SENSORES INDUSTRIAIS

Sensores Industriais.

Introdução

Em automação de sistemas industriais, comerciais, automobilístico, domésticos,  etc., é preciso determinar as condições (ou variáveis) do sistema. É necessário obter os  valores das variáveis físicas do ambiente a ser monitorado, e este é o trabalho dos sensores.

Inicialmente é preciso mostrar a diferença entre alguns elementos presentes em uma  automação de qualquer natureza. Os principais elementos que atuam sobre a automação industrial são os sensores e atuadores, pois eles verificam e interferem no ambiente.

Atuadores

        

        São dispositivos que modificam uma variável controlada. Recebem um sinal proveniente do controlador e agem sobre o sistema controlado. Geralmente trabalham com potência elevada. Exemplos de alguns atuadores.

• Válvulas (pneumáticas, hidráulicas)
• Relés (estáticos, eletromecânicos)
• Cilindros (pneumáticos, hidráulicos)
• Motores (step-motor, syncro, servomotor)
• Solenoides

Sensor

        Dispositivo sensível a alguma forma de energia do ambiente que pode ser luminosa, térmica, cinética, relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser medida, como: temperatura, pressão, velocidade, corrente elétrica, aceleração, etc.

        Um sensor nem sempre tem as características elétricas necessárias para ser utilizado em um sistema de controle. Normalmente o sinal de saída dever ser manipulado antes da sua leitura no sistema de controle. Isso geralmente é realizado com um circuito de interface para produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador.

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Exemplos de sensores

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     Sensor de temperatura PT 100.

t

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    Sensor de pressão.

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     Sensor de umidade

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     Sensor de corrente

Sensores analógicos

        Pode assumir qualquer valor no seu sinal da saída ao longo do tempo, desde que esteja dentro da sua faixa de operação.

        Algumas das grandezas físicas que podem assumir qualquer valor ao longo do tempo são: pressão, temperatura, velocidade, umidade, vazão, força, ângulo, distância, torque, luminosidade. Essas variáveis são mensuradas por elementos sensíveis com circuitos eletrônicos não digitais.

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Sensores digitais

        Assume somente dois valores no seu sinal de saída ao longo do tempo, que pode ser interpretado com zero ou um. Não existem naturalmente grandezas físicas que assumam esses valores, mas eles são assim mostrados ao sistema de controle após serem convertidos pelo circuito eletrônico do transdutor. É utilizado, por exemplo, em detecção de passagem de objetos, encoders na determinação de distância ou velocidade, etc.

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Transdutor

        Dispositivo completo, que contem o sensor, usado para transformar uma grandeza qualquer em outra que pode ser utilizada nos dispositivos de controle. Um transdutor pode ser considerado uma interface às formas de energia do ambiente e o circuito de controle ou eventualmente entre o controle e o atuador.

        Os transdutores transformam uma grandeza física (temperatura, pressão, etc.) em um sinal de tensão ou corrente que pode ser facilmente interpretado por um sistema de controle.

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Exemplo de transdutor de temperatua

Transmissor

        Dispositivo que prepara o sinal de saída de um transdutor para utilização a distância, fazendo certas adequações ao sinal as quais se chamam padrões de transmissões de sinais.

        Um exemplo é o loop de corrente 4 a 20 mA, padrão de transmissão de sinal em corrente.

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  Exemplo de transmissor 4 a 20 mA de um pt 100

        Os padrões mais utilizados para transmissão de sinais analógicos são: 3 a 15 PSI, 4 a 20 mA, 0 a 20 mA e 0 a 10 V.

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Exemplo de transmissor de 0 a 10 V

        

        Para transmissão de sinais digitais utilizam-se protocolos de comunicação para redes industriais (fieldbus). Os protocolos mais utilizados para transmissores e atuadores são: HART, Asi, Fieldbus Foundation e Profibus-PA.

        Os protocolos de comunicação abertos mais conhecidos para comunicação entre controladores lógicos programáveis e outros dispositivos são: Modbus, Profibus-DP, Fildbus, Can, LonWorks.

        Os padrões de comunicação serial mais utilizado na camada física desses protocolos são: RS-232, RS 485 e RS 422.

Principais características dos sensores

        Tipo de saída: Digital ou analógica.

        Faixa (Range): Define-se como faixa ou range (do inglês) a todos os níveis de amplitude da grandeza física medida nos quais se supõe que o sensor possa operar dentro da precisão especificada. Assim, por exemplo, um sensor de pressão pode ser fabricado para operar de 60mmHg ate 300mmHg. A amplitude dessa escala é definida como faixa.

        Resolução: Define-se como resolução o menor incremento da grandeza física medida que provoca uma mudança no sinal de saída do sensor.