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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
Sensores de Deslocamento e Posição – Ezequiel Pelini 202/06/2009
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
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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
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Medição de Deslocamentos – Transdutor Potenciométrico
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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
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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
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Sensore Capacitivo
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Sensore Capacitivo
Variação na capacitância de um capacitor de placas paralelas através da alteração do valor do dielétrico
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Sensore Capacitivo
Variação na capacitância de um capacitor de placas paralelas através da alteração do valor do dielétrico
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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
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Sensor Capacitivo - Aplicações
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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,...)
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Sensor Indutivo
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Sensor Indutivo
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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
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Sensor Indutivo - Aplicações
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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
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Chave Limitadora ou Chave Fim-de-curso
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Chave Limitadora ou Chave Fim-de-curso - Aplicações
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Chave Limitadora ou Chave Fim-de-curso
Vantagens: baixo custo
Desvantagens: desgaste mecânico
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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
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Sensor Magnético
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Sensor Magnético - Aplicações
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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
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Sensor por Efeito Hall
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Sensor por Efeito Hall - Aplicações
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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
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Sensor Magnetorresistivo
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Sensor Magnetorresistivo - Aplicações
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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
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Sensor por Ultra-Som
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Sensor por Ultra-Som - Aplicações
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Sensor por Ultra-Som - Aplicações
Sensores de Deslocamento e Posição – Ezequiel Pelini 3402/06/2009
Sensor por Ultra-Som
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
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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