A Válvula de Expansão

Instrumentação

Laboratório

Sensor de proximidade
capacitivo e indutivo

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Sensor de proximidade Capacitivo

Objetivos:

• Conhecer os sensores de proximidade capacitivo.
• Verificar o funcionamento de sensor capacitivo.

Material utilizado:

• Conjunto didático de sensores (Bit9);
• Multímetro digital;
• Régua com medidas em milímetros.
• Cabinhos de conexão;
• Chapinhas metálicas.

Introdução teórica

Os sensores de proximidade capacitivos detectam a aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, madeiras, vidros, papéis, metais etc.

Princípio de funcionamento

O sensor capacitivo baseia-se num oscilador de alta freqüência controlado por capacitor. O conjunto de placas do capacitor é montado na face sensora, formando a região sensora.
        Quando um material aproxima desta região provoca uma alteração no dielétrico, variando a capacitância que por sua vez altera a amplitude do sinal gerado pelo oscilador.
        variação de amplitude do sinal é convertida em uma variação contínua que passa por um comparador com um valor padrão que atua no estágio de saída.

O aspecto construtivo do sensor é semelhante ao indutivo.

[pic 1]

Aplicações

O sensor capacitivo é aplicável principalmente em controle de nível em silos de líquidos ou materiais não metálicos e metálicos em sistemas de contagem e controle.

Distância de acionamento

Posicionando-se o capacitor do oscilador na parte frontal do sensor tem-se a formação de face sensora que é a principal área de região sensora (região que se torna sensível a penetração de materiais).

[pic 2]

Ajuste de distância

Devido a grande variação de distância sensora para os vários tipos de materiais, os sensores estão providos de um ajuste de sensibilidade, o que permite detectar certos materiais por meios de outros.

Por exemplo, pode-se detectar água dentro de um tubo de PVC etc. Também é possível ajustar sua sensibilidade.

[pic 3]

Parte Experimental

1 – Ligar a chave do Conjunto Didático de sensores. A chave de acionamento está localizado na lateral direita do kit.

2 – Localizar o Sensor de Proximidade Capacitivo no Conjunto Didático de Sensores conforme está ilustrado na figura.

[pic 4]

3 – Conectar o voltímetro ao borne do sensor indutivo e meça a tensão de saída.
Vd = __8,44__V
4 – Pegar uma chapinha metálica qualquer e aproxime na parte sensora do dispositivo
e meça a tensão de saída.
Va = _____0 + - proximo de zero___V

5 – Observar o indicador de funcionamento do sensor (LED) localizado na parte
posterior do sensor.

[pic 5]

6 – O que acontece com a tensão caso seja aproximado um metal?

R: Tensão cai, tendendo a zero para sensores indutivos, pois sensores capacitivos com qualquer tipo de material.

7 – Descrever um exemplo de aplicação industrial do sensor capacitivo.

R: Para a utilização no reconhecimento de objetos em esteiras de transportadoras para identificar quando está passando um objeto ou não.        

8 – Monte um sistema que simule uma esteira (motor do encoder) e uma serra para cortar madeira (Buzzer). A serra deve ser acionada com 10V somente quando o sensor detectar a presença de madeira. Mostre as configurações utilizadas.

R: [pic 6]

[pic 7]

Sensor de proximidade Indutivo

Objetivos:

• Conhecer os sensores de proximidade indutivo.
• Verificar o funcionamento de sensor eletromagnético (indutivo).

Material utilizado:

• Conjunto didático de sensores (Bit9);
• Multímetro digital;
• Régua com medidas em milímetros.
• Cabinhos de conexão;
• Chapinhas metálicas.

Introdução teórica

        Os sensores de proximidade indutivos detectam a aproximação de elementos metálicos sem que haja contato físico.
        Princípio de funcionamento – Baseia-se na geração de um campo eletromagnético de alta freqüência que é desenvolvido na face sensora.
Este campo é gerado por uma bobina ressonante que faz parte de um circuito oscilador.
Quando um metal aproxima-se do campo este por corrente de Foulcault absorve energia do campo e diminui a amplitude do sinal gerado no oscilador.
A variação da amplitude é convertida em uma variação de tensão contínua que comparada com um valor padrão passa a atuar no estágio de saída.

[pic 8]

A distância de acionamento depende da intensidade do campo eletromagnético que depende do tamanho da bobina, portanto não se pode escolher o tamanho do sensor e a distância de acionamento ao mesmo tempo.

Distância sensora (S)
Èa distância em que, aproximando-se o acionador da face sensora, o sensor muda de estado da saída.

Distância sensora nominal (Sn)
É a distância sensora teórica, a qual utiliza o alvo padrão como acionamento e não considera as variações causadas pela industrialização, temperatura de operação e tensão de alimentação. O valor em que os sensores de proximidade indutivos são especificados.

Distância sensora real (Sr)
Valor influenciado pela industrialização, especificado em temperatura ambiente (20°C) e tensão de operação nominal possui desvio de 20% sobre a distância sensora nominal.
0,9 Sn < = Sr< = 1.1 Sn

Distância sensora efetiva (Su)
Valor influenciado pela temperatura de operação, e possui um desvio máximo de 10% sobre a distância sensor real (Sr).
0,9 Sr< = Su< = 1,1 Sr, ou seja, 0,81 Sn, = Su< = 1,21 Sn