Circuito eletrico de controle com reles

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3.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1 - SENSORES DISCRETOS DE PROXIMIDADE

Esses sensores possuem sinais elétricos do tipo binário, 0-1, “on off”. São usados para detecção de eventos, por exemplo, chegada de um objeto a certa posição ou um nível de um fluído qualquer a certa posição, etc. Como seu próprio nome diz, são ativados pela proximidade de objetos dos sensores.

A ligação dos sensores digitais nos controladores industriais e fontes podem ser de dois, três ou quatro fios. Aqueles de dois fios são, por exemplo, de contato seco, ao passo que aqueles com três ou quatro fios são transistorizados PNP ou NPN. Em qualquer caso a corrente poderá fluir para a entrada do controlador, caracterizando a montagem do tipo sourcing ou, então fluir para o sensor, caracterizando a montagem do tipo sinking.

Nos sensores sourcing o transistor interno é PNP e nos sensores sinking o transistor interno é NPN.

SENSORES COM SAÍDA NPN ⇒ São utilizados para comutar a carga ao potencial positivo. O módulo de saída possui um transistor NPN que conecta a carga à terra (0 V). A carga é conectada entre a saída do sensor e a tensão de funcionamento positiva (VDC). Se for NPN, o sinal de saída é negativo.

SENSORES COM SAÍDA PNP ⇒ São utilizados para comutar a carga ao potencial negativo. O módulo de saída possui um transistor PNP que conecta a carga à terra (0V). A carga é conectada entre a saída do sensor e a tensão de funcionamento negativo (0V). Se for PNP, o sinal de saída do sensor é positivo.

Um sensor, como qualquer outro dispositivo eletrônico, requer cuidado com a alimentação, pois se feita de forma inadequada, poderá causar danos irreparáveis ao sensor.

TENSÃO CONTÍNUA ⇒ Os sensores encontrados no mercado operam em uma faixa de 10 a 30 VDC, então qualquer tensão entre 10 e 30 VDC é suficiente para o correto funcionamento dos mesmos. Na automação é muito comum o uso de alimentação de 24 VDC.

TENSÃO ALTERNADA ⇒ Para máquinas que não tem disponibilidade de uma fonte de alimentação DC, os fabricantes disponibilizam também, sensores com alimentação alternada de 90 a 265 VAC, tornando-os compatíveis com os padrões brasileiros.

TENSÃO UNIVERSAL ⇒ O avanço da tecnologia proporcionou comodidade à automação e os fabricantes disponibilizam capazes de operar em tensões de 12 a 250 V alternada ou continua. É obvio que toda comodidade tem um preço.

3.2 - TIPOS DE SENSORES

3.2.1 – INDUTIVO

Detecta alterações em um campo eletromagnético, é próprio para objetos metálicos. São os mais comuns na indústria, tem baixo custo, comparados aos capacitivos. Seu funcionamento baseia-se na variação da indutância do campo eletromagnético gerado por uma bobina, quando objetos metálicos passam próximo da face sensora. Componentes básicos do sensor indutivo:

Oscilador ⇒ Fornece energia para geração do campo eletromagnético nas bobinas.

Bobina ⇒ Gera o campo eletromagnético.

Circuito de disparo ⇒ Detecta mudanças na amplitude da oscilação. As mudanças ocorrem quando o alvo se aproxima da face sensora.

Circuito de saída ⇒ quando uma mudança considerável é detectada, a saída fornece um sinal para uma interface, CLP ou micro controlador.

Princípio de funcionamento: O oscilador excita a 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 se dá devido a indução de correntes parasitas no material.

É preciso considerar ainda que metais diferentes tenham resistividades diferentes, o que limita as correntes parasitas, influenciando na distância sensora. Para especificar o sensor indutivo devemos levar em consideração o tipo de material que iremos detectar, pois cada material possui uma resistividade que influenciará na distância sensora do sensor. Assim, devemos corrigi-la.

Os sensores indutivos podem ser blindados ou não blindados, sendo que os blindados possuem um campo mais direcionado que os não blindados, o que contribui para o aumento da distância sensora e da precisão do sensor, obviamente são mais caros.

Esses sensores ainda podem ser:

Embutido: Este tipo de sensor tem o campo eletromagnético emergindo apenas na face sensora e permite que seja montado em uma superfície metálica.

Não Embutido: Neste tipo o campo eletromagnético emerge também da superfície lateral da face sensora, sensível à presença de metal ao seu redor.

Semi-Embutido: O campo eletromagnético emerge somente na face sensora, mas é afetado por metais próximos a sua à face, podendo ser instalado em superfícies metálicas desde que obedeça a uma distância livre a partir da superfície sensora.

3.2.2 – CAPACITIVO

Detecta alterações em um campo eletrostático, é próprio para materiais não metálicos, mas também pode ser usado em materiais não metálicos. Tem como principal vantagem poder detectar objetos metálicos e não metálicos, ao contrário do indutivo que só detecta objetos metálicos. Outra vantagem é que podem detectar dentro de recipientes não metálicos. Estes sensores são usados geralmente na indústria de alimento e para verificar os níveis de fluidos e sólidos dentro de tanques. Os sensores capacitivos não são tão precisos quanto os indutivos, além de serem mais sensíveis à variação do ambiente.

Os sensores capacitivos possuem um oscilador que não oscila até que um objeto se aproxime do mesmo e quanto mais próximo maior a amplitude da oscilação, até que atinja o set point do circuito de disparo acionando a saída que com nos indutivos podem ser PNP ou NPN.

À medida que o objeto se aproxima a capacitância do circuito oscilador aumente, aumentando assim, a amplitude da oscilação até que ON point seja alcançado, comutando a saída de baixo para alto. Ao se afastar do sensor a capacitância diminui e a amplitude da oscilação é reduzida até que Off point seja atingido, neste momento a saída comuta de alto para baixo.

As distâncias sensoras nos sensores capacitivos são especificadas para o acionador metálico