Sensores deslocamento e posição

Sensores de Deslocamento e Posição – Ezequiel Pelini 102/06/2009

ESCOLA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL SENAI MECATRÔNICACURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

INSTRUMENTAÇÃO

Sensores de Deslocamento e Posição

Prof. Ezequiel Pelini

Caxias do Sul, junho de 2009


Introdução

A caracterização da posição ou do deslocamento de uma determinada peça em um processo é de extrema importância

Ex.: Detecção da parada de um recipiente, em uma esteira automática, para envasamento de um determinado líquido

Ex2.: Deslocamentos pré-determinados como o movimento de um robô


Medição de Deslocamentos – Transdutor Potenciométrico

O movimento mecânico é traduzido por uma variação da resistência. Ele consiste em uma resistência de valor fixo sobre a qual se desloca um contacto deslizante chamado cursorO movimento do cursor através de uma haste acoplada origina a variação na resistência que é usada para medir posição ou deslocamentoVantagem: baixo custoDesvantagem: desgaste, ruído e cursor tem seu movimento limitado pelo tamanho do potenciômetro


Medição de Deslocamentos – Transdutor Potenciométrico


Sensor Capacitivo e Indutivo

São sensores sem contato físico

Os sensores geram um campo eletromagnético e um driver ou circuito eletrônico gera uma tensão elétrica de saída proporcional ao fenômeno medido

A maioria dos sensores apresentam o driver ou circuito eletrônico integrado


Sensor Capacitivo

Medem uma variedade de movimentos, composições químicas, campo elétrico

Medem indiretamente outras variáveis que possam ser convertidas em movimento ou constante dielétrica como: pressão, aceleração, nível e composição de fluídos

Conseguem medir deslocamentos na ordem de 10µm


Sensore Capacitivo


Sensore Capacitivo

Variação na capacitância de um capacitor de placas paralelas através da alteração do valor do dielétrico


Sensore Capacitivo

Variação na capacitância de um capacitor de placas paralelas através da alteração do valor do dielétrico


Sensore Capacitivo

Vantagens: detectam metais, papel, vidro, madeira, plástico,...

Desvantagens: sensibilidades a vibrações, perturbações eletromagnéticas e umidade no ambiente de realização das medidas. Não toleram imersão


Sensor Capacitivo - Aplicações


Sensor Indutivo

Geralmente utilizado para medições de deslocamento e posição de objetos metálicosPodem ser imersos em líquidos e não são afetados pelo material existente entre o sensor e o objeto a ser medidoSão utilizados em ambientes hostis (poeira, óleos e outros líquidos)São sensíveis ao tipo de material que forma o objeto a ser medido, ou seja, precisa ser calibrado conforme o tipo de material (cobre, aço inoxidável, alumínio,...)


Sensor Indutivo


Sensor Indutivo


Sensor Indutivo

Vantagens: trabalham em ambiente hostil (umidade, líquidos, óleos,...)

Desvantagens: a dimensão do objeto tem um valor mínimo dependendo das propriedades elétricas e magnéticas do material


Sensor Indutivo - Aplicações


Chave Limitadora ou Chave Fim-de-curso

Dispositivo de contato eletromecânico simples

Variedade de tipos e tamanhos

Quando um objeto entra em contato com a chave limitadora esta aciona um sistema eletrônico para ligar, desligar ou contar a quantidade do produto




Chave Limitadora ou Chave Fim-de-curso - Aplicações



Vantagens: baixo custo

Desvantagens: desgaste mecânico


Sensor Magnético

Dispositivo que utiliza as propriedades magnéticas para determinar a posição

É composto por duas partes:

Um invólucro onde existem duas lâminas metálicas, milimetricamente afastadas que quando sofrem ação de um campo magnético se fecham, permitindo a circulação de corrente

O campo magnético é obtido através de um ímã


Sensor Magnético


Sensor Magnético - Aplicações


Sensor por Efeito Hall

Quando submetido a um campo magnético, o sensor Hall responde com uma saída em tensão elétrica proporcional à intensidade do campoDiversos fabricantes fornecem elementos de efeito Hall com circuito condicionador integradoPode ter saída on-off (ligado-desligado) ou analógica (saída de tensão contínua que aumenta com a intensidade do campo magnético)Apresentam a vantagem de serem insensíveis a condições ambientais como poeira, umidade e vibração


Sensor por Efeito Hall


Sensor por Efeito Hall - Aplicações


Sensor Magnetorresistivo

O mais conhecido é o sensor magnetoresistivo anisotrópico (Anisotropic MagnetoResistive – AMR)Este sensor consegue captar a faixa do campo magnético da Terra com a capacidade de detectar desde campos estáticos contínuos até a força e direção deste campoEle é composto por uma película de níquel férreo (Permalloy) que é padronizada como uma tira resistivaNa presença de um campo magnético, ocorre uma variação na resistência de 2 a 3% ocasionando uma variação na tensão de saída


Sensor Magnetorresistivo


Sensor Magnetorresistivo - Aplicações


Sensor por Ultra-Som

O funcionamento baseia-se na excitação de um transdutor acústico, por pulsos de tensão, causando vibração

A medida do tempo entre a emissão e o retorno do sinal acústico determina a distância ou a posição do objeto




Sensor por Ultra-Som - Aplicações


Sensor por Ultra-Som - Aplicações



Vantagens: uso em ambientes úmidos, sujos, com vapores e outros contaminantes

Desvantagens: Problemas na detecção de materiais que absorvem

som de alta frequência (algodão e esponjas). O acabamento a ser medido deve ser levado em consideração, assim como sua inclinação

Velocidade do som no ar é dependente da temperatura e flutuações de ar quente derivado de objetos aquecidos devem ser evitadas pois causa dispersão e refração da onda incidente (afeta precisão e estabilidade


Referências

[1] Fialho, Arivelto Bustamante. “Instrumentação Industrial: Conceitos, Aplicações e Análises”. Editora Érica

[2] Balbinot, Alexandre & Brusamarello, Valner João. “Instrumentação e Fundamentos de Medidas”. Editora LTC

Documents

Sensores deslocamento e posição