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Alguns sensores da pressão operam através de uma mudança na resistência, alguns através de uma mudança na capacitância e alguns através das mudanças na indutância. Um sensor da pressão tipo strain gage une um strain gage a uma membrana que é esticada proporcionalemte à pressão aplicada a ela. Se uma corrente constante for aplicada ao strain gage, sua tensão da saída muda de maneira corresponde à mudança na pressão.

Sensor de pressão do tipo Strain-gage. O círculo representa uma membrana à qual é aplicada a pressão.

CONSIDERAÇÕES PARA INSTALAÇÃO DE SENSORES Elétricas

A consideração principal na instalação de sensores é o limite da corrente elétrica aplicável.

A corrente de saída (carga) deve ser limitada para a maioria dos sensores a uma corrente de saída bastante pequena. O limite da saída fica geralmente entre 50 e 200 miliampères. Se a carga aplicada for superior ao limite do sensor, o sensor falha e precisa ser substituído. Na maioria das vezes, os sensores são inutilizados mais por cabeamento impróprio do que por defeito ou mau uso. É crucial que a corrente esteja limitada a um nível que o sensor possa suportar. Os módulos de entrada do PLC limitam a corrente a níveis aceitáveis. Por sua vez, sensores com saídas de relé podem suportar correntes mais elevadas (tipicamente 3 ampères).

Se houver uma fiação de alta tensão na proximidade do cabo do sensor, este cabo deve ser protegido por uma canalização metálica para impedir que o sensor não detecte sinais falsos, não apresente mal funcionamento ou danos.

Mecânicas

Os sensores mecânicos devem ser montados horizontalmente sempre que possível para impedir o acúmulo das lascas e resíduos sobre o sensor, o que poderia causar falsas leituras. Em uma posição vertical, pequenas lascas, sujeira, óleo e assim por diante, podem acumular-se na superfície do sensor, causando mal funcionamento. Na posição horizontal, estes resíduos escorregam e caem. Se por acaso o processo exigir que o sensor deva ser montado verticalmente, deve ser previsto procedimentos e dispositivos para remover a sujeira periodicamente, normalmente através de sopros de ar ou banhos de óleo.

Um cuidado importante a se tomar é evitar que o sensor detecte sua própria estrutura de montagem. Por exemplo, um sensor indutivo instalado impropriamente em um dispositivo de aço pode detectar o próprio dispositivo. Além disso, se dois sensores forem montados demasiado juntos, podem interferir um com o outro e causar detecções erráticas.

Um dos usos os mais comuns de um sensor é na produção de onde há alimentação de peças que se movem ao longo de uma correia transportadora ou em algum outro tipo de alimentador. O sensor notifica o PLC quando uma peça está em posição e está pronta para ser usada. Isto é chamado geralmente de verificação de presença/ausência. O mesmo sensor pode também fornecer ao PLC informações adicionais que PLC usa para contar peças enquanto são detectadas. O PLC pode também comparar as peças terminadas e o tempo decorrido de produção das mesmas para computar os ciclos de tempo para determinar taxas da produção e eficiência. Um sensor simples permite que o PLC realize três tarefas:

• As peças estão presentes ?

• Quantas peças foram utilizadas ?

• Qual o tempo de ciclo para cada peça ?

Sensores simples podem ser usados para decidir se o produto está presente. Imagine um fabricante que produza três tamanhos diferentes de pacotes numa mesma linha de produção. Os tamanhos dos produtos são aleatórios ao longo de uma correia transportadora. Quando cada pacote chega na extremidade da linha produtiva, o PLC deve saber que tamanho de produto está presente. Isto pode ser feito muito fàcilmente utilizando três sensores simples. Se somente um sensor estiver ligado, um produto pequeno está presente. Se dois sensores estiverem ligados, trata-se de um produto médio. Se os três sensores estiverem ligados, o produto é de tamanho grande. A mesma informação poderia então ser usada para seguir a produção dos produtos de todos os tamanhos e tempos de ciclo para cada um deles.

Sensores também podem ser usados para verificar se recipientes foram corretamente preenchidos. Imagine frascos de aspirina movendo-se ao longo de uma transportadora já lacrados e tampados. Sensores simples podem detectar através da tampa e do lacre e certificar que o frasco está cheio. Um sensor, chamado frequentemente de “gate-sensor”, detecta quando um frasco estiver presente. Este tipo de sensor mostra quando um produto está no lugar. O PLC sabe então que um produto está presente e pode executar outras verificações. Um segundo sensor detecta a aspirina dentro do frasco. Se um frasco estiver presente, mas o sensor não detectar a aspirina em seu interior, o PLC sabe que o frasco da aspirina não foi preenchido.

Como discutido anteriormente, os sensores podem monitorar temperaturas. Imagine por exemplo, um sensor monitorando a temperatura em um forno de uma padaria. O PLC pode então controlar o elemento calefator no forno para manter a temperatura ideal.

A pressão é vital em muitos processos. Máquinas injetoras forçam o plástico aquecido em um molde sob uma dada pressão. Os sensores podem monitorar a pressão, a qual deve ser mantida com exatidão ou as peças sairão defeituosas. O PLC pode monitorar o sensor e controlar esta pressão.

Taxas de fluxo são importantes em processos industriais tais como a fabricação de papel. Os sensores podem monitorar os fluxos de líquidos e de outras matérias primas. O PLC pode usar estes dados para ajustar e controlar o fluxo do sistema. Departamentos de fornecimento de água monitoram a vazão com que a água circula para calcular as contas de água dos consumidores.

A figura abaixo é uma ilustração de uma aplicação de temperatura e vazão. O sensor de fluxo na parte superior à esquerda da máquina monitora o fluxo apropriado de água para refrigeração que entra no resfriador. Um mostrador interno indica o ajuste correto para o fluxo e o status do fluxo atual. O sensor à direita da máquina é um sensor de temperatura que pode ser ajustado para uma temperatura específica e a um alarme (acionado segundo um ajuste predeterminado da temperatura).

Ao escolher um sensor para uma aplicação em particular, diversas considerações importantes, como o material do objeto a ser detectado, são cruciais. O material é plástico? É metálico? É um metal ferroso? O objeto é transparente, ou reflexivo? É grande ou muito pequeno?

Fatores físicos específicos da aplicação também determinam o tipo do sensor a se usar.

Existe uma área grande disponível na qual pode-se montar o sensor? Contaminadores são um problema? Qual velocidade de resposta requerida? Qual o alcance de detecção requerido? Existe ruído elétrico excessivo? Qual a precisão requerida? Responder a estas questões auxilia no processo de escolha, que deve ser feita baseado em critérios tais como o custo e a confiabilidade do sensor assim como o custo da falha. O custo da falha é geralmente o guia de quando a detecção deve ser realizada. Se o custo for elevado, sensores devem ser usados para notificar o PLC dos problemas.

A seguir você pode ver um sensor de nível. O microprocessador do sensor e uma tecla são usados para “ensinar” o PLC a reconhecer as condições “vazio” e “cheio” do recipiente.

Em seguida, duas aplicações típicas em que se utilizam sensores ultra-sônicos para medir distâncias são mostradas. A aplicação na esquerda usa a saída analógica do sensor para controlar precisamente a correia. A aplicação da direita mede a altura dos objetos. O sensor de fibra ótica é usado como uma “porta” para indicar a presença da peça. O sensor ultra-sônico realiza então o exame de leitura e a altura da peça é determinada.

Algumas aplicações são mostradas nas figuras a seguir. → uma aplicação que usa sensores de marcas coloridas para classificação de embalagens:

→ um fotosensor usado em uma aplicação de tamponagem de frascos. A saída deste sensor poderia ser usada para distinguir entre os frascos que estão tampados e aqueles que não estão:

→ três aplicações de fibra ótica usadas para detectar objetos pequenos. Na primeira, o sensor verifica para ver se há a presença de uma peça. A segunda usa um dispositivo especial de fibra ótica para espalhar o feixe. A terceira verifica o diâmetro em uma aplicação para enrrolarar fitas:

→ um sensor indutivo que está sendo usado para verificar o uso correto de parafusos:

→ sensores capacitivos que verificam uma caixa para determinar se todos os nove frascos foram carregados na caixa:

→ um sensor indutivo usado detectar os dentes da engrenagem enquanto a engrenagem gira. O usuário poderia dizer a posição pelo número dos dentes da engrenagem que passam ou a velocidade pelo número de dentes que passam pelo sensor indutivo em uma quantidade de tempo conhecida:

Nas figuras seguintes estão sintetizadas as principais aplicações para sensores óticos e sensores capacitivos.

Aplicações para Fotosensores Oticos

Aplicações para Sensores Capacitivos.

Escolhendo um sensor para uma aplicação especial

Diversas aplicações apresentam problemas especiais para o técnico ou engenheiro. Um sensor pode falhar na detecção de uma peça ou pode apresentar falhas aleatórias. Neste caso, o uso de um tipo diferente ou um modelo diferente de sensor pode ser necessário. Os representantes de vendas e engenheiros contratados pelos fabricantes do sensor podem ser muito úteis em escolher um sensor para uma necessidade específica. Geralmente já viram o problema acontever antes e sabem como resolvê-lo.

O número de tipos de sensores e a complexidade de usos aumenta diariamente. Novos sensores são introduzidos constantemente para resolver novas necessidades e problemas industriais.

O uso inovativo de sensores pode ajudar aumentar a segurança, a confiabilidade, a produtividade e qualidade dos processos.

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