Livro_Digital_249_Elementos_de_Automação_Tema_2

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Sensores
Os sensores foram criados em 1950 e tornaram-se ao longo dos anos peças 
fundamentais à automação industrial. Estes produtos são responsáveis pela detecção 
de quaisquer movimentações no ambiente fabril, seja para contagem de material, 
controle de direção, verificação de material dentro do recipiente e até nível de fluidos.
Há ainda os sensores utilizados para a segurança dos profissionais que operam o 
maquinário (NR-12), que impedem que o trabalhador sofra danos caso o usuário tente 
infligir uma norma de segurança. 
Há sensores para diferentes aplicações. Os tipos de sensores industriais podem ser: 
Sensores de Temperatura, Sensores de Nível, Sensores de Vazão, Sensores de Pressão, 
e ainda os mais comuns: indutivo, capacitivo, fotoelétrico, magnético e ultrassônico. 
O funcionamento do sensor é baseado na alteração no ambiente, por exemplo, por 
aproximação, calor, luz, pressão, etc.
Os sensores estão mais modernos e suas aplicações dentro da indústria cada vez mais 
necessárias, porém é comum a utilização de sensores em outros ambientes, como por 
exemplo na área predial. 
O sensor é formado por um transdutor e o elemento sensor:
Sensor
Elemento Sensor
Transdutor
Apresentação
Situação Prática
Resolução da 
Situação Prática
Referências 
Bibliográficas
Sensores
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Transdutor
É um dispositivo que converte um tipo de energia em outra não necessariamente em 
um sinal elétrico. O transdutor é composto de um sensor e uma parte que converte 
a energia resultante em um sinal elétrico. Podem ser de indicação direta, tal qual um 
termômetro, ou medidor elétrico, ou em par com um indicador, convertendo um sinal 
analógico em digital, um computador e um display, e de modo que possa ser legível 
pelo homem.
Características dos Sensores
Face sensora: a face sensora é o lado do sensor que detecta o objeto.
Face sensora
Distância sensora 
Distância sensora: é a distância entre a face sensora e o objeto a ser detectado. Com 
este parâmetro podemos definir a maior distância a que podemos deixar o sensor do 
objeto a ser detectado.
Histerese: a histerese pode ser traduzida como um atraso que tem como objetivo 
evitar falsas comutações na saída. Este efeito propicia ao sensor uma banda de 
Apresentação
Situação Prática
Sensores
Resolução da 
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Bibliográficas
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segurança entre o ligar (ON point) e o desligar (OFF point). As ilustrações abaixo são 
para um sensor com as seguintes características: distância sensora (SN) de 10 mm e 
histerese (H) de ± 20%.
Largura da banda
8 mm
ON point
12 mm
Off point
Off point (12 mm)
On point (8 mm)
Set point (10 mm)
10 mm
Set point
Assim, se o objeto estiver movendo-se em direção ao sensor, deve mover-se para o 
ponto mais próximo para ligá-lo. Uma vez ligado (ON point), permanece ligado até que 
o objeto se mova para o ponto mais distante (OFF point).
Alvo padrão: os fabricantes especificam nos catálogos a distância sensora nominal, 
que é a máxima distância na qual o objecto será detectado. Como esta distância 
depende do material usa-se um alvo padrão.
Alvo padrão
Plaqueta quadrada de aço doce, com 1 mm 
de espessura e comprimentos dos lados 
iguais ao diâmetro da face ativa do sensor.
SN
Sensibilidade
A sensibilidade de um transdutor indica qual deve ser a variação menor da 
intensidade da grandeza medida que o sensor pode detectar, ou seja, a menor variação 
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Situação Prática
Sensores
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da grandeza medida que cause uma alteração sensível do sinal elétrico de saída. Este 
sinal pode ser uma tensão, uma corrente, uma resistência ou ainda uma frequência. 
Também devemos levar em conta os sensores digitais em que a variação mínima na 
saída que eles podem produzir é de 1 bit.
A maneira como a sensibilidade é expressa depende tanto do que está sendo medido 
como também do tipo de sinal de saída. Por exemplo, um sensor de pressão que tem 
uma sensibilidade de 50 mV/V/mmHg é um sensor que produz uma variação de 50 
mV no sinal de saída por V de excitação a cada milímetro de mercúrio que a pressão 
varia.
Na prática, os sensores não apresentam a mesma sensibilidade em toda a faixa de 
grandezas que podem medir. Por exemplo, um sensor pode ser mais sensível numa 
faixa central de valores que mede e menos sensível nas faixas extremas.
Linearidade
Muitos sensores devem fornecer um sinal de saída que seja diretamente proporcional 
à grandeza que está sendo medida. Isso significa que sua curva de resposta ideal 
deve ser linear. Na prática, entretanto, isso não ocorre e a curva de um sensor pode 
apresentar deformações que a afastam do comportamento ideal:
Apresentação
Situação Prática
Sensores
Resolução da 
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Referências 
Bibliográficas
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y
x
Saída
Entrada
Erro
máximo Curva ideal
Curva real
V
100%
70%
T
T
T1
T00
Tempo de Resposta
Quando uma grandeza varia, os sensores não mudam o estado de sua saída de modo 
imediato. Demora algum tempo para que o sensor alcance 100% da variação que deve 
apresentar. O tempo de resposta de um sensor quando uma grandeza varia num 
sentido pode ser diferente do que ocorre quando ela varia no sentido oposto. Para um 
sensor de temperatura isso significa que o tempo de resposta quando a temperatura 
sobe 1 grau pode ser diferente do tempo de resposta quando ela cai 1 grau. 
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Situação Prática
Referências 
Bibliográficas
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y
x
Saída
Entrada
Erro
máximo Curva ideal
Curva real
V
100%
70%
T
T
T1
T00
 
Alcance
Representa toda a faixa de valores de entrada de um transdutor.
Assista agora à videoaula sobre Sensores – Características dos Sensores
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Tipos de Sensores
 
 » Indutivo
 » Capacitivo
» Processo discreto » Ótico
 » Magnético
 » Mecânico
 » Pressão
 » Nível
» Processo contínuo » Vazão
 » Temperatura
 » Viscosidade
 » PH
Sensores Indutivos
Os sensores indutivos, também conhecidos como sensores de proximidade, são 
dispositivos eletrônicos para o ambiente industrial na detecção de partes e peças 
metálicas, não só de ferro ou aço, como também alumínio, latão e aço inox:
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Sensores
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O oscilador fornece energia à bobina que produz um campo eletromagnético. Este 
campo perderá força (amplitude) quando um objeto metálico se aproximar da face 
sensora, reduzindo a amplitude da oscilação. Esta queda de amplitude dá-se devido 
à indução de correntes parasitas no objeto metálico. O circuito de disparo detecta as 
mudanças na amplitude da oscilação. Quando uma mudança considerável é detectada, 
o circuito de saída fornece um sinal para, por exemplo, um CLP (Controlador Lógico 
Programável). 
Alvo
SN (distância sensora)
Face sensora
Bobina
Suporte para fixação
Alimentação e sinal
Oscilador
Circuito
de
disparo
Circuito
de
saída
Sensores Capacitivos
Os sensores capacitivos detectam qualquer tipo de massa, logo, são aplicados onde 
existe a necessidade de detecção de materiais não metálicos como plásticos, madeiras 
e resinas. 
São utilizados também para detecção do nível de líquidos e sólidos. Veja as imagens a 
seguir:
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Situação Prática
Sensores
Resolução da 
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Referências 
Bibliográficas
 
Os sensores capacitivos operam baseados no princípio da capacidade eletrostática 
de maneira similar às placas de um capacitor. O oscilador e o elétrodo produzem um 
campo eletrostático. O alvo (objeto a ser detectado) age como uma segunda placa do 
condensador. Um campo eléctrico é produzido entre o alvo e o sensor. 
Como a amplitude da oscilação aumenta, há um aumento da tensão do circuito do 
oscilador,e o circuito de detecção responde mudando o estado do sensor (ligando-o).
Um sensor capacitivo pode detectar quase qualquer tipo de objeto. A entrada do alvo 
(objeto) no campo eletrostático perturba o equilíbrio da corrente do circuito do sensor, 
causando a oscilação do circuito do elétrodo e mantém esta oscilação enquanto o alvo 
estiver dentro do campo.
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Sensores
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Referências 
Bibliográficas
d
C = ε S
d
Na ausência de um alvo, o oscilador fica inativo. A capacidade do circuito com a ponta 
de compensação é determinada pelo tamanho do alvo, por sua constante dielétrica e 
a pela distância até à ponta. Quanto maior o tamanho e a constante dielétrica de um 
alvo, mais este aumenta a capacidade. Quanto menor a distância entre a ponta e o 
alvo, maior a capacidade.
Alvo
SN (distância sensora)
Face sensora
Suporte para fixação
Alimentação e sinal
Oscilador
Circuito
de
disparo
Circuito
de
saída
Sensores Fotoelétricos
Aumentando o range de detecção sem contato físico, os sensores fotoelétricos são 
capazes de detectar não só partes e peças de máquinas automáticas, mas os próprios 
produtos manufaturados na linha de produção. Estes sensores trabalham com 
emissão e recepção de luz:
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Sensores
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Saída
Emissor Receptor
 
Sensores de Fibras Ópticas
A variedade de aplicações onde o espaço para instalação é restrito impede que um 
sensor convencional dê conta do recado, nestes casos, a escolha dos sensores de fibra 
óptica pode resolver a aplicação com rapidez, simplicidade e baixo custo.
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Sensores
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Os sensores de fibra óptica são compostos de duas partes: o sensor em si, que pode ser 
instalado fora da área de detecção, ou seja, na estrutura da máquina ou no painel, por 
exemplo, e a fibra óptica, que é conectada ao sensor e levada até o ponto de inspeção. 
Geralmente os sensores de fibra óptica oferecem opções de modelos com saídas 
analógicas (corrente e tensão) e discretas (simples e dupla).
Sensores Lasers
Os sensores laser têm alta sensibilidade e alta precisão se comparados aos tradicionais 
sensores fotoelétricos. O sensor laser é uma excelente opção quando você precisa de 
longas distâncias de detecção e precisão superior aos sensores ópticos convencionais. 
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Sensores Ultrassônicos
 São sensores que operam com a emissão e reflexão de um feixe de ondas acústicas. 
A saída comuta quando este feixe é refletido ou interrompido pelo material a ser 
detectado.
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Sensores Magnéticos 
Os sensores de proximidade magnéticos foram idealizados para detectar o campo 
magnético gerado por um ímã que pode ser um acionador magnético. Podem ser 
aplicados no monitoramento de válvulas lineares ou cilindros pneumáticos.
Sensores Transdutores Lineares
Permite a detecção da posição sem contato, o que elimina o desgaste de peças e 
aumenta a vida útil do transdutor. Com excelente resistência mecânica a vibração e a 
choques, podem ser instalados em ambientes hostis, inclusive na presença de agentes 
contaminantes ou presença de pó.
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Referências 
Bibliográficas
 
Assista agora à videoaula sobre Sensores I: Indutivos, Capacitivos, Fotoelétricos, 
Fibras Ópticas, Laser, Ultrassônico, Magnéticos e Transdutores Lineares.
Sensores de Pressão
Os sensores de pressão, também conhecidos como transdutores ou indicadores, são 
utilizados para medir a pressão. São usados, principalmente, para calcular a força de 
gases ou de líquidos. Sensores de pressão funcionam como um aviso quando a pressão 
aplicada é muito grande ou muito pequena.
Os sensores de pressão podem ser aplicados em ambientes fabris que requerem 
produtos robustos. Há versões para pressão diferencial, com bargraph, anticorrosivo 
e display duplo. Modelos para ar comprimido, gases ou líquidos (inclusive corrosivos). 
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Referências 
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Podem ser microprocessados com alta resolução, com display, amplificador separado. 
Modelos tubulares com invólucros compactos e vários tipos de saída e faixas de 
pressão.
 
Barreiras Fotoelétricas
O sensor óptico de barreira emite uma luz infravermelha na qual irá passar pelo 
objeto que está em sua área de atuação. Essa luz infravermelha chegará no sensor 
receptor com a informação de que existe um objeto na área sensorial, após essa 
passagem o sensor irá transformar a energia obtida em alguma outra forma de 
energia desejada, de acordo com a sua função. Objetos de cores transparentes não são 
detectados porque a luz infravermelha acaba ultrapassando-o, sem variação nos raios.
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Sensor de Velocidade
O sensor de velocidade fornece um sinal em forma de onda com frequência 
proporcional à velocidade do veículo, e é normalmente encontrado no câmbio do 
veículo.
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Referências 
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Se o veículo se movimenta a uma velocidade relativamente baixa, o sensor produz um 
sinal de baixa frequência, à medida que a velocidade aumenta, o sensor gera um sinal 
de frequência maior.
O sensor de velocidade pode ser encontrado nas seguintes configurações: magnético 
ou de relutância variável e de efeito hall. O sensor de velocidade também é o 
responsável pelo acionamento do sistema Cut off.
Sistema cut off é um sistema eletrônico de gerenciamento de combustível nos motores 
de combustão interna de veículos, presente nos sistemas de injeção eletrônica e em 
sistemas carburados modernos. O objetivo é a economia de combustível, bem como 
a diminuição de emissão de poluentes. Sua função é cortar o fluxo de combustível 
nas situações em que o veículo se mova pela energia cinética, seja em um declive 
ou desacelerações, em que esteja engrenado e o acelerador em estado de repouso 
(desacionado), encontrando-se o motor em rotação elevada por uma transmissão 
inversa, ou seja, movido pelas rodas do veículo.
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Referências 
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Sensor de Vazão
Os sensores de vazão são dispositivos muito utilizado na mecânica dos fluidos para 
medir a vazão de um gás ou líquido em um tubo, ou seja, volume que passa por 
unidade de tempo em um determinado espaço. Os sensores de vazão mais comuns são 
o do tipo turbina de efeito hall.
Sensor de PH
O sensor de ph é um sensor potenciométrico, composto de um elétrodo de referência 
e um indicador, de modo que cada elétrodo constitui uma meia-célula. A meia-célula, 
que corresponde ao elétrodo indicador quando submetida a diferentes valores de 
pH, gera uma diferença de potencial em relação ao elétrodo de referência, a qual é 
transmitida até o circuito medidor através de um cabo coaxial contendo um conector 
BNC universal.
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Sensor de Tensão
Este sensor é responsável por detectar se existe nível de tensão proveniente da rede 
elétrica. Ele funciona através de um optoacoplador que envia um sinal na saída no 
caso de ausência da tensão nos bornes de entrada. 
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Sensor de Corrente
O sensor de corrente detecta a ausência de corrente em um determinado fio ou 
condutor elétrico. Ele se baseia no princípio do eletromagnetismo,que quando uma 
corrente percorre um fio, ou condutor elétrico, gera um campo eletromagnético ao 
seu redor.
 
Sensor de Umidade
O sensor de umidade é um dispositivo que faz a medição da umidade relativa de uma 
determinada área, pode ser utilizado tanto para ambientes internos quanto externos. 
Esses sensores podem ser encontrados tanto em dispositivos analógicos quanto 
digitais. 
Um sensor de umidade analógico marca a umidade relativa do ar utilizando um 
sistema capacitivo que são os mais utilizados. Esse tipo de sensor é revestido 
geralmente de vidro ou cerâmica. O material isolante, que absorve toda a água, é 
feito de um polímero que recebe e solta a água através da umidade relativa de uma 
determinada área. Isso modifica o nível de carga presente no capacitor da placa de 
circuito elétrico.
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Sensores
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Referências 
Bibliográficas
Um sensor de umidade digital se dá através de dois microssensores que são calibrados 
com a umidade relativa de uma área. Eles são convertidos em um formato digital por 
um processo de conversão analógico para digital, realizado por um chip localizado 
no mesmo circuito. Alguns sensores de umidade também tem acoplado um sensor de 
temperatura.
 
Sensores de Presença
Os sensores de presença são equipamentos que detectam invasões em um ambiente 
e emitem um alarme. Esse alarme pode ser um ruído audível dentro do local ou um 
aviso a uma central de monitoramento ou até mesmo o comando para ligar uma luz.
Os sensores de presença podem ser divididos em dois grandes grupos: os 
infravermelhos e os de emissão de ondas. Existem também tecnologias que juntam 
os dois tipos para diminuir as chances de alarmes falsos. Normalmente esses tipos 
são empregados em locais com trânsito de animais ou com diferenças de umidade e 
temperatura – como jardins, por exemplo. 
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Sensores
Resolução da 
Situação Prática
Referências 
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Sensores de infravermelho: eles detectam a presença de uma pessoa através do 
calor. O funcionamento é baseado na emissão de luzes invisíveis que, ao perceberem 
um objeto no meio de seu trajeto, medem os fótons para verificar a temperatura. 
Se a temperatura condiz com a de um ser humano (entre 36,5 °C e 40 °C) o alarme é 
acionado. Ele não é recomendado para ser instalado próximo a janelas com grande 
exposição ao sol, lareiras ou sistemas de calefação.
Sensores por micro-ondas: a base deste sistema é a emissão de pulsos em forma 
de ondas pelo ambiente. Quando há uma interrupção no padrão dessas ondas, ele 
considera que há alguém no local e emite um alarme.
Sensor acústico: outra possibilidade é o sensor de presença emitir ondas de som 
com frequências entre 22 kHz e 45 kHz, que são inaudíveis por ouvidos humanos. O 
sistema trabalha a partir do eco dessas ondas e quando há uma reação anormal ele é 
ligado.
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Sensores
Resolução da 
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Referências 
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Sensor de Fumaça
É um sensor que detecta quando há concentração de fumaça no local. Seu princípio 
de funcionamento se baseia na reflexão e dispersão de luz infravermelha. No seu 
encapsulamento é fixado um led que emite um feixe de luz infravermelha pulsante 
por um labirinto interno. Na outra extremidade do labirinto, existe um fotodiodo, 
que é posicionado de modo a não receber a incidência de luz em condições 
normais. Quando há concentração de fumaça no interior do encapsulamento, a luz 
infravermelha se dispersa e acaba incidindo no fotossensor, que a detecta e, depois 
de passar por um circuito eletrônico de interpretação, aciona o alarme. Em alguns 
modelos, é possível ajustar o disparo somente quando o fotodiodo detectar certo 
número de pulsos, permitindo um ajuste de sensibilidade e maior eficiência para o 
não acionamento, em caso de pequena quantidade de fumaça, como a de um fósforo 
ou cigarro.
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Situação Prática
Sensores
Resolução da 
Situação Prática
Referências 
Bibliográficas
Sensor de Gás
O sensor é constituído por grânulos de dióxido de estanho (SnO2) sinterizado em torno 
de um filamento metálico. Quando o filamento está em presença de oxigênio, existe 
uma barreira de potencial semelhante à do diodo, que deixa passar uma corrente 
elétrica muito baixa. Na presença de outros gases, a barreira diminui, e a corrente no 
filamento aumenta. Essa nova corrente é utilizada para medir a incidência de gases. 
A sinterização é um processo de manufatura de peças metálicas, em que os metais 
são aquecidos sob condições e temperaturas controladas, e altera certas propriedades 
físicas dos materiais. No caso do dióxido de estanho, essas novas propriedades 
permitem utilizá-lo em diversas aplicações, como sensor de gases, resistor linear ou 
varistor.
Sensor de Nível
Sensores de Nível, também conhecidos como “chave de nível” ou “boia de nível“, 
funcionam com contato reed switch e flutuador magnético. O movimento desse 
flutuador abre ou fecha o contato do reed switch.
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Apresentação
Situação Prática
Sensores
Resolução da 
Situação Prática
Referências 
Bibliográficas
Os sensores detectam nível de líquidos em tanques e reservatórios na altura em que 
forem instalados, com contato ON/OFF como saída. São considerados sensores de 
baixa potência, pois não são usados diretamente para o acionamento de bombas de 
água, que possuem potência e correntes altas.
 
Encoder Incremental
É um tipo de sensor gerador de pulsos que converte um movimento angular (rotação) 
em uma série de sinais elétricos digitais. Através destes sinais, contadores eletrônicos, 
CLP´s, inversores de frequência e outros dispositivos de controle podem monitorar 
velocidade, taxa de aceleração, comprimento, distância, posição e direção.
 
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Apresentação
Situação Prática
Sensores
Resolução da 
Situação Prática
Referências 
Bibliográficas
Encoder Absoluto
É um tipo de sensor que converte seu posicionamento angular em um sinal digital. 
Através de um disco interno (ou mais) codificado, é capaz de determinar a sua posição 
angular e transmitir essa informação através de uma interface de comunicação. A 
informação sobre a sua posição angular é diretamente determinada, não perdendo o 
posicionamento em caso de perda de energia e nem se houve movimentação durante 
a ausência de alimentação.
 
Polarização de Sensores
Os sensores podem ser do tipo PNP e NPN de acordo com o sinal que se pretende na 
saída. O padrão de cores dos sensores industriais e os tipos de emissão de sinal na 
saída são mostrados abaixo:
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Apresentação
Situação Prática
Sensores
Resolução da 
Situação Prática
Referências 
Bibliográficas
» PNP: Emite sinal positivo para a carga.
Circuito de 
saída do 
sensor
Para positivo (V+)
Entrada para PLC
Circuito de 
saída do 
sensor
Entrada para PLC
Terra (0V)
Padrão de Cores:
• Marron +
• Azul -
» NPN: Emite sinal negativo para a carga.
Circuito de 
saída do 
sensor
Para positivo (V+)
Entrada para PLC
Circuito de 
saída do 
sensor
Entrada para PLC
Terra (0V)
Padrão de Cores:
• Marron +
• Azul -
Assista agora à videoaula sobre: Sensores II: Pressão, Barreira Fotoelétrica, 
Velocidade, Vazão, PH, Tensão, Corrente, Umidade, Presença, Fumaça, Gás, Nível, 
Encoder Incremetal e Encoder Absoluto.
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Situação Prática para Exercitar
Em uma indústria de refrigerantes, a esteira transportadora de garrafas passou por 
um processo de manutenção corretiva e foram retirados 3 sensores fundamentais 
para o processo. O técnico que retirou os sensores, por um descuido, não anotou as 
características de cada um e nem o posicionamento destes sensores de acordo com 
a sua função. Você foi chamado para resolver este problema e as únicas informações 
transmitidas pelo técnico foram: O primeiro sensor detecta se existe garrafa e envia 
um sinal para a esteira parar; ao parar a esteira uma válvula se abre para encher a 
garrafa com o líquido refrigerante,um sensor detecta se a garrafa está cheia e envia 
um sinal para a esteira continuar o processo. Ao final do processo é colocada a tampa 
de metal na garrafa e um sensor identifica se a garrafa foi fechada realmente, caso 
contrário, a garrafa é deslocada da esteira por um atuador. Depois a garrafa é rotulada 
e acondicionada em caixas. Segundo as informações transmitidas, os sensores que 
melhor correspondem à situação proposta são respectivamente:
( ) a) Indutivo, Capacitivo e Magnético.
( ) b) Óptico, Capacitivo e Magnético.
( ) c) Capacitivo, Indutivo e Magnético.
( ) d) Capacitivo, Óptico e Indutivo. 
( ) e) Indutivo, Óptico e Magnético
Assista agora à videoaula sobre Sensores – Situação Prática
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Referências Bibliográficas
Se você deseja saber mais sobre Sensores, consulte:
CATRARIO, Jairo. Sensores Industriais. Youtube, 2016. Disponível em: https://www.
youtube.com/watch?v=b5Fj7FU8M9Y. Acesso em: 02 maio 2018.
FA PEPPERL FUCHS, Treinamentos Técnicos. Sensores Fotoelétricos. Youtube, 2017. 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=x7BOIN8j9TM. Acesso em: 02 
maio 2018.
THOMAZINI, Daniel. URBANO, Pedro. Sensores Industriais: fundamentos e 
aplicações. 8.ed. São Paulo: Érica, 2014
Se você ficou com alguma dúvida, acesse o Fale Conosco e pergunte a um especialista, 
mencionando o assunto: Sensores.