
• Sensores: Ultrassom;
• Sensores: Indutivos;
• Sensores: Capacitivo;
• Sensores: Medida de Posição;
• Sensores: Força;
• Tópicos de Redes de Comunicação Industrial.
 · Conhecer e explorar os sensores, os atuadores e os tópicos de redes 
de comunicação industrial.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você 
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão 
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Na nossa unidade IV da disciplina de Automação da Manufatura 
apresentaremos os transdutores, ao falarmos sobre sensores e atuadores, e 
também apresentaremos alguns tópicos das redes de automação onde esses 
dispositivos são interconectados. 
Fica a sugestão de pesquisar e entrar no portal de fabricante de 
transdutores, (de sensores e/ou de atuadores) para conhecer mais sobre o que 
existe disponível atualmente no mercado, as tecnologias envolvidas na sua 
fabricação e em quais aplicações são encontrados sensores e atuadores. 
• Sensores e recursos da empresa Keyence, japonesa, no portal em 
português: http://www.keyence.com.br/
• Sensores, atuadores, controladores e redes da empresa Smar, brasileira: 
http://www.smar.com.br
• No caso da Smar, acesse o artigo técnico Relés x Sensores no link: 
https://goo.gl/SPKxMJ
• Vídeo (4m44s) sobre sensores e atuadores, em espanhol: 
http://youtu.be/baLrTfnDBNM
• Outro vídeo (9m34s) sobre aplicação e fabricação de sensores e sua 
aplicação na indústria, disponível na língua inglesa, no link: 
https://goo.gl/9PXGsN
• Uma vídeo (7m36s) aula do professor do SENAI, sobre sensores indutivos, 
disponível no portal YouTube: http://youtu.be/hqZQ29pfCvQ 
• Sensores e recursos da empresa Keyence, Keyence, K japonesa, no portal em
português: http://www.keyence.com.br/
• Sensores, atuadores, controladores e redes da empresa Smar, brasileira:
http://www.smar.com.br
• No caso da Smar, acesse o artigo técnico Relés x Sensores no link:
https://goo.gl/SPKxMJ
• Vídeo (4m44s) sobre sensores e atuadores, em espanhol:
http://youtu.be/baLrTfnDBNM
• Outro vídeo (9m34s) sobre aplicação e fabricação de sensores e sua
aplicação na indústria, disponível na língua inglesa, no link:
https://goo.gl/9PXGsN
• Uma vídeo (7m36s) aula do professor do SENAI, sobre sensores indutivos,
disponível no portal YouTube: http://youtu.be/hqZQ29pfCvQ 
Contextualização
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Na nossa unidade IV da disciplina de Automação da Manufatura 
apresentaremos os transdutores, ao falarmos sobre sensores e atuadores, e 
também apresentaremos alguns tópicos das redes de automação onde esses 
dispositivos são interconectados. 
Fica a sugestão de pesquisar e entrar no portal de fabricante de 
transdutores, (de sensores e/ou de atuadores) para conhecer mais sobre o que 
existe disponível atualmente no mercado, as tecnologias envolvidas na sua 
fabricação e em quais aplicações são encontrados sensores e atuadores. 
• Sensores e recursos da empresa Keyence, japonesa, no portal em 
português: http://www.keyence.com.br/
• Sensores, atuadores, controladores e redes da empresa Smar, brasileira: 
http://www.smar.com.br
• No caso da Smar, acesse o artigo técnico Relés x Sensores no link: 
https://goo.gl/SPKxMJ
• Vídeo (4m44s) sobre sensores e atuadores, em espanhol: 
http://youtu.be/baLrTfnDBNM
• Outro vídeo (9m34s) sobre aplicação e fabricação de sensores e sua 
aplicação na indústria, disponível na língua inglesa, no link: 
https://goo.gl/9PXGsN
• Uma vídeo (7m36s) aula do professor do SENAI, sobre sensores indutivos, 
disponível no portal YouTube: http://youtu.be/hqZQ29pfCvQ 
Você já reparou que muitas vezes necessitamos verificar a temperatura, num 
momento do dia, na nossa cidade? E que essa temperatura pode variar, de acordo 
com a região que nos encontramos, se estamos numa área mais alta, ou numa 
área mais baixa? Ou se estamos de dia ou de noite? E assim por diante. 
A temperatura é uma medida (unidade) que nos dá uma ideia da 
quantidade de energia térmica que está presente e reagindo naquele local, naquele 
momento. No nosso caso, medimos a temperatura ambiente em graus Celsius e 
indicamos como oC, por exemplo, para uma temperatura de 25 graus Celcius 
indicamos 25oC. 
Bom, isso não é novidade, uma vez que você já deve ter ouvido falar e 
estudado sobre medidas mecânicas em engenharia e, as relações que são 
feitas ao amostrar e mensurar uma dada variável no ambiente. 
A captura dessa energia térmica e sua conversão em algum outro tipo de 
energia, seja ela mecânica ou elétrica, é feita por um transdutor. 
No caso do nosso exemplo da temperatura, é muito comum utilizarmos o 
termômetro de bulbo de vidro, onde um líquido sofre alteração de seu volume, por 
exemplo, expansão, e podemos verificar num indicador a relação entre essa 
expansão e a temperatura medida. Nesse caso, vale lembrar que quanto mais 
preciso e melhor calibrado estiver o nosso medidor, ou o sensor da temperatura, 
melhor será a nossa medida. 
Num medidor moderno, de leitura digital, um sensor eletrônico – que pode 
ser, por exemplo, um elemento semicondutor como um diodo, ou outro elemento 
especifico para tal finalidade – é convertida a energia térmica (da medida da 
temperatura) numa energia elétrica, como por exemplo, a leitura da variação de 
tensão nesse sensor, que depois é manipulada e apresentada num display como 
interface de comunicação com o usuário. 
Todo o comentário feito acima é para exemplificar a aplicação de um 
transdutor, sob a forma de um sensor de temperatura. 
Os Transdutores: Introdução
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Dessa forma, é muito comum denominarmos todos os elementos sensores 
como transdutores [Rosário, J. M.]. 
Por definiçãopodemos considerar o seguinte: 
• Sensor – pode ser definido como sendo um transdutor que altera a sua
característica física interna devido a um fenômeno físico externo, como a
presença ou não de luz, som, gás, campo elétrico, campo magnético etc.
• Transdutor – é todo dispositivo que recebe uma resposta de saída, da
mesma espécie ou diferente, a qual reproduz certas características do sinal
de entrada a partir de uma relação definida.
Na automação industrial é muito comum a utilização de sensores, para fins 
de medição de valores durante o processo da automação da manufatura e as 
aplicações nela existentes. 
Por exemplo, ao acionarmos um equipamento de usinagem mecânica do 
tipo comando numérico, e movimentarmos o seu eixo de deslocamento, 
precisamos medir essa variação e indicar ao operador e/ou atribuir ao sistema de 
controle da máquina operatriz. Um sensor de posição (seja ele linear, ou 
rotacional) é instalado junto ao equipamento e ponto de interesse. 
O fato de movimentarmos o eixo dessa máquina, no exemplo anterior, nos 
faz refletir que existe um acionamento especifico (seja ele linear ou rotacional) que 
transforma algum tipo de sinal, como por exemplo, o elétrico, num movimento 
mecânico. 
Portanto, transformando dessa forma uma energia elétrica (sinal) numa 
energia mecânica (movimento), o que nos faz observar que se trata também de um 
transdutor, ou seja, um atuador, assim como um sensor, também faz parte dos 
chamados transdutores. 
Os Transdutores: Definição
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Dessa forma, é muito comum denominarmos todos os elementos sensores 
como transdutores [Rosário, J. M.]. 
Por definição podemos considerar o seguinte: 
• Sensor – pode ser definido como sendo um transdutor que altera a sua
característica física interna devido a um fenômeno físico externo, como a
presença ou não de luz, som, gás, campo elétrico, campo magnético etc.
• Transdutor – é todo dispositivo que recebe uma resposta de saída, da
mesma espécie ou diferente, a qual reproduz certas características do sinal
de entrada a partir de uma relação definida.
Na automação industrial é muito comum a utilização de sensores, para fins 
de medição de valores durante o processo da automação da manufatura e as 
aplicações nela existentes. 
Por exemplo, ao acionarmos um equipamento de usinagem mecânica do 
tipo comando numérico, e movimentarmos o seu eixo de deslocamento, 
precisamos medir essa variação e indicar ao operador e/ou atribuir ao sistema de 
controle da máquina operatriz. Um sensor de posição (seja ele linear, ou 
rotacional) é instalado junto ao equipamento e ponto de interesse. 
O fato de movimentarmos o eixo dessa máquina, no exemplo anterior, nos 
faz refletir que existe um acionamento especifico (seja ele linear ou rotacional) que 
transforma algum tipo de sinal, como por exemplo, o elétrico, num movimento 
mecânico. 
Portanto, transformando dessa forma uma energia elétrica (sinal) numa 
energia mecânica (movimento), o que nos faz observar que se trata também de um 
transdutor, ou seja, um atuador, assim como um sensor, também faz parte dos 
chamados transdutores. 
Dica: Para aprofundar-se no tema de transdutores - sensores e atuadores; faça 
uma leitura com atenção nos seguintes capítulos: 
Capítulo 4 Sensores Industriais, do livro Princípios de 
Mecatrônica, de João Mauricio Rosário, Editora Pearson, São 
Paulo. Disponível na Biblioteca Virtual Pearson. 
Capítulo 6 Componentes de hardware para automação e 
controle de processos do livro Automação Industrial e 
Sistemas de Manufatura, de Mikell P. Groover, 3ª Edição, 
Editora Pearson. , São Paulo. Disponível na Biblioteca Virtual 
Pearson. 
Transdutores: Áreas de utilização de sensores e atuadores 
Podemos citar algumas áreas relacionada à automação geral, tais como: 
• Automação industrial: identificação de peças, medição, verificação de
posição etc.
• Automação veicular: sensores de composição de gases do escapamento,
sensores de temperatura, sensores de velocidade. Devido ao avanço da
mecatrônica nessa área é conhecido também como autotrônica.
• Automação comercial: leitura de código de barras, tarja magnética,
identificação de impressão digital, que atualmente também é utilizada na
área de logística, na automação da manufatura.
• Automação residencial, também conhecida como domótica (de domus
= a casa): sistemas de alarme, sensores para controle de temperatura
ambiente, sensores de controle de luminosidade, sensores de detecção de
vazamento de gás, sensores de presença para acendimento automático de
lâmpadas etc.
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Tipos de sensores industriais 
Podemos considerar como os principais tipos de sensores industriais: 
• Proximidade: mecânicos, ópticos, indutivos e capacitivos.
• Posição e velocidade: potenciômetros, LVDT, encoders absolutos e
relativos e tacogeradores.
• Força e pressão: células extensométricas (strain gauge).
• Temperatura: analógicos (termopares, RTDs).
• Vibração e aceleração: acelerômetros.
Exemplos de aplicação de sensores 
Características e critérios de utilização de sensores 
Variáveis de medida 
Sinal analógico: é aquele que assume um determinado valor compreendido 
dentro de uma escala. Entre alguns exemplos podemos citar: o valor da pressão 
indicado em um manômetro, o valor da tensão indicado em um voltímetro, o valor 
da temperatura indicado em um termômetro. 
Sinal digital: é aquele que pode assumir um número finito de valores em uma 
determinada escala. Entre alguns exemplos podemos citar: um relógio digital e um 
contador. 
Sinal binário: é um sinal digital que pode assumir somente dois valores na escala: 
0, ou 1. 
Linearidade: é o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza 
física. Quanto maior a linearidade, mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo. 
Faixa de atuação: é o intervalo de valores da grandeza em que pode ser utilizado 
o sensor, sem causar sua destruição ou imprecisão na leitura.
Acurácia: razão entre o valor real e o valor medido pelo sensor. 
Resolução: grandeza relacionada ao grau de precisão de leitura do sensor. 
Repetibilidade: variação dos valores lidos quando uma mesma quantidade é 
medida várias vezes. 
Faixa de operação: limite superior e inferior da variável a ser lida pelo sensor. 
Sensibilidade e linearidade: índice associado à acurácia, resolução, 
repetibilidade e range. 
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Tipos de sensores industriais 
Podemos considerar como os principais tipos de sensores industriais: 
• Proximidade: mecânicos, ópticos, indutivos e capacitivos.
• Posição e velocidade: potenciômetros, LVDT, encoders absolutos e
relativos e tacogeradores.
• Força e pressão: células extensométricas (strain gauge).
• Temperatura: analógicos (termopares, RTDs).
• Vibração e aceleração: acelerômetros.
Exemplos de aplicação de sensores 
Características e critérios de utilização de sensores 
Variáveis de medida 
Sinal analógico: é aquele que assume um determinado valor compreendido 
dentro de uma escala. Entre alguns exemplos podemos citar: o valor da pressão 
indicado em um manômetro, o valor da tensão indicado em um voltímetro, o valor 
da temperatura indicado em um termômetro. 
Sinal digital: é aquele que pode assumir um número finito de valores em uma 
determinada escala. Entre alguns exemplos podemos citar: um relógio digital e um 
contador. 
Sinal binário: é um sinal digital que pode assumir somente dois valores na escala: 
0, ou 1. 
Linearidade: é o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza 
física. Quanto maior a linearidade, mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo. 
Faixa de atuação: é o intervalo de valores da grandeza em que pode ser utilizado 
o sensor, sem causar sua destruição ou imprecisão na leitura.
Acurácia: razão entre o valor real e o valor medido pelo sensor. 
Resolução: grandeza relacionada ao grau de precisão de leitura do sensor. 
Repetibilidade: variação dos valores lidos quando uma mesma quantidade é 
medidavárias vezes. 
Faixa de operação: limite superior e inferior da variável a ser lida pelo sensor. 
Sensibilidade e linearidade: índice associado à acurácia, resolução, 
repetibilidade e range. 
A especificação de sensores e dispositivos eletrônicos para utilização em 
processos automatizados baseia-se em graus e classes de proteção estabelecidos 
nas Normas de Proteção Internacional. 
Por exemplo, a IEC (International Electrotechnical Commission) definiu um 
código de classificação de graus de proteção conhecido como IP. Se você verifica 
que um determinado sensor possui o grau de proteção IP65, 6 é o primeiro 
caracter e 5 é o segundo caracter, de acordo com as tabelas dos graus de proteção 
IP. 
O 1º caracter indica o grau de proteção contra objetos perigosos e objetos 
sólidos (por exemplo, protegendo-o de pó, ou objeto estranho etc.). 
1º Caracter 
Numérico 
Descrição 
0 Não há proteção 
1 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 50 mm, ou maior. 
2 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 12 mm, ou maior. 
3 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 2,5 mm, ou maior. 
4 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 1,0 mm, ou maior. 
5 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 1,0 mm, ou maior. 
6 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 1,0 mm, ou maior. 
O 2º caracter indica o grau de proteção contra água. 
2º Caracter 
Numérico 
Descrição 
0 Não protegido 
1 Proteção contra gotas que incidam na vertical, com invólucro até 15º inclinado. 
2 Proteção contra água borrifada em ângulo de até 60º. 
3 Proteção contra água jorrada, de qualquer direção contra o invólucro. 
4 Proteção contra jatos de água, de qualquer direção. 
5 Proteção contra jatos potentes de água, de qualquer direção. 
6 Proteção contra acesso, uma esfera de diâmetro de 1,0 mm, ou maior. 
7 Proteção contra imersão temporária na água. 
8 Proteção contra imersão contínua na água. 
Sensores: Normas de Proteção Internacional
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Tabela Grau de Proteção (Tonon Engenharia) 
Fonte: Divulgação
Dica de aprofundamento: 
Para conhecer mais, você poderá baixar o arquivo PDF contendo um Guia 
elaborado pela empresa MacroPainel no endereço: 
https://goo.gl/hahEfo 
(acesso: 2012-10); 
Para saber mais sobre a International Electrotechnical Commission acesse: 
http://www.iec.ch/ (acesso: 2012-10) 
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Tabela Grau de Proteção (Tonon Engenharia) 
Fonte: Divulgação
Dica de aprofundamento: 
Para conhecer mais, você poderá baixar o arquivo PDF contendo um Guia 
elaborado pela empresa MacroPainel no endereço: 
https://goo.gl/hahEfo 
(acesso: 2012-10); 
Para saber mais sobre a International Electrotechnical Commission acesse: 
http://www.iec.ch/ (acesso: 2012-10) 
Vamos conhecer alguns tipos de sensores que são utilizados como 
transdutores, como por exemplo, os elementos de comando e sinalização inseridos 
no contexto da automação industrial (e comercial) e são considerados como 
sensores, ou utilizados, por exemplo, como entradas nos controladores lógico 
programáveis. 
Dentre os elementos de comando, podemos citar: 
• Chaves Mecânicas e/ou Botão
• Botão inversor, ou comutador
• Interruptor com trava (selo)
• Chaves de fim-de-curso (ou da nomenclatura inglesa: limit switch)
Dos elementos de sinalização, podemos citar: 
• Lâmpada
• Buzina, ou Cigarra (Sirene, ou da nomenclatura inglesa: buzzer)
Os primeiros tipos de sensores são os de proximidade. Normalmente são 
sensores digitais do tipo ligado/desligado (On/Off) e são amplamente utilizados na 
indústria, em processos automatizados de manufatura, para a detecção da 
presença (ou ausência) de objeto na linha do processo. 
Segundo o autor Rosário J. M., os sensores de proximidade mais utilizados 
na automação de máquina e equipamentos industriais são sensores do tipo: chave 
fim-de-curso, sensor óptico, sensor capacitivo, sensor indutivo e outros tipos de 
sensores tais como os sensores magnéticos e sensores de ultrassom. 
Como o próprio nome sugere, chave de fim-de-curso é um interruptor que é 
aplicado para detectar o fim do movimento de algum mecanismo. Esse mecanismo 
pode ser, por exemplo: uma junta prismática, ou de rotação de um robô, a porta 
de um elevador, os limites do movimento do fuso de uma máquina operatriz. 
Sensores: Tipos
Sensores: Chaves Fim de Curso
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Figura do autor, baseada nos componentes e figuras citados nos catálogos dos fabricantes. 
Diferente da chave do tipo anterior, o sensor óptico não necessita de 
contato mecânico com o objeto para executar uma ação, pois o seu interruptor 
opera sob o princípio óptico que pode utilizar luz visível ao olho humano, como 
também luz não visível como, por exemplo, o espectro do infravermelho. 
Seu princípio de funcionamento é baseado num circuito gerador (fonte) de 
luz num emissor e detecta essa luz no receptor (detector). Essa luz pode ser 
interrompida, ou refletida, de acordo com a forma empregada no sensor óptico 
instalado na manufatura. 
O emissor pode ser, por exemplo, um diodo emissor de luz (LED), ou uma 
lâmpada. 
O receptor é um dispositivo sensível à luz, chamado fotossensível, como é o caso 
dos componentes eletrônicos, tais como foto-transistor, fotodiodo e o resistor 
dependente da luz (LDR, de Light Dependent Resistor). Num LDR o valor da sua 
resistência é alterado de acordo com o aumento ou diminuição da intensidade da 
luz incidente no seu material fotossensível. 
Sensores: Ópticos
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Figura do autor, baseada nos componentes e figuras citados nos catálogos dos fabricantes. 
Diferente da chave do tipo anterior, o sensor óptico não necessita de 
contato mecânico com o objeto para executar uma ação, pois o seu interruptor 
opera sob o princípio óptico que pode utilizar luz visível ao olho humano, como 
também luz não visível como, por exemplo, o espectro do infravermelho. 
Seu princípio de funcionamento é baseado num circuito gerador (fonte) de 
luz num emissor e detecta essa luz no receptor (detector). Essa luz pode ser 
interrompida, ou refletida, de acordo com a forma empregada no sensor óptico 
instalado na manufatura. 
O emissor pode ser, por exemplo, um diodo emissor de luz (LED), ou uma 
lâmpada. 
O receptor é um dispositivo sensível à luz, chamado fotossensível, como é o caso 
dos componentes eletrônicos, tais como foto-transistor, fotodiodo e o resistor 
dependente da luz (LDR, de Light Dependent Resistor). Num LDR o valor da sua 
resistência é alterado de acordo com o aumento ou diminuição da intensidade da 
luz incidente no seu material fotossensível. 
Dentre as principais características positivas dos sensores de proximidade 
ópticos, que já citamos anteriormente, é a de que não requerem um contato 
mecânico no processo, para realizar o seu sensoriamento. E, diferentes de sensores 
eletromecânicos, os sensores ópticos não apresentam partes móveis. São 
normalmente sensores de dimensões reduzidas e a sua comutação (chaveamento 
On/Off) é seguro. Dadas as suas características construtivas, são sensores 
insensíveis a choques e vibrações, além de encontrarmos no mercado várias 
configurações. 
Como características negativas, ou desvantagens, dos sensores ópticos, 
podemos citar que: necessitam de calibração, ou seja alinhamento, na sua 
montagem no processo e, regularmente necessitam de limpeza e isolamento do pó 
e umidade, que comprometem o seu funcionamento adequado. 
Há, de maneira geral, três formas [segundo Rosário J.M.] de operar os 
sensores ópticos: 
1. Reflexão
2. Barreira
3. Emissor-Receptor
Nos sensores ópticos do tipo reflexão: a luz (do emissor) é refletida no 
objeto e o sensor (receptor) é acionado. Conforme apresenta a figura a seguir. É 
preciso que os objetos sejam transparentes, ou escuros, para que o funcionamento 
do sensor seja adequado. 
Fonte de Luz: Emissor 
Anteparo ou ObjetoDispositivo Sensor: Receptor 
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Fonte de Luz: Emissor 
Objeto, ou Anteparo Dispositivo Sensor: Receptor 
Fonte de Luz: Emissor 
Dispositivo Sensor: Receptor 
No tipo barreira: o objeto (ou dispositivo) bloqueia a passagem da luz e, 
dessa forma, o sensor (receptor) é chaveado (comutado). Ver figura a seguir. 
Já no tipo emissor-receptor: os dois estão montados separadamente. 
Quando o feixe de luz é interrompido por um objeto colocado entre os dois, 
cortando a fonte (feixe) de luz entre eles, o receptor é chaveado (comutado) e 
envia sinal de comando através da sua saída. 
Há vários modelos e especificações de sensores ópticos. Dentre essas 
especificações, vale citar: 
• Tensão de alimentação (por exemplo: 24 VDC, 5V TTL)
• Sinal de Saída (por exemplo: 0 a 5V TTL, ou do tipo relé)
• Tipo de saída: NPN, PNP
• Sensibilidade, ou Alcance: a distância do sensor ao objeto.
• Tipo de geometria: corpo distinto, padrão DIN, optointerruptor.
• Condições de operação: temperatura, umidade et cetera.
Vamos analisar um modelo real: O sensor a seguir, fabricado pela 
empresa Leuze Electronics possui tensão de alimentação de 18 a 30V (podendo 
operar com 24VDC) e consumo de corrente (quando energizado) de 30mA. 
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Fonte de Luz: Emissor 
Objeto, ou Anteparo Dispositivo Sensor: Receptor 
Fonte de Luz: Emissor 
Dispositivo Sensor: Receptor 
No tipo barreira: o objeto (ou dispositivo) bloqueia a passagem da luz e, 
dessa forma, o sensor (receptor) é chaveado (comutado). Ver figura a seguir. 
Já no tipo emissor-receptor: os dois estão montados separadamente. 
Quando o feixe de luz é interrompido por um objeto colocado entre os dois, 
cortando a fonte (feixe) de luz entre eles, o receptor é chaveado (comutado) e 
envia sinal de comando através da sua saída. 
Há vários modelos e especificações de sensores ópticos. Dentre essas 
especificações, vale citar: 
• Tensão de alimentação (por exemplo: 24 VDC, 5V TTL)
• Sinal de Saída (por exemplo: 0 a 5V TTL, ou do tipo relé)
• Tipo de saída: NPN, PNP
• Sensibilidade, ou Alcance: a distância do sensor ao objeto.
• Tipo de geometria: corpo distinto, padrão DIN, optointerruptor.
• Condições de operação: temperatura, umidade et cetera.
Vamos analisar um modelo real: O sensor a seguir, fabricado pela 
empresa Leuze Electronics possui tensão de alimentação de 18 a 30V (podendo 
operar com 24VDC) e consumo de corrente (quando energizado) de 30mA. 
Figura: sensor óptico Leuze Electronics, modelo HRTL 8/24-350-S12 
Créditos: Foto do autor. 
Quanto às condições de operação, há, por exemplo, casos específicos para 
evitar ruído no sensor na sua montagem no processo, onde é sugerido pelo 
fabricante que o mesmo seja instalado (calibrado) com um ângulo de 
aproximadamente 10º se a superfície do objeto for muito reflexiva (brilhante) ao 
feixe de luz. 
Mais especificações desse sensor podem ser obtidas na folha-de-dados 
(datasheet) do fabricante. 
Aplicação do sensor de proximidade óptico. 
Fonte: Divulgação
No caso do HRTL8, seu limite (alcance) ou a distância de operação pode 
variar de 5 a 400mm. Sua classe de proteção é IP67. Dica: Consulte o início do 
texto da nossa unidade para conferir o tipo de grau de proteção que esse sensor 
possui. 
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Segundo os autores do livro Sensores Industriais (Thomazini e Albuquerque, 
Ed. Érica) o funcionamento do sensor de ultrassom, ou barreira ultrassônica é 
definido como “sinais ultrassônicos são como ondas de som audíveis, porém com 
frequências muito mais altas. Os transdutores ultrassônicos têm cristais piezolétricos 
que ressonam numa frequência desejada e convertem energia elétrica em energia 
acústica e vice-versa. As ondas sonoras são transmitidas e refletidas na forma de 
um cone de um objeto para o transdutor. Um sinal de saída do transdutor é 
produzido para executar algum tipo de indicação, ou controlar uma função”. 
A seguir são apresentadas figuras com algumas aplicações de uso de 
sensores de ultrassom, sugeridos para os sensores Siemens, pela empresa 
Automatize Sensores. 
Monitoramento da distância 
Medição da altura de 
empilhamento 
Medição do tamanho de objetos 
Sensores: Ultrassom
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Segundo os autores do livro Sensores Industriais (Thomazini e Albuquerque, 
Ed. Érica) o funcionamento do sensor de ultrassom, ou barreira ultrassônica é 
definido como “sinais ultrassônicos são como ondas de som audíveis, porém com 
frequências muito mais altas. Os transdutores ultrassônicos têm cristais piezolétricos 
que ressonam numa frequência desejada e convertem energia elétrica em energia 
acústica e vice-versa. As ondas sonoras são transmitidas e refletidas na forma de 
um cone de um objeto para o transdutor. Um sinal de saída do transdutor é 
produzido para executar algum tipo de indicação, ou controlar uma função”. 
A seguir são apresentadas figuras com algumas aplicações de uso de 
sensores de ultrassom, sugeridos para os sensores Siemens, pela empresa 
Automatize Sensores. 
Monitoramento da distância 
Medição da altura de 
empilhamento 
Medição do tamanho de objetos 
Medição de diâmetro 
Também pode indicar a velocidade 
do processo. 
Medição do contorno da peça, ou 
objeto 
Medição do processo; evitando o 
estrangulamento ou rompimento 
do material 
No monitoramento do controle de 
qualidade num processo de 
automação da manufatura. 
Utilização de sensores de Ultrassom 
Fonte: Divulgação 
Vale lembrar que no início, transdutores de ultrassom foram construídos 
utilizando tecnologias disponíveis, tais como cones móveis de alto-falantes e 
elementos sensores do tipo microfone de carão ativado. Com o avanço da 
microtecnologia e, atualmente, nanotecnologia, sensores de ultrassom construídos 
com cerâmicas piezoelétricas dominaram o cenário mundial, nas últimas duas 
décadas. 
21
UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Tipos e geometrias de sensores de ultrassom industriais 
Fonte: Divulgação
O avanço das técnicas de construção de cerâmicas e sensores de ultrassom 
permitiu que o transmissor e o receptor utilizasse o mesmo corpo, na montagem do 
dispositivo. Porém, na figura a seguir é possível observar um dispositivo sensor de 
ultrassom clássico, onde o elemento transmissor (T) e o elemento receptor (R) 
estão separados e indicados no corpo dos componentes. 
Vista interna do dispositivo transdutor do sensor de ultrassom do kit Lego MindStorms. 
Fonte: Divulgação 
As principais características de sensores ultrassônicos podem ser listadas a seguir: 
• Construídos com cerâmicas e cristais que possuem características
piezoelétricas.
• Operam em faixas de frequência acima de 40KHz, até 2 MHz.
• Diferente do sensor óptico, podem operar em ambientes que apresentem
condições de umidade, ou pó.
• Há sensores de ultrassom do tipo digital operando como um interruptor
ultrassônico, ou analógico que permite a leitura da variação da distância do
sensor ao objeto da medição.
• De uma forma geral são capazes de detectar qualquer material, excluindo-se
aqueles que absorvem a onda sonora (acústica).
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Tipos e geometrias de sensores de ultrassom industriais 
Fonte: Divulgação
O avanço das técnicas de construção de cerâmicas e sensores de ultrassom 
permitiu que o transmissor e o receptor utilizasse o mesmo corpo, na montagem do 
dispositivo. Porém, na figura a seguir é possível observar um dispositivo sensor de 
ultrassom clássico, onde o elemento transmissor (T) e o elemento receptor (R) 
estão separados e indicados no corpo dos componentes. 
Vista interna do dispositivo transdutor do sensor de ultrassom do kit Lego MindStorms. 
Fonte: Divulgação 
As principais características de sensores ultrassônicos podem ser listadas a seguir: 
• Construídos com cerâmicas e cristais que possuem características
piezoelétricas.
• Operam em faixasde frequência acima de 40KHz, até 2 MHz.
• Diferente do sensor óptico, podem operar em ambientes que apresentem
condições de umidade, ou pó.
• Há sensores de ultrassom do tipo digital operando como um interruptor
ultrassônico, ou analógico que permite a leitura da variação da distância do
sensor ao objeto da medição.
• De uma forma geral são capazes de detectar qualquer material, excluindo-se
aqueles que absorvem a onda sonora (acústica).
Os sensores de proximidade indutivos são sensores que utilizam um campo 
eletromagnético gerado através de uma bobina e um circuito oscilador. 
A presença de um objeto altera a permeabilidade magnética do meio onde 
o campo eletromagnético atua, permitindo que o circuito do sensor detecte essa
alteração da intensidade do sinal.
Figura: características do sensor indutivo 
Fonte: Divulgação
Segundo os autores 
do livro Sensores 
Industriais (Thomazini e 
Albuquerque, Ed. Érica) 
“(...) se um objeto metálico 
se aproxima da face do 
sensor, são induzidas 
correntes de Foucault (ou 
Eddy Current). As perdas 
resultantes tiram energia do 
circuito oscilador,
reduzindo as oscilações 
(...)”. 
Figura: Esboço do sistema de um sensor indutivo
Fonte: Acervo do Conteudista
Sensores: Indutivos
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Assim como os interruptores (sensores) ópticos e de ultrassom, também os 
sensores indutivos podem operar como chaves em ligações do tipo PNP, ou NPN. 
Observação: Diagramas de circuitos de ligação NPN e 
PNP serão apresentados na próxima unidade da nossa 
disciplina, que irá apresentar o controlador lógico 
programável e o Diagrama Ladder. 
Para saber mais: 
O artigo “True Position Measurement with 
Eddy Current Technology” da revista Sensors 
Maganzine, discute o funcionamento do sensor 
indutivo e apresenta como calcular a intensidade do 
sinal e a metodologia da medição. Disponível na língua 
inglesa pode ser acessado no endereço: 
https://goo.gl/ZHt9pc 
Na foto a seguir é apresentado um sensor indutivo, da empresa Festo 
Automação. 
Figura: sensor indutivo DIN, Festo. 
Fonte: Acervo do Conteudista
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Assim como os interruptores (sensores) ópticos e de ultrassom, também os 
sensores indutivos podem operar como chaves em ligações do tipo PNP, ou NPN. 
Observação: Diagramas de circuitos de ligação NPN e 
PNP serão apresentados na próxima unidade da nossa 
disciplina, que irá apresentar o controlador lógico 
programável e o Diagrama Ladder. 
Para saber mais: 
O artigo “True Position Measurement with 
Eddy Current Technology” da revista Sensors 
Maganzine, discute o funcionamento do sensor 
indutivo e apresenta como calcular a intensidade do 
sinal e a metodologia da medição. Disponível na língua 
inglesa pode ser acessado no endereço: 
https://goo.gl/ZHt9pc 
Na foto a seguir é apresentado um sensor indutivo, da empresa Festo 
Automação. 
Figura: sensor indutivo DIN, Festo. 
Fonte: Acervo do Conteudista
Atualmente pode ser dito que os sensores capacitivos são os sensores mais 
utilizados, pois teclados de computadores e telas de toque de celulares, 
computadores e Interfaces Homem-Máquina (IHM) utilizam atualmente a 
tecnologia capacitiva, de menor custo e com seu controle bastante dominado, 
presentes em milhões de dispositivos. Isso é realidade tanto no ambiente industrial 
como no ambiente comercial moderno. 
Segundo os autores do livro Sensores Industriais (Thomazini e Albuquerque, 
Ed. Érica), os sensores de proximidade capacitivos são projetados para operar 
gerando um campo eletrostático e detectando mudanças nesse campo, que 
acontecem quando um alvo se aproxima da face ativa. 
Figura: Sensor Capacitivo e a relação da distância entre as (placas) superficies (área) de contato e 
constantes dois materiais K1 e K2. 
Fonte: Acervo do Conteudista 
Vários autores da literatura de sensores e catálogos de sensores de 
proximidade capacitivos apresentam tabelas com as constantes dielétricas de 
materiais industriais conhecidos. 
Dado o funcionamento do sensor capacitivo, sabe-se que o material com 
constante dielétrica mais alta possui detecção mais fácil que o material com a sua 
constante dielétrica menor. Nisso incluem-se os matérias metálicos e os não 
metálicos, como por exemplo: madeira, nylon, vidro, papelão, cerâmica, plástico 
et cetera. 
Sensores: Capacitivo
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Figura: sensor capacitivo DIN, Sensor-Bras. 
Fonte: Acervo do Conteudista
Para saber mais: 
Para conhecer detalhes sobre o projeto, a modelagem e a construção de sensores 
capacitivos para uso na engenharia mecânica com ênfase na indústria 
automobilística, consulte a dissertação de mestrado “Micro-sensor capacitivo para 
avaliação da qualidade de combustíveis automotivos” de Mendonça, L. G. D. de 
2008, disponível no endereço a seguir: 
https://goo.gl/N5gzcr 
acesso: outubro/2012 
Um rápido artigo sobre características do sensor capacitivo que apresenta tabela de 
constantes dielétricas, pode ser acessado no endereço: 
https://goo.gl/TDVCh2
acesso: outubro/2012 
Informações e capítulo de livro dedicado aos sensores capacitivos pode ser 
acessado (na língua inglesa) no endereço a seguir: 
http://www.capsense.com 
http://www.capsense.com/capsense-wp.pdf 
acesso: outubro/2012 
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Figura: sensor capacitivo DIN, Sensor-Bras. 
Fonte: Acervo do Conteudista
Para saber mais: 
Para conhecer detalhes sobre o projeto, a modelagem e a construção de sensores 
capacitivos para uso na engenharia mecânica com ênfase na indústria 
automobilística, consulte a dissertação de mestrado “Micro-sensor capacitivo para 
avaliação da qualidade de combustíveis automotivos” de Mendonça, L. G. D. de 
2008, disponível no endereço a seguir: 
https://goo.gl/N5gzcr 
acesso: outubro/2012 
Um rápido artigo sobre características do sensor capacitivo que apresenta tabela de 
constantes dielétricas, pode ser acessado no endereço: 
https://goo.gl/TDVCh2
acesso: outubro/2012 
Informações e capítulo de livro dedicado aos sensores capacitivos pode ser 
acessado (na língua inglesa) no endereço a seguir: 
http://www.capsense.com 
http://www.capsense.com/capsense-wp.pdf 
acesso: outubro/2012 
Muitas vezes, precisamos de sensores que retornem a posição de um dado 
objeto, ou operação. Dentre os sensores utilizados para medida de posição, 
podemos citar: 
• Potenciômetro
• Encoder
• LVDT
O potenciômetro é o elemento mais simples, por tratar-se de um 
dispositivo eletrônico, um resistor. Ele é um resistor variável, que pode excursionar 
de um mínimo até um máximo através de um eixo, ou de rotação (mais comum), 
ou linear, deslizante. 
Há modelos de potenciômetros que permitem apenas uma excursão menor 
que 360º, enquanto outros permitem várias voltas em torno do seu eixo de rotação 
(p.ex. 25 voltas, ou multivoltas) e aqueles que rotacionam livremente, sem limite, 
em torno do seu eixo, muitas vezes considerados na literatura como um tipo 
específico dos encoders rotacionais. 
Tipos de potenciômetros mais comuns: 
rotacional deslizante multivoltas encoder 
Fonte: Divulgação
O diagrama esquemático de um potenciômetro pode ser observado a 
seguir. Os contatos 1 e 3 são os terminais dos extremos do resistor e o contato 2 é 
o curso móvel que excursiona entre o limite inferior e superior.
Sensores: Medida de Posição
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
Dica: 
É possível obter muitas informações técnicas sobre 
potenciômetros, na língua inglesa, no portal do 
fabricante Bourns: 
https://goo.gl/dCciow 
acesso: outubro/2012 
O encoder é um dispositivo que codifica a posição rotacional ou linear, em 
pulsos ou valores absolutos. 
Um encoder implementado com sensor óptico lê a passagem do feixe de luz 
do emissor ao receptor quando há ranhuras (slots) que permitem sua passagem. 
Indicando nível lógico alto (p.ex. uma amplitude próxima de 5V no nível lógico 
TTL)Quando a luz é impedida de atravessar o disco codificador (encoder) um 
sinal de nível lógico baixo (p.ex. uma amplitude próxima de 0V no nível lógico 
TTL) é indicado. 
Há dois tipos básicos de encoders: o encoder incremental e o encoder 
absoluto. A figura a seguir apresenta o disco codificador desses dois tipos. 
Encoder Absoluto Encoder Incremental 
Fonte: Acervo do Conteudista
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Dica: 
É possível obter muitas informações técnicas sobre 
potenciômetros, na língua inglesa, no portal do 
fabricante Bourns: 
https://goo.gl/dCciow 
acesso: outubro/2012 
O encoder é um dispositivo que codifica a posição rotacional ou linear, em 
pulsos ou valores absolutos. 
Um encoder implementado com sensor óptico lê a passagem do feixe de luz 
do emissor ao receptor quando há ranhuras (slots) que permitem sua passagem. 
Indicando nível lógico alto (p.ex. uma amplitude próxima de 5V no nível lógico 
TTL) Quando a luz é impedida de atravessar o disco codificador (encoder) um 
sinal de nível lógico baixo (p.ex. uma amplitude próxima de 0V no nível lógico 
TTL) é indicado. 
Há dois tipos básicos de encoders: o encoder incremental e o encoder 
absoluto. A figura a seguir apresenta o disco codificador desses dois tipos. 
Encoder Absoluto Encoder Incremental 
Fonte: Acervo do Conteudista
No encoder incremental, um pulso indica a passagem da ranhura (slot). A 
cada pulso, um comprimento de arco é percorrido pelo eixo do encoder. Por 
exemplo, se um encoder tiver 200 slots, numa revolução de 360º a resolução do 
encoder é de 1,8º / pulso. Ou seja, ao realizar uma revolução completa, o encoder 
indicará um sinal elétrico com 200 pulsos na sua saída. O período entre um pulso e 
outro pode ser utilizado para medida de velocidade. 
Caso seja necessário à indicação do sentido de rotação do eixo do encoder 
(ou do motor, ou dispositivo, a ele acoplado), uma segunda pista é colocada no 
encoder. Com duas pistas é possível indicar o sentido de rotação, monitorando 
dois sinais elétricos, por exemplo, A e B, verificando qual está à frente do outro e 
dessa forma associá-lo ao sentido horário e anti-horário da rotação do eixo. 
A figura a seguir apresenta a saída dos sinais elétricos em relação à rotação 
do eixo do motor, de um encoder profissional da marca Avago. 
Nesse caso a descrição do encoder modelo HEDR-5xxx da Avago 
technologies indica que há três sinais elétricos A, B e I. Se o encoder rotaciona no 
sentido anti-horário, observa-se pela figura que o sinal elétrico do canal A irá estar 
à frente do sinal elétrico do canal B. No caso da rotação no sentido horário, 
ocorrerá o contrário e, o sinal do canal B irá estar à frente do sinal do canal A. 
O terceiro sinal I serve como um sinal de índice que indica a passagem 
(revolução completa) de uma volta do encoder. Dessa forma, um sistema digital 
pode calcular não apenas o arco (posição) que o encoder realiza, mas também a 
quantidade de voltas que o encoder acumulou num determinado sentido. 
Já no caso do encoder absoluto há mais pistas (ou sinais) envolvidas e a 
leitura de todos os sinais simultaneamente fornece ao sistema o valor instantâneo 
da posição do encoder, ou seja, o valor absoluto da sua posição. 
No caso do encoder absoluto há dois tipos básicos de codificação: a binária 
simples e a binária no formato Código Gray, mais utilizada industrialmente. 
Fonte: Divulgação
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
No formato binário simples, cada posição representa uma palavra digital de 
N bits – sendo N o número de sensores ópticos e pistas no disco codificador – 
porém podem ocorrer mais de uma variação de 0s e 1s numa mesma palavra; o 
que induz ao erro caso o encoder tenha muito ruído associado ao seu sinal elétrico 
na saída da leitura. 
O formato do Código Gray corrige esse problema ao apresentar uma 
solução onde todos os valores possíveis das palavras e posições são conhecidos e 
bastante imune ao erro, já que apenas ocorre uma única mudança de bit entre 
cada posição, ou valor consecutivo, que caso ocorra ruído poderá ser corrigido 
pelo próprio sistema digital do encoder baseado nas informações de posição 
anterior e sentido da rotação do disco codificador. 
Um exemplo de uma codificação do tipo Gray para encoder absoluto é 
apresentada na tabela a seguir, para uma palavra de 4-bit (4 sensores) o que 
totalizará 16 posições (=24) e comparada ao código binário tradicional. 
Posição (valor decimal) Valor binário Código Gray 
0 0000 0000 
1 0001 0001 
2 0010 0011 
3 0011 0010 
4 0100 0110 
5 0101 0111 
6 0110 0101 
7 0111 0100 
8 1000 1100 
9 1001 1101 
10 1010 1111 
11 1011 1110 
12 1100 1010 
13 1101 1011 
14 1110 1001 
15 1111 1000 
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No formato binário simples, cada posição representa uma palavra digital de 
N bits – sendo N o número de sensores ópticos e pistas no disco codificador – 
porém podem ocorrer mais de uma variação de 0s e 1s numa mesma palavra; o 
que induz ao erro caso o encoder tenha muito ruído associado ao seu sinal elétrico 
na saída da leitura. 
O formato do Código Gray corrige esse problema ao apresentar uma 
solução onde todos os valores possíveis das palavras e posições são conhecidos e 
bastante imune ao erro, já que apenas ocorre uma única mudança de bit entre 
cada posição, ou valor consecutivo, que caso ocorra ruído poderá ser corrigido 
pelo próprio sistema digital do encoder baseado nas informações de posição 
anterior e sentido da rotação do disco codificador. 
Um exemplo de uma codificação do tipo Gray para encoder absoluto é 
apresentada na tabela a seguir, para uma palavra de 4-bit (4 sensores) o que 
totalizará 16 posições (=24) e comparada ao código binário tradicional. 
Posição (valor decimal) Valor binário Código Gray 
0 0000 0000 
1 0001 0001 
2 0010 0011 
3 0011 0010 
4 0100 0110 
5 0101 0111 
6 0110 0101 
7 0111 0100 
8 1000 1100 
9 1001 1101 
10 1010 1111 
11 1011 1110 
12 1100 1010 
13 1101 1011 
14 1110 1001 
15 1111 1000 
Um esboço da fixação de um encoder rotacional no eixo de um motor 
elétrico é apresentado na figura a seguir. 
Figura: Fixação do encoder rotacional no eixo do motor 
Fonte: Divulgação
Um exemplo de aplicação de encoders é no sensoriamento das posições das 
juntas dos robôs industriais. 
Figura: robô Yaskawa Motoman 
Fonte: robotics.org
O LVDT é um sensor específico e um caso a parte, que cada vez mais com 
a redução de seu custo de produção, tem sido utilizado no ambiente industrial, 
devido a sua precisão e pequenas dimensões. 
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
A sigla LVDT é formada por Linear Variable Differential Transformer. Ou 
seja, trata-se de um dispositivo implementado através de um transformador que 
sofre uma variação diferencial de acordo com sua posição linear. 
Para permitir sua precisão, é utilizada uma parcela de resposta linear do 
transdutor indutivo (transformador) no qual o dispositivo é implementado. A figura 
a seguir apresenta um esboço conceitual de um LVDT. 
A 
B 
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A sigla LVDT é formada por Linear Variable Differential Transformer. Ou 
seja, trata-se de um dispositivo implementado através de um transformador que 
sofre uma variação diferencial de acordo com sua posição linear. 
Para permitir sua precisão, é utilizada uma parcela de resposta linear do 
transdutor indutivo (transformador) no qual o dispositivo é implementado. A figura 
a seguir apresenta um esboço conceitual de um LVDT. 
A 
B 
Observe que na figura A, o êmbolo de material ferromagnético encontra-se 
totalmente imerso no campo entre os enrolamentos primário e secundário. Nesse 
caso há certo valor na tensão de saída. Agora, observe que na figura B o êmbolo 
apenas está presente em parte do secundário, dessa forma a diferença entre uma 
parte do seu enrolamento e a outra, será sentida e uma variação na tensão de 
saída é apresentada. 
O LVDT utiliza o êmbolo de material ferromagnético,como o entreferro, 
entre os enrolamentos primário e secundário do transformador. No enrolamento 
primário, uma tensão de entrada é aplicada através de um circuito oscilador. Ao 
movimentar-se linearmente uma diferença é causada na tensão de saída, uma vez 
que o ar torna-se o entreferro de parte do enrolamento secundário e, 
portanto, uma indução diferente acontece. 
Dica: 
Para obter mais informações sobre a construção de um dispositivo 
LVDT, leia o artigo “Typical Linear Variable Differential Transformer 
(LVDT)” na língua inglesa, no link: 
https://goo.gl/ypvQNe acesso: outubro/2012 
Para saber mais: 
A seguir são indicados três vídeos no portal do YouTube sobre o funcionamento 
do LVDT. 
1) https://youtu.be/G_q9jF4EscU 
0:53min (filme sobre protótipo)
acesso: outubro/2012
2) https://youtu.be/ZFnIOeR5RjQ
0:18m (animação)
acesso: outubro/2012
3) http://youtu.be/g5OOzVcgfUQ
59:80min (aula sobre LVDT em inglês)
acesso: outubro/2012 
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
É muito comum num ambiente industrial medir a força de atuação de um 
dado dispositivo, ou processo da automação da manufatura. Como, por exemplo, 
a força de corte numa máquina operatriz, a medição da quantidade de insumo que 
uma injetora deve receber de material, muitas vezes fazendo o uso de uma 
balança, ou dinamômetro, que faz uso de um sensor de força. 
É muito comum utilizarmos o extensômetro como sensor de força, ou como 
também são conhecidos: Strain Gauges, ou strain gages, na língua inglesa. 
Muitas células de carga utilizadas na construção de balanças, são 
construídas com sensores de força do tipo com strain gages. 
Para visualizar as figuras, conhecer o conceito e entender mais sobre a 
extensômetria, acesse e leia o material didático a seguir: 
1. Extensômetria Básica
Andolfato, R. P.; Camacho J. S.; de Brito G. A.
UNESP, Ilha Solteira, 2004
https://goo.gl/WDrKmJ
 acesso: outubro/2012
2. Material do Prof. Fernando A. França
Instrumentação e Medidas: grandezas mecânicas
UNICAMP, 2007.
https://goo.gl/HPN5pc
acesso: outubro/2012 
Ao visualizarmos alguns tipos de transdutores, sensores aplicados na 
automação da manufatura, vale apresentar e discutir rapidamente alguns tópicos 
de redes de comunicação industrial, que permite a interligação dos diversos 
dispositivos num processo. 
Sensores: Força
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
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É muito comum num ambiente industrial medir a força de atuação de um 
dado dispositivo, ou processo da automação da manufatura. Como, por exemplo, 
a força de corte numa máquina operatriz, a medição da quantidade de insumo que 
uma injetora deve receber de material, muitas vezes fazendo o uso de uma 
balança, ou dinamômetro, que faz uso de um sensor de força. 
É muito comum utilizarmos o extensômetro como sensor de força, ou como 
também são conhecidos: Strain Gauges, ou strain gages, na língua inglesa. 
Muitas células de carga utilizadas na construção de balanças, são 
construídas com sensores de força do tipo com strain gages. 
Para visualizar as figuras, conhecer o conceito e entender mais sobre a 
extensômetria, acesse e leia o material didático a seguir: 
1. Extensômetria Básica
Andolfato, R. P.; Camacho J. S.; de Brito G. A.
UNESP, Ilha Solteira, 2004
https://goo.gl/WDrKmJ
 acesso: outubro/2012
2. Material do Prof. Fernando A. França
Instrumentação e Medidas: grandezas mecânicas
UNICAMP, 2007.
https://goo.gl/HPN5pc
acesso: outubro/2012 
Ao visualizarmos alguns tipos de transdutores, sensores aplicados na 
automação da manufatura, vale apresentar e discutir rapidamente alguns tópicos 
de redes de comunicação industrial, que permite a interligação dos diversos 
dispositivos num processo. 
A automação da manufatura moderna subentende que vários níveis 
hierárquicos de controle do processo fabril, desde o chão da fábrica, da planta 
onde o maquinário, os sensores e atuadores estão instalados e operando, sejam 
controlados não apenas pelos seus equipamentos diretos, os controladores lógico 
programáveis da próxima unidade, mas também possam ser monitorados e até 
mesmo alterados, em níveis hierárquicos mais altos, como o controle de células de 
manufatura (visto em unidades anteriores), ou o controle de toda a manufatura, da 
planta, ou mesmo do empreendimento, de várias plantas, à distância. 
A figura a seguir apresenta essa ideia de controle hierárquico, onde os níveis 
mais altos estão interligados por redes do tipo Ethernet e protocolos TCP/IP, do 
tipo comum que conectamos nossos microcomputadores. O nível mais alto é o 
controle geral da manufatura (da fábrica, ou planta). Descendo um nível temos 
uma troca constante de dados entre os computadores do tipo PC e os 
controladores lógico programáveis, os CLPs, que controlam os eventos e tomam 
decisões mediante pré-programação no patamr do controle da célula flexível de 
manufatura, ou do sistema flexível de manufatura. Mais um nível abaixo e 
chegamos ao chão-de-fábrica, onde os dispositivos estão localizados. 
Controladores específicos e Interfaces Homem-Máquina permitem o manuseio das 
informações vindas dos sensores, ou enviadas aos atuadores, tomando ações 
concretas de automação da manufatura. É o nível de campo, ou field. Vários 
protocolos e redes de comunição conhecidas como Field Bus, ou barramentos de 
campo, existem e são empregadas nesse nível. 
Pirâmide da interligação dos dispositivos numa fábrica / manufatura 
Fonte: profibus.org
35
UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
De acordo com os conceitos que discutimos nas unidades anteriores, no 
contexto da automação da manufatura, podemos dividir os níveis hierárquicos 
apresentados na figura acima, a partir do chão de fábrica, ou da base da pirâmide, 
como: operação, célula e manufatura. 
Podemos citar como redes de barramento de campo, ou fieldbus, a rede do 
tipo 4-20mA, que é uma rede analógica, bastante antiga, mas largamente 
utilizada, e as redes digitais como o protocolo Hart, que utiliza a infraestrutura do 
cabeamento 4-20mA e as redes CAN, ProfiBus e FieldBus Fundation. 
Para aprofundar-se no tema da instalação 4-20mA e sua atualização para o 
protocolo Hart, vale a leitura do artigo técnico “Libertando o poder do HART e 
proporcionado benefícios aos usuários”, de César Cassiolato, diretor da empresa 
nacional Smar, líder em automação industrial. O artigo encontra-se no link: 
https://goo.gl/hG5qsc 
Vale observar que a instalação do protocolo Hart num ambiente de controle 
de processos implementado originalmente no padrão 4-20mA, permite uma 
solução econômica de atualização do parque instalado de forma a obter uma 
agilidade e facilidade na migração de tecnologias de rede de comunicação 
industrial, incluindo recursos como o diagnóstico e a manutenção pró-ativa dos 
equipamentos e dos dispositivos, sem a necessidade da troca do cabeamento 
existente na planta fabril. 
Para obter alguns conceitos e um histórico, leia o artigo Redes Industriais, 
também de César Cassiolato, no link: 
https://goo.gl/Jy2QqR
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De acordo com os conceitos que discutimos nas unidades anteriores, no 
contexto da automação da manufatura, podemos dividir os níveis hierárquicos 
apresentados na figura acima, a partir do chão de fábrica, ou da base da pirâmide, 
como: operação, célula e manufatura. 
Podemos citar como redes de barramento de campo, ou fieldbus, a rede do 
tipo 4-20mA, que é uma rede analógica, bastante antiga, mas largamente 
utilizada, e as redes digitais como o protocolo Hart, que utiliza a infraestrutura do 
cabeamento 4-20mA e as redes CAN, ProfiBus e FieldBus Fundation. 
Para aprofundar-se no tema da instalação 4-20mA e sua atualização para o 
protocolo Hart, vale a leitura do artigo técnico “Libertando o poder do HART e 
proporcionado benefícios aos usuários”, de César Cassiolato, diretor da empresa 
nacional Smar, líder em automação industrial. O artigo encontra-se no link: 
https://goo.gl/hG5qscVale observar que a instalação do protocolo Hart num ambiente de controle 
de processos implementado originalmente no padrão 4-20mA, permite uma 
solução econômica de atualização do parque instalado de forma a obter uma 
agilidade e facilidade na migração de tecnologias de rede de comunicação 
industrial, incluindo recursos como o diagnóstico e a manutenção pró-ativa dos 
equipamentos e dos dispositivos, sem a necessidade da troca do cabeamento 
existente na planta fabril. 
Para obter alguns conceitos e um histórico, leia o artigo Redes Industriais, 
também de César Cassiolato, no link: 
https://goo.gl/Jy2QqR
É sugerida a leitura do capítulo 15, Redes de 
Comunicação em Automação Industrial: Aplicações 
do FieldBus, do livro Princípios de Mecatrônica, de 
João Mauricio Rosário, Editora Pearson, São Paulo. 
Disponível na Biblioteca Virtual Pearson.
Depois de ler o material e informar-se 
sobre o assunto, vamos pôr em prática 
esses conhecimentos nas atividades! 
Bom trabalho! 
Material Complementar
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UNIDADE Sensores e Atuadores (Transdutores) e 
Tópicos de Redes de Comunicação Industrial
AGUIRRE L. A. Enciclopédia de Automática: Controle e Automação.
Volumes 1, 2 e 3. São Paulo, Edgard Blucher, 2007.
BALBINOT, A. e BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e Fundamentos de 
Medidas (Volumes 1 e 2). Rio de Janeiro, LTC, 2007.
GROOVER, M. P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. 3ª Ed, 
São Paulo, Pearson, 2011.
LUGLI, A. B. e SANTOS, M.M.D. Sistemas Fieldbus Para Automação 
Industrial, São Paulo, Érica, 2009.
ROSÁRIO, J.M. Principios de Mecatrônica. São Paulo, Pearson, 2005.
THOMAZINI D. e Albuquerque, P. U. B. Sensores Industriais: Fundamentos e 
Aplicações. São Paulo, Érica, 2005.
Referências
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AGUIRRE L. A. Enciclopédia de Automática: Controle e Automação.
Volumes 1, 2 e 3. São Paulo, Edgard Blucher, 2007.
BALBINOT, A. e BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e Fundamentos de 
Medidas (Volumes 1 e 2). Rio de Janeiro, LTC, 2007.
GROOVER, M. P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. 3ª Ed, 
São Paulo, Pearson, 2011.
LUGLI, A. B. e SANTOS, M.M.D. Sistemas Fieldbus Para Automação 
Industrial, São Paulo, Érica, 2009.
ROSÁRIO, J.M. Principios de Mecatrônica. São Paulo, Pearson, 2005.
THOMAZINI D. e Albuquerque, P. U. B. Sensores Industriais: Fundamentos e 
Aplicações. São Paulo, Érica, 2005.