Sensores

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DEFINIÇÃO

No tópico Variáveis, foram conceituadas os dois tipos de variáveis em um processo industrial (ou qualquer outro processo), que são as variáveis digitais e analógicas.

Para que um sistema de automação possa efetuar medições ou detecção do estado de determinadas variáveis dentro de um dado processo, é necessário
que seja instalado um dispositivo que converta a grandeza física medida em algum outro tipo de grandeza, geralmente elétrica, que possa ser interpretada pelo sistema de controle.

Nesse contexto estão presentes os sensores, que são dispositivos eletrônicos capazes de converter grandezas físicas (variáveis analógicas ou digitais) em grandezas elétricas, compatíveis com o sistema de controle do processo.

Exemplo 1: Uma câmara frigorífica pode ser desligada sempre que a temperatura no seu interior for -10ºC ou menos. Para isso, foi instalado um termostato (Contato térmico) e ajustado de maneira que ele acione um contato sempre que a temperatura for -10ºC ou menor. Assim, o sistema de controle recebe uma tensão através desse termostato que vale 110V quando a temperatura é superior a -10ºC (1) ou 0V quando inferior a -10ºC (0). A partir deste estado lógico (0 ou 1) enviado pelo sensor (termostato) o sistema de controle pode ligar ou desligar a câmara frigorífica.

Exemplo 2: Para se medir a temperatura de um líquido em um tanque pode ser utilizado um sensor de temperatura analógico, capaz de medir temperaturas de 0 a 250ºC. Essa faixa de valores de temperatura são convertidos em um sinal de corrente que varia de 4-20mA, onde 4mA corresponde a 0ºC e 20mA corresponde a 250ºC.


PARAMETROS DE UM SENSOR

Um sensor que será usado em um determinado processo para fazer a medição ou detecção de alguma variável deve ser especificado de acordo com um conjunto de parâmetros. A seguir são apresentados alguns desses parâmetros:

• Linearidade: É a proporcionalidade entre o grandeza física medida e o sinal elétrico emitido pelo sensor. Quanto maior for esta proporcionalidade, maior será a precisão e a fidelidade das medições. (Ver Figura 1)
  
• Faixa de atuação: É o intervalo de valores da grandeza medida em que o sensor pode ser utilizado sem que ocorra a sua destruição ou prejuízo de sua linearidade. Exemplo: Um medidor de distância a laser foi dimensionado para medir distâncias entre 0,2 e 10 metros. Caso seja necessário medir uma distância entre 0 e 15 cm ou superior a 10 metors, este sensor não poderá ser utilizado, pois tem sua faixa de atuação diferente do exigido pelo processo. (Ver Figura 1)
  
• Histerese (sensores digitais): Em sensores digitais, tais como os de proximidade, a histerese é definida como a distância entre os pontos de comutação de um sensor, quando um atuador dele se aproxima ou afasta. Exemplo: Um sensor indutivo liga sua saída (1) quando um objeto metálico se aproxima a 10mm de sua face sensora e somente desliga (0) quando esse objeto se afastar a mais de 12mm de sua face sensora. Logo, possui histerese de 2mm.
• Sensibilidade: É a menor variação na variável medida ou monitorada que provoca a mudança do estado ou alteração no sinal elétrico produzido pelo sensor.
• Frequência de comutação: É a quantidade máxima de mudanças de estado em um determinado intervalo de tempo (aplicável somente a sensores digitais).
• Distância sensora: É a distância em que, aproximando-se um objeto da face sensora, o dispositivo muda de estado (aplicável somente a sensores digitais).

Figura 1 - Exemplo de parâmetros de um sensor de temperatura