Tipos de sensores de proximidade

3.1 Sensores de Proximidade Indutivos Os sensores de proximidade indutivos sem contato são usados ​​exclusivamente para detectar objetos metálicos. Eles operam com base no princípio da indução, com um oscilador acionando uma bobina até que um objeto metálico entre na bobina.

Nos últimos anos, os sensores indutivos tornaram-se cada vez mais populares, apesar de serem baseados em designs mais antigos. Ao contrário de outras tecnologias desta lista, os sensores indutivos são adequados apenas para materiais metálicos. Eles geram um campo magnético e então detectam mudanças no campo magnético quando um objeto metálico passa, semelhante à forma como um ímã girando em uma bobina gera eletricidade. Qualquer detector de metais começa com isso.

Seu alcance de detecção pode ser bastante limitado pelas configurações, especialmente em aplicações onde a rotação da engrenagem é calculada detectando se os dentes da engrenagem estão próximos do sensor. Sensores indutivos podem ser instalados em estradas para detectar veículos que trafegam nelas ou otimizados para detectar plasma em distâncias maiores.

 

Sensores indutivos normalmente operam na faixa de milímetros a metros quando funcionam como sensores eletrônicos de proximidade. Eles funcionam melhor com materiais de metal preto, como ferro e aço, e seu alcance de detecção para materiais metálicos não magnéticos é menor devido aos seus princípios operacionais. Eles têm taxas de atualização extremamente rápidas porque dependem de mudanças no campo eletromagnético.

 

3.2 Sensores de proximidade capacitivos Os sensores de proximidade capacitivos sem contato podem detectar substâncias metálicas e não metálicas, como líquidos, pós e partículas. Eles funcionam detectando alterações de capacitância.

Eles consistem em um oscilador, um gatilho Schmitt e um circuito de chave de saída, bem como sensores indutivos. A única diferença é que eles possuem duas placas de carga para capacitância (uma interna e uma externa):

• O oscilador está conectado à placa interna.

• A superfície de detecção é uma placa externa (eletrodo sensor).

Quando um objeto se aproxima do sensor, ele altera a constante dielétrica no sensor capacitivo, permitindo que o sensor determine a distância do objeto medindo essa constante dielétrica.

 

Sensores capacitivos geralmente têm tempos de resposta mais lentos, com frequências de atualização de apenas {{0}}Hz. Entretanto, como os sensores capacitivos não são afetados por poeira ou recipientes opacos, eles são comumente usados ​​em aplicações onde sensores ópticos são proibidos. A faixa nominal aproximada de sensores capacitivos típicos é de 10 milímetros, capazes de detectar alterações de espessura dentro de 0,01 milímetros.

 

3.3 Sensores Ultrassônicos de Proximidade

Sensores de proximidade ultrassônicos detectam a presença de objetos ou, com processamento adicional, usam pulsos ultrassônicos para detectar a distância dos objetos. Eles operam por meio de transmissores e receptores, juntamente com o princípio de localização de eco.

Sensores ultrassônicos determinam a distância até um objeto emitindo sinais sonoros e medindo o tempo que leva para o sinal ricochetear em uma superfície e retornar. Embora os transmissores e receptores sejam geralmente configurados para serem tão semelhantes quanto possível, esses conceitos ainda se aplicam quando estão isolados. Também estão disponíveis transceptores ultrassônicos que combinam funções de transmissão e recepção em uma unidade.

A detecção ultrassônica é muito precisa, com altas taxas de atualização capazes de emitir dezenas ou centenas de pulsos ou sons por segundo. A cor e a transparência dos objetos têm efeito mínimo nas leituras, pois são baseadas no som e não em ondas eletromagnéticas.

Essas mesmas características significam que não precisam emitir ou depender de luz, o que os torna ideais para condições que são naturalmente escuras ou que devem permanecer escuras. As ondas sonoras se espalham ao longo do tempo, ampliando a área de detecção – o que pode ser benéfico ou prejudicial dependendo da aplicação. Devido à sua natureza simples, também são de baixo custo, flexíveis e seguros.

Por outro lado, os sensores ultrassônicos têm suas próprias desvantagens. Os sensores consistem em transmissores e receptores, que podem ser combinados ou adquiridos separadamente. Mudanças significativas de temperatura afetam a precisão devido a mudanças na velocidade do som no ar. No entanto, isso pode ser mitigado atualizando os cálculos usando medições de temperatura.

 

Os materiais macios podem afetar a precisão devido à má reflexão das ondas sonoras nas superfícies absorventes. Embora os sensores ultrassônicos sejam essencialmente semelhantes aos sonares, eles não foram projetados para uso subaquático. Finalmente, a sua dependência do som torna-os inúteis num vácuo onde não há meio para a propagação do som.

 

3.4 Sensores infravermelhos de proximidade IR

significa infravermelho e usa um feixe de luz infravermelha para detectar a presença de objetos. Ele opera de forma semelhante aos sensores ultrassônicos, mas usa sinais infravermelhos em vez de ondas sonoras.

 

Os sensores de proximidade infravermelhos incluem um LED IR que emite luz infravermelha e um fotodetector que detecta a luz refletida. Possui um circuito de processamento de sinal integrado que pode especificar um ponto de luz em um PSD.

 

Como funciona um sensor de proximidade infravermelho? Primeiro, a luz infravermelha é emitida pelo LED IR. Então, o feixe atinge um objeto e reflete de volta em um determinado ângulo. A luz refletida atinge o fotodetector. Finalmente, o sensor no fotodetector determina a posição/distância do objeto refletido.

 

3.5 Sensores Fotoelétricos de Proximidade Os sensores fotoelétricos de proximidade consistem em um gerador de feixe de luz, um detector de feixe dedicado, um amplificador e um microprocessador. Quando o feixe de luz emitido é refletido por um objeto, o detector fotoelétrico o detecta, permitindo que o sensor detecte o objeto usando este método.

O feixe de luz emitido é modulado para uma frequência específica, e o detector possui um amplificador sensível à frequência que responde apenas à luz modulada na frequência correspondente. Isto evita falsas detecções causadas pela luz ambiente ou luz solar. Quando um sensor de proximidade fotoelétrico detecta um objeto preto, as propriedades não refletivas do objeto dificultam a operação do sensor, assim como os objetos transparentes ou refrativos.

 

Embora os sensores de proximidade fotoelétricos sejam adequados para muitas aplicações industriais, eles também são amplamente utilizados em ambientes residenciais e comerciais, como sensores de portas de garagem e balcões de pessoas em lojas. Sensores fotoelétricos podem ser configurados em várias configurações para implementação. Os sensores de feixe oposto utilizam um transmissor de um lado e um detector do outro lado, detectando quando o feixe é interrompido.

 

O transmissor e o detector fazem parte de um sistema retrorreflexivo, onde um refletor do outro lado reflete o sinal de volta para o detector. Finalmente, os sensores difusos aproximam o transmissor e o detector, mas a luz do transmissor é refletida em qualquer superfície circundante, semelhante aos sensores ultrassônicos, mas sem medir a distância.

 

Devido à ausência de peças móveis, os sensores fotoelétricos têm longa vida útil e podem detectar uma ampla variedade de materiais, embora materiais transparentes e água possam representar problemas. Configurações de feixe oposto e retrorreflexivo oferecem longos alcances de detecção e tempos de resposta rápidos. Objetos pequenos podem ser detectados usando configurações difusas ou um detector de movimento.

 

Esses sensores podem suportar condições de sujeira em aplicações industriais, desde que a lente não esteja contaminada. No entanto, sua capacidade de medir distâncias de objetos é severamente limitada, e a cor e a refletividade do objeto podem causar problemas. A instalação em ambientes movimentados pode ser complexa, pois as configurações de feixe oposto e retrorrefletivo exigem alinhamento.