Sensores Digitais - Limites e Indutivos

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English version - Versão em Inglês

Os sensores mais comumente utilizados em automação industrial podem ser, conforme já mostrado anteriormente, digitais e analógicos. Basicamente, podem ser citados os seguintes sensores digitais:

• Chaves fim-de-curso ou limites;
• Sensores indutivos;
• Sensores capacitivos;
• Sensores óticos; e
  
• Sensores ultra-sônicos;
  

Neste post serão mostrados as Chaves fim-de-curso ou limites e sensores indutivos. Os demais serão apresentados nos próximos posts:

Chaves fim-de-curso ou limites

As chaves fim-de-curso, também conhecidas como limits, são dispositivos eletromecânicos utilizados para detectar a passagem ou a posição de objetos através do contato mecânico da haste da chave com o objeto (ou dispositivo mecânico auxiliar). Esta haste aciona mecanicamente um contato elétrico, que pode ser utilizado num circuito de controle. Um exemplo desse tipo de sensor é mostrado na Figura 1 e um esquema do funcionamento é mostrado na Figura 2.

Figura 1 - Exemplo de uma chave fim-de-curso

Figura 2 - Vista da estrutura interna de uma chave fim-de-curso

Este dispositivo possui construção muito simples, sendo que pode trabalhar com um contato NA – Normalmente Aberto, ou seja, 0=Não Atuado e 1=Atuado, ou NF – Normalmente Fechado, ou seja, 0=Atuado e 1=Não Atuado. Dependendo da chave, pode haver uma combinação de vários contatos NA ou NF.

Sensores indutivos

O sensor indutivo, também conhecido como sensor de proximidade, é capaz de detectar a presença de um objeto metálico quando este estiver a uma determinada distância da sua face (distância sensora). Seu princípio de funcionamento, mostrado na Figura 3, é baseado na geração de um campo eletromagnético de alta frequência, que é desenvolvido por uma bobina instalada na face sensora.

Figura 3 - Ilustração do princípio de operação de um sensor indutivo

A bobina faz parte de um circuito oscilador, que em condição normal (não acionada), gera um sinal senoidal, cuja amplitude e frequência dependem do valor da indutância da bobina. Quando um metal entra na área de atuação do campo magnético (portanto, aproxima-se da bobina), ocorre uma variação da indutância da mesma e, consequentemente, redução da amplitude do sinal gerado no oscilador. Esta variação do valor original é, então, detectada e aciona o estágio de saída.

Na Figura 4 é apresentado um diagrama simplificado do circuito interno de um sensor indutivo. Geralmente, ao se falar em sensores indutivos, pode surgir a seguinte pergunta: “Qual a razão de utilizar sensores indutivos no lugar de chaves fim-de-curso convencionais?”

Várias, mas três são as principais:

1. Número de manobras: por não ter partes móveis (acionamento estático), a capacidade de operação de um sensor indutivo é muito maior que uma chave convencional;
2. Ausência de contato físico: como se trata de um sensor de proximidade, não há necessidade de contato físico com a parte em movimento. Novamente, isso contribui para o aumento significativo da vida útil do sensor;
3. Velocidade de atuação: ela é maior que a de uma chave mecânica, uma vez que não há inércia na sua operação.

Figura 4 - Diagrama interno de um sensor indutivo

A Figura 5 ilustra um exemplo do campo de atuação, tendo como referência sua superfície ativa. Já a Figura 6 traz alguns exemplos de aplicação.

Figura 5 - Campo de atuação de um sensor indutivo

Outra designação atribuída ao sensor indutivo é de sensor "não faceado". Essa denominação origina-se do aspecto de instalação, que por razões óbvias deve ter uma "zona livre" de metal ao seu redor. Através da Figura 7, podem ser estimadas as distâncias mínimas que um sensor deste tipo deve respeitar, caso seu alojamento seja metálico, a fim de que não ocorram comutações errôneas.

No próximo post, será apresentado o sensor capacitivo, que é um sensor para materiais não metálicos que são classificados como faceados, uma vez que "faceiam" seu alojamento sem correr riscos de acionamento indevido.

Figura 6 - Exemplos de aplicação de sensores indutivos

É importante lembrar que a figura 7 apresenta algumas distâncias recomendadas por um fabricante específico. Para utilizar um sensor, as recomendações do fabricante devem ser consultadas.

Figura 7 - Distância mínimas para instalação de sensores indutivos

(Continua...)