Sensores Digitais - Óticos e Ultra-sônicos

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Sensores Óticos

Os sensores óticos utilizam algum tipo de luz para detectar a presença (ou ausência) ou passagem de objetos. O tipo de luz utilizada pode ser o infravermelho, o laser ou ainda a luz convencional (mais raros).

O princípio básico de funcionamento dos sensores ópticos está em emitir uma luz e monitorar se essa luz é recebida recebê-la de volta.

Para diferenciar a luz refletida da luz ambiente, a luz emitida pelo sensor é modulada, ou seja, são pulsos de luz em uma determinada frequência. Assim, a luz recebida passa por um filtro, de maneira que o sensor só será atuado se a luz recebida estiver na mesma faixa de frequência da luz emitida.

Os sensores óticos se dividem em três categorias, que são:

• Difusos
• Retro-reflexivos
• Emissor-receptor

Sensores óticos difusos

Nesta configuração, o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade, sendo que o acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor (ver Figura 1).

Figura 1 – Princípio de operação do sensor ótico difuso

Os sensores óticos difusos possuem um alcance menor em relação aos outros sensores óticos (reflexivo e emissor-receptor). Um exemplo são os sensores da IFM Electronic que possuem um alcance máximo de 4 metros.

Sensores óticos retro-reflexivos

O sensor ótico reflexivo, também conhecido como retro-reflexivo, assim como o difuso, tem o transmissor e o receptor montados em uma única unidade. O feixe de luz chega ao receptor após a incidência em um espelho e o acionamento da saída ocorre quando o objeto interrompe o feixe (Figura 2).

Figura 2 – Princípio de operação do sensor ótico retro-reflexivo

Este tipo de sensor pode ser utilizado em segurança de áreas, conforme pode ser visto na Figura 3. Neste exemplo, um robô é cercado por um feixe luminoso que, após reflexões sucessivas, atinge o receptor. Caso um objeto interrompa esse feixe, o sensor será atuado, paralisando o trabalho do robô ou, no caso, indicando que uma peça de trabalho está ao alcance do robô.

Figura 3 – Exemplo de aplicação de um sensor óptico retro-reflexivo

Um cuidado a ser tomado com um sistema como este, é quanto a limpeza dos sensores e espelhos. A sujeira pode gerar acionamentos indevidos. Caso o ambiente seja muito rico em poeira ou qualquer outra partícula em suspensão (névoa de óleo, por exemplo), talvez seja mais indicado utilizar outro tipo de sensor.

O alcance desse tipo de sensor pode chegar a algumas dezenas de metros, lembrando que as características do ambiente (nuvens de poeira ou vapor), podem influenciar nesse valor de alcance.

Emissor-receptor

Este sensor, ao contrário dos dois anteriores, é montado em duas unidades distintas: uma emissora e outra receptora. Cada unidade fica de um lado da trajetória do objeto-alvo e, uma vez que este interrompa o feixe, e o sensor é ativado. Um exemplo de aplicação são as barreiras utilizadas em elevadores para impedir o fechamento da porta caso haja algum objeto (partes do corpo de um usuário ou outros objetos).

Figura 4 – Sensor óptico tipo emissor-receptor

Sensor ultra-sônico

O sensor ultra-sônico emite pulsos cíclicos de som em alta frequência que, quando refletidos por um objeto, retornam ao receptor, acionando a saída do sensor.

Tanto o emissor como o receptor estão montados na mesma unidade, portanto, é necessário que haja uma reflexâo (eco) do ultra-som de modo que este ative o receptor.

Figura 5 – Inclinações máximas para um sensor ultra-sônico

Neste caso também se deve ter um cuidado ao utilizar um sensor deste tipo devido ao alinhamento angular. Dependendo da inclinação do alvo o eco pode desviar-se para uma direção diferente do sensor, não chegando ao receptor (localizado no mesmo componente). Geralmente este tio de sensor permite uma inclinação máxima de mais ou menos 3º (Figura 5).

Assim como o óptico, o sensor ultra-sônico pode suprimir o fundo (desprezar o eco do que não é objeto alvo de detecção). Vale reparar que o sensor ultra-sônico pode operar tal qual um óptico, no que se refere a capacidade de detecção.

Figura 6 – Aplicações do sensor ultra-sônico