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TOPIC 3 Sensores De Proximidade utilizados em Automação

Propriedades Elétricas e Interruptores De Proximidade O próximo sensor de proximidade é eddy atual sensor de proximidade do tipo e ele funciona no princípio da impedância elétrica. Impedância é a medida da oposição que um circuito apresenta a uma corrente quando a tensão é aplicada. Considere um circuito no qual a corrente está fluindo; quando a voltagem é aplicada, o circuito se oporá à corrente. Isso é chamado como a impedância elétrica.
Ao utilizar esta propriedade, um sensor de proximidade é projetado e desenvolvido e que é chamado como sensor de corrente eddy. Há uma bobina que é ferida sobre um núcleo. Uma corrente alternada é aplicada a esta bobina e devido a essa corrente alternada; a flux magnética é gerada. Quando esta corrente alternada que transporta bobina está chegando nas proximidades de uma placa condutora; então, correntes eddy são geradas. A corrente de corrente alternada é aplicada. Estamos recebendo campo magnético AC; que quando vem em estreita vizinhança dos objetos de metal, correntes eddy são geradas. Estas correntes eddy gerarão seu próprio campo magnético e aquele campo que é gerado devido às correntes eddy irá distorcer o campo magnético original ou o campo magnético pai. Mudança no campo magnético da bobina vai alterar a impedância. Então, o que é impedância? Uma voltagem é aplicada e isso está criando a oposição para fluir da corrente. Essa mudança na impedância acionará um switch. Desta forma, elementos condutores ou uma placa condutora ou materiais condutores podem facilmente ser detectados por este interruptor de proximidade baseado em corrente eddy. Várias aplicações dos interruptores de proximidade atuais da eddy podem ser vistas na tela; estas são usadas para monitorar o desempenho da ferramenta de máquina. Os interruptores de proximidade atuais são muito úteis para monitorar continuamente os alvos em movimento e que são as vibrações. A próxima propriedade elétrica que está nos ajudando a projetar um sensor é a indutância, o que é útil para desenvolver um sensor. É definido como a propriedade de um condutor pelo qual uma alteração na corrente no condutor cria uma força de motivação de emf eletro de tensão tanto no próprio condutor quanto em qualquer condutor próximo. A mudança na corrente está criando voltagem; se estamos obtendo a mudança de voltagem no condutor, ela é chamada como auto-indutância. E se for criado em condutores próximos, ele é chamado como indutância mútua. Esta propriedade elétrica está nos ajudando a desenvolver interruptor de proximidade indutivo. Uma construção típica é mostrada na tela. Estamos tendo o circuito de oscilação LC, circuito de oscilação de capacitância de indutância; em seguida, há um avaliador de sinal e depois comutação de amplificador. Avaliador e amplificador são dispositivos de processamento de sinais. Quando interruptor de proximidade indutivo surge em proximidades de objeto de material, é gerado um alarme. Dentro dos interruptores de proximidade indutivos, há uma bobina que é ferida em um núcleo; ela se aproxima do objeto mecânico que são metálicos, há uma mudança na indutância e essa mudança na indutância está acionando o interruptor. Como os objetos metálicos estão chegando perto do sensor, há uma mudança na indutância do circuito e isso é acionamento. Basicamente para detectar os objetos metálicos, os interruptores de proximidade indutivos são usados. Vários aplicativos estão lá, estes são usados para contar os produtos que estão se movimentando nos transportadores; mas este produto deve ser composto pelos metais. Os interruptores de proximidade indutivos são muito amplamente utilizados na segurança para a detecção dos objetos de metal, braços e minas terrestres. Próximo grupo de interruptores de proximidade funciona sobre o princípio da conexão elétrica. Agora, um acerto simples, um arranjo operado por alavanca pode ser visto no deslizamento. Ele tem contatos de comutação e esses contatos de comutação são operados por um switch. Trata-se de um simples comutador de botão. Quando aplicamos uma força no final do interruptor, o contato do interruptor irá fechar, há um contato destes dois elementos e então há um fluxo de corrente dentro do circuito. Este é um comutador típico que estamos usando em nosso nível doméstico. Em vez de ter uma pressão ou uma carga de ponto, também podemos utilizar os rolamentos para realizar a mesma operação. A vantagem de usar interruptor operado de roller é que, há menos desgaste de seu elemento. A terceira configuração é CAM operada. No deslizamento, podemos ver um CAM mecânico e a forma do CAM decidirá período de contato. Uma borda circular vai decidir que por quanto tempo haveria um contato das conexões elétricas dentro do interruptor. Quando a alavanca entrar em contato com essa posição horizontal, então pode não haver qualquer contato e o interruptor estará em posição de desconto. Há mais configurações avançadas disponíveis nos interruptores de proximidade. Podemos encaminhá-nos a literatura comercial ou a literatura do setor, vamos encontrar muitas mais configurações. Mais um interruptor útil que é usado em esteiras rolantes é o interruptor reed, que é usado na verificação do fechamento das portas para as operações de segurança. A Reed switch está tendo um contato elétrico e a posição normal deste contato está aberta. Há um ímã, quando o ímã vem nas proximidades da tira superior do interruptor reed, então aquele campo magnético irá agir uma pressão ou uma força e essa força empurrará a tira de cima em direção à tira de fundo. E há um contato que vai entrar em existência. Quando o ímã se afastar da faixa superior o contato será aberto, o momento do ímã decidirá a abertura e o fechamento dos contatos elétricos, o que gerará o número de pulsos. Se colocarmos um ímã em um dispositivo rotativo e como o ímã chega perto de um interruptor tão reed, podemos facilmente contar a rotação dessa rotação de disco desse elemento mecânico. Desta forma os interruptores reed são muito úteis em taquômetros para medir as revoluções por minuto (RPM). Os interruptores de proximidade eletricistas são usados na correia transportadora, quando queremos atingir o controle automático de movimento da correia transportadora, o interruptor automático em e desliga da correia transportadora. Se objeto for colocado na correia transportadora, então há uma depressão da correia transportadora. Se estamos a ter um interruptor por baixo dela, esse cinto vai mover-se numa direção descendente e que poderá mudar-se ou usando-se alavanca operada ou uma configuração operada por rolo. E esse sinal será dado para a unidade requerida, que dirigirá o transportador.

Questão de Avaliação#1 O Eddy Current é um uso de Sensor de "____________" para monitoramento de máquinas-ferramenta, medições de vibração e monitoramento de driveshaft. Arraste a resposta correta para o espaço fornecido.

Resposta correta: Proximidade Resposta incorreta: Deslocamento e Temperatura

Óptico Encoder for Medir Motion Now, veremos como medir o movimento no modo angular. Para esta finalidade, são utilizados codificadores ópticos. Um encoder óptico típico pode ser visto no slide. Possui um disco rotativo; este disco é montado sobre o elemento do qual queremos medir o movimento angular. O disco tem buracos perfurados ao longo de sua circunferência. Uma pista pode ser observada e essa faixa tem vários furos quadrados, que são perfurados. Os codificadores ópticos possuem um arranjo de um LED, fonte de luz e receptor de luz. Há uma passagem contínua de luz do LED e o sensor de luz está sensoriando-o de modo contínuo. Quando disc rotatos, há uma obstrução para a passagem da luz. Não há recepção de luz no sensor de luz. Quando este furo perfurado chegar na passagem da luz de LED, então a luz vai passar por esses furos e estamos recebendo sensoriamento da luz no sensor de luz. Quando a luz passa por um furo, estamos recebendo um pulso. Dessa forma, o número de pulsos está nos dando a ideia sobre o movimento angular do disco. A sequência do pulso ou a freqüência de pulso nos dará a velocidade angular. Agora, o que vai acontecer quando quisermos descobrir a direção de rodízio? Se o disco ou o elemento está girando em sentido horário ou ele está rodando em sentido anti-horário? Para essa finalidade, três faixas são usadas: pista externa, pista média e pista interna. A pista interna está tendo um furo e esse furo é usado para decidir a posição da casa ou posição de referência ou podemos considerar isso como datum. A pista externa tem número de furos e a faixa intermediada também tem igual número de furos. Mas, aqui podemos notar, há uma mudança no arranjo de buracos na pista média. Agora, consideremos um furo A na pista externa. O furo correspondente A na pista média está tendo um deslocamento e esse deslocamento é cerca de 1,5 vezes de sua largura. Pode-se ver que, este buraco A aqui foi ofendido na direção esquerda. Como isso vai nos ajudar a descobrir a direção de rotação? Para descobrir a direção de rotação como mencionado, estamos tendo pista externa, há uma pista média e há uma pista interior. Para este fim, precisamos de mais dois arranjos para a via média e interior. Estes conjuntos de sensores LED e de luz são dispostos em linha. Não há deslocamento. Se houver um conjunto de luz de LED e que o sensor esteja fixo para a faixa média, na mesma linha haverá outro conjunto de luz e sensor de LED, para pista interna novamente mais um conjunto, mas não estamos tendo nenhum deslocamento aqui. Quando o disco se move diz da esquerda para a direita ou seja, em um rodízio no sentido horário, na figura dada, a luz que passa pelo buraco A da pista externa, vai gerar pulso de volt no sensor de luz primeiro e o furo correspondente na pista média vai gerar o pulso de corrente ou volt, devido à recepção de luz após algum tempo. O pulso na pista média está atrasado o pulso na pista externa. Podemos considerar quando o sinal de faixa média fica atrás do sinal de pista exterior, estamos ficando em rotação no sentido horário. Agora, considerando que o disco está se movendo em direção anti-horário, o pulso que está passando por furo A na faixa do meio vai gerar o sinal elétrico, antes ou primeiro então o sinal ele é produzido na pista externa. Quando a pista média lidera, então estamos obtendo a informação de que o disco está se movendo em sentido anti-horário. Existem muitas versões avançadas de codificadores ópticos utilizados na automação, mas esta é a própria configuração básica e simples. Em codificadores ópticos, estamos obtendo a saída digital como resultado de deslocamento linear ou angular. Aqui linear significa que, a mesma metodologia pode ser usada. Em vez de sinal rotativo. podemos ter um disco translatório: um disco perfurado com furos sobre o disco ou uma tira. Em deslocamento angular, estamos usando um disco e em codificadores lineares, estamos usando uma tira com furos. Número de pulsos gerados são em proporção com o deslocamento angular. Ao contar o número de pulsos, ao contar a frequência de pulsos, podemos computar facilmente a velocidade angular. Estamos obtendo um código binário readymade e que é a vantagem do codificador óptico. Trata-se de um transdutor muito bom, que pode ser utilizado ainda diretamente para os aplicativos de microprocessador. É claro que a assistência dos dispositivos de condicionamento de sinal é necessária. Um codificador óptico que é montado pode ser visto no slide. Uma visão seccional de uma unidade também é mostrada. Dentro da unidade, um eixo pode ser visto e a rotação do eixo deve ser medida utilizando-se um codificador óptico. herena a figura dada, um disco de codificador óptico é mostrado. O disco é montado sobre o eixo e estamos tendo um PCB. PCB é placa de circuito impresso. Muitas conexões elétricas, podem ser vistas na figura .. Há uma fonte de luz, que é montada neste local e há receptores, que são montados na unidade PCB. A unidade do PCB é fixada ao invóculo do eixo, o eixo é rotativo, o disco também está rodando junto com o eixo. E estamos recebendo os sinais no circuito eletrônico baseado em microprocessador que é montado no PCB. Em última análise, na saída estamos obtendo código binário, sinal binário de processo ou esse sinal utilizará ainda mais para os aplicativos. Mais uma configuração você pode ver no lado direito do slide. Ele está tendo leitor de fotodiodo LED, o disco óptico e a configuração vertical.

Avaliação Questão#2 True ou False: A incapacidade dos codificadores ópticos para gerar pulsos proporcionais usando um código binário torna difícil para os engenheiros computar a velocidade angular e a posição para medir movimento.

Resposta correta: False

Sensores de Proximidade Pneumático e Foto-elétrico Próximo Sensor é um sensor muito útil na automação. está trabalhando com a ajuda da energia pneumática, o ar comprimido é em geral utilizado. Ele é usado para medir o deslocamento ou para detectar a proximidade dos produtos ou dos objetos. Aqui, o princípio de funcionamento é que, o deslocamento será transformado na mudança da pressão do ar. E essa mudança na pressão do ar gera os sinais, que os sinais podem ser utilizados para a nossa tomada de decisão. A construção de sensor pneumático pode ser vista no deslizamento. Tem dois portos. Uma é a porta de abastecimento, a porta de abastecimento é anular ou o crescimento é anular. E o outro é uma porta central dentro de um corpo de metal. O sensor pneumático em sentido real pode ser visto no slide. Ar de baixa pressão é fornecido a partir do porto. quando uma baixa pressão é fornecida a partir do porto, há uma passagem contínua do ar de baixa pressão. E não há interrupção para que, através do porto central também haja passagem de ar. Em última análise estamos conseguindo um fluxo suave não há obstrução tudo está bem. Quando a obstrução chega à passagem de ar pela porta de abastecimento, considere que algum objeto tenha chegado perto do fim do aporte de suprimentos. O objeto irá obstruir o fluxo de ar comprimido, que está saindo do porta de abastecimento. Quando há restrição para o fluxo ou quando há obstrução para o fluxo, há uma mudança na pressão, a pressão no interior da porta central vai aumentar. Esse aumento de pressão aciona um sinal. Com esse princípio de operação este sensor funciona. Ele não possui partes rotativas, não possui nenhum circuito elétrico. Iit trabalha com o ar comprimido fino simples. É claro que precisamos ter um ar de compressão de boa qualidade para operar esse tipo de sensores. Quais são as suas aplicações? Agora, primeira aplicação podemos encontrar na orientação dos produtos que se deslocam sobre o transportador. Considerando uma tira que se move sobre uma esteira transportadora. Se por engano mantivemos a tira em certo deslocamento, isso pode gerar mais problemas na produção. Para observar se a tira está se mexe com a orientação adequada com localização adequada, para essa finalidade estamos usando um sensor pneumático. Um ar comprimido está fluindo por aqui. Quando a tira está se movendo na proximidade com o sensor, há aumento da pressão e continuamente, podemos monitorar o aumento da pressão; isso significa que a tira está em orientação adequada. Quando a tira é deslocada, há mudança na pressão e essa mudança na pressão vai levar a um certo sinal. Em seguida, podemos medir a rotação de um eixo. Para essa finalidade um disco é projetado e desenvolvido e ele é montado no eixo. Aqui podemos ver o disco está tendo dois diâmetros diferentes, diâmetro 1 e diâmetro 2. Diâmetro 1 é maior do que o diâmetro 2. Quando o diâmetro 1 está em contato com o sensor, então há obstrução de fluido comprimido. Isso está dando certo sinal. Quando o diâmetro 2 está entrando em contato, não há obstrução, não há material disponível para a obstrução. Durante esse caso, há mudança na pressão no sistema de sensores e isso dá sinal diferente. Essa diferença no sinal vai levar a algumas informações para o microprocessador. A próxima operação é controlar a borda. Considerando-se o têxtil ou um rolo de malha e esses enrolados em tecido está alimentando o tecido para maior operação de corte. É altamente essencial ter o fluxo adequado de tecido através do sistema. Para essa finalidade, a borda do tecido é para ser monitorada continuamente. Para essa finalidade, um conjunto de sensores está montado. Novamente, o mesmo princípio é aplicado para monitorar continuamente a borda do tecido. Em seguida, sensores pneumáticos também são usados para contagem de propósitos. Se considerarmos um transportador e sobre o transportador, as caixas estão se movimentando e precisamos apenas descobrir quantas caixas estão passando por um período de tempo sobre o transportador. Para essa finalidade, um sensor pneumático pode ser montado. À medida que a caixa entra entre a passagem de fluido de compressão, estamos recebendo sinal e quando não há caixa se movimentando, naturalmente nenhum sinal estará gerando. Desta forma os pulsos que são gerados pelo sensor pneumático gerarão o número de peças ou a contagem das peças. O próximo grupo de sensores é de sensores fotoelétricos. Nesse grupo, um par de LED e detector de fotos é usado para detectar a passagem de luz continuamente. Quando um objeto quebra o feixe de luz, a passagem de luz de LED para o detector de fotos gera um pulso. Nós conseguimos um pulso ou obtemos um sinal elétrico. Há outra configuração. Nesse caso, o LED e o detector de fotos são colocados do mesmo lado do momento do objeto. LED está continuamente emitindo a luz, o objeto reflete a luz e o reflexo do objeto será detectado pelo detector de fotos. Quando o objeto chega perto do LED, há detecção da luz refletida e ela dará o sinal. Que sentidos quando certo objeto estão chegando ao sensor ou não. Escusado será dizer que o objeto deve ser reflexio na natureza. Desta forma podemos descobrir a proximidade da variedade de objetos através do uso de sensor fotoelétrico.

Avaliação Questão#3 Preta no branco: A imagem a seguir é um exemplo de Sensor de "____________" aplicado para monitorar o movimento de tiras enquanto transporta material ou produtos indo de uma parte da fábrica para outra.

Resposta correta: Pneumática

Hall Efeito Multipropósito Sensor O próximo tipo de sensor é sensor de efeito Hall. O princípio de funcionamento é muito simples. Quando um feixe de partículas carregadas passa por um campo magnético, as forças estão agindo sobre as partículas. E o feixe vai sair desviado de seu caminho de linha reta. Devido a mudança no caminho das partículas, estamos obtendo a voltagem através da passagem do caminho original. Aquela pequena voltagem que é gerada devido ao desvio ou destruição no caminho original, pode ser utilizada para gerar um pulso ou um sinal. Como é eficaz? Como é útil para nós que veremos. Antes disso veremos o princípio. Aqui você pode ver que estamos tendo um prato ou um disco, esta placa ou um disco está acoplado a uma fonte de alimentação DC. Quando aplicamos o campo elétrico, há uma passagem de elétrons que chamamos de corrente. Quando um ímã chega perto dessa placa de carga, o que acontece devido ao campo magnético do ímã? Há desvio na passagem dessas partículas carregadas. As partículas carregadas desviarão o seu caminho e devido a esse desvio determinada voltagem será gerada através do movimento da passagem. Essa pequena voltagem gerada é chamada como a voltagem Hall através da passagem da corrente. É muito pequena, está em micro volts e que a micro voltagem mais longe pode ser utilizada para a nossa tomada de decisão. Se colocarmos este ímã no objeto como o ímã está chegando perto dessa placa de carga, só podemos detectar o movimento do ímã. Desta forma podemos utilizar o princípio de efeito Hall para sensoriamento de proximidade. Como mencionado, o elemento Hall está gerando uma quantidade muito pequena de potencial elétrico, precisamos amplificar esse sinal. Temos que valorizar a sua magnitude. Para essa finalidade, estamos usando dispositivo de processamento de sinais, ou seja, amplificador operacional, que é usado para amplificar a magnitude do sinal, para que possa ser usado para posterior aplicação. Vejamos quais são as aplicações de sensores de efeito Hall? Sensores de efeito Hall são usados para sensoriamento do deslocamento, posição assim como a proximidade. É claro que precisa de circuito de condicionamento de sinal, como mencionado os amplificadores operacionais. Qual é a vantagem? A capacidade de frequência é bastante elevada em torno de 100 kHz, ela é um não contato e é imune aos contaminantes do ambiente. Para processamento dos fluidos biológicos ou para processamento de fluidos farmacêuticos, podemos utilizar o sensor de efeito Hall. Uma vez que é um não contato, é muito útil nas aplicações, onde os fluidos inflamáveis elevados estão sendo monitorados ou controlados. O fluxo de fluidos inflamáveis elevados deve ser monitorado e controlado, dizem os derivados do petróleo. Pode ser utilizado nas aplicações que estão a ter as condições severas. Como podemos usar o sensor de efeito Hall para controle ou monitoramento de combustível, esse é um produto de petróleo. Um arranjo típico é mostrado no slide. Ele está tendo um recipiente, dentro do recipiente o combustível é armazenado. E precisamos monitorar continuamente o nível do fluido. Este é um recipiente fechado e na parte superior do contêiner, estamos tendo o sensor Hall montado, há uma passagem contínua de corrente dentro do sensor Hall e estamos monitorando a voltagem Hall. A saída é a voltagem Hall. Dentro do recipiente estamos a ter duas molas e estas duas molas estão a segurar uma boia. Na parte superior do float um ímã é conectado e como o nível de combustível dentro do recipiente muda, o float também está mudando de posição. Se o nível de combustível estiver aumentando naturalmente o float se moverá em uma direção ascendente; já que o float se move em direção ascendente, o ímã chegará perto do sensor Hall e, em seguida, o sensor Hall gerará voltagem Hall. À medida que obtemos um pulso de tensão de Hall, então podemos dizer que há combustível suficiente armazenado dentro do recipiente. Agora temos que desligar a bomba, que está pingando o combustível dentro do recipiente. A mesma coisa acontece em um caso de vice-versa, quando o fluido ou quando o combustível é consumido o nível do combustível diminuirá, então o ímã se afastará do sensor Hall. E então não estamos conseguindo nenhuma voltagem na saída. Isso aciona ou dá outra mensagem de que temos que começar a bomba e temos que despejar o combustível dentro do recipiente.

Avaliação Questão#4 Qual das seguintes SÃO as vantagens de usar Sensores de Efeito Hall em Automação? Escolha três respostas.

Resposta correta: Não contato, Imune aos contaminantes ambientais, e Pode ser usado sob condições severas Incorreta resposta: Pode ser operado a 200kHz