Sensores indutivos e capacitivos
1. Fundamentos teóricos
Sensores indutivos detectam metais pela alteração de um campo eletromagnético. Sensores capacitivos percebem mudanças de capacitância e podem detectar materiais metálicos e não metálicos, dependendo da aplicação.
Distância nominal, fator de correção do material, montagem faceada/não faceada e ambiente influenciam o desempenho. A seleção deve considerar alvo, distância, frequência de comutação e grau de proteção.
Sensores de proximidade podem ser PNP ou NPN e NA/NF. Compatibilidade com a entrada do CLP é indispensável para que o estado elétrico seja interpretado corretamente.
PNP fornece +V à entrada | NPN drena a entrada para 0 V
2. Exemplo resolvido
Um sensor PNP de 24 Vcc com saída ativa em +24 V deve ser conectado a uma entrada preparada para receber esse nível e com comum referenciado adequadamente.
3. Diagrama didático
4. Prática interativa
5. Exercícios de fixação
- Compare indutivo e capacitivo.
- Explique PNP e NPN.
- Cite dois fatores que reduzem distância útil.
6. Verificação de aprendizagem
Avaliação específica da aula
Sensores fotoelétricos
1. Fundamentos teóricos
Sensores fotoelétricos detectam objetos por emissão e recepção de luz. Barreiras separadas oferecem maior alcance; retrorreflexivos utilizam refletor; difusos recebem luz refletida pelo próprio objeto.
Cor, brilho, transparência, alinhamento e contaminação afetam a detecção. Modelos com supressão de fundo ajudam a separar o alvo de superfícies atrás dele.
Em transportadores, o posicionamento mecânico do sensor é tão importante quanto a ligação elétrica. Vibração e desalinhamento podem gerar intermitências difíceis de reproduzir.
Barreira: emissor → alvo → receptor | Difuso: emissor/receptor no mesmo corpo
2. Exemplo resolvido
Para contar caixas em uma esteira, um fotoelétrico de barreira pode detectar a interrupção do feixe com alta repetibilidade, desde que haja alinhamento.
3. Diagrama didático
4. Prática interativa
5. Exercícios de fixação
- Compare barreira e difuso.
- Cite efeito de sujeira na lente.
- Qual configuração costuma ter maior alcance?
6. Verificação de aprendizagem
Avaliação específica da aula
Sensores de temperatura e pressão
1. Fundamentos teóricos
Temperatura industrial é medida por termopares, RTDs e transmissores. Pressão pode ser medida por transmissores piezorresistivos ou outros princípios, convertendo a variável em sinal padronizado.
RTDs como Pt100 variam resistência com temperatura e exigem compensação de cabos. Termopares geram pequena tensão relacionada à diferença de temperatura e necessitam compensação de junta fria.
Transmissores condicionam o sinal do elemento primário e entregam 4–20 mA, 0–10 V ou comunicação digital, facilitando transmissão a longas distâncias.
Pt100 ≈ 100 Ω a 0 °C | 4–20 mA → variável escalonada
2. Exemplo resolvido
Se um transmissor de pressão 0–10 bar envia 12 mA, a pressão é 5 bar numa configuração linear 4–20 mA.
3. Diagrama didático
4. Prática interativa
5. Exercícios de fixação
- Compare Pt100 e termopar.
- Calcule pressão para 16 mA em 0–10 bar.
- Por que usar transmissor?
6. Verificação de aprendizagem
Avaliação específica da aula
Malhas 4–20 mA e 0–10 V
1. Fundamentos teóricos
Em uma malha de corrente, o mesmo valor de corrente circula pelos dispositivos em série, respeitando a tensão disponível da fonte e as quedas de cada equipamento. Em sinais de tensão, impedância e queda nos cabos merecem mais atenção.
4–20 mA é muito usado por imunidade a ruído e capacidade de diagnóstico do zero vivo. 0–10 V é simples e comum em acionamentos e referências locais, mas é mais sensível a queda e referência de terra.
A resistência total da malha não pode exigir tensão maior do que a fonte/transmissor consegue fornecer. Esse orçamento de tensão é chamado de compliance.
% = (mA-4)/16×100 | mA = 4 + 16×%
2. Exemplo resolvido
Um transmissor a 75% da faixa fornece 4 + 16×0,75 = 16 mA. Em uma faixa 0–200 bar, isso equivale a 150 bar.
3. Diagrama didático
4. Prática interativa
5. Exercícios de fixação
- Converta 8 mA em %.
- Converta 25% em mA.
- Explique por que 4 mA representa zero de processo.
6. Verificação de aprendizagem
Avaliação específica da aula
Calibração e documentação
1. Fundamentos teóricos
Calibração compara a indicação do instrumento com um padrão rastreável em pontos definidos, quantificando erro. Ajuste é uma intervenção para reduzir o erro e não deve ser confundido com calibração.
Um procedimento típico avalia zero, span, linearidade, histerese e repetibilidade conforme o instrumento. Resultados precisam registrar padrão utilizado, condição encontrada, condição deixada e critérios de aceitação.
Documentação garante rastreabilidade e permite analisar tendência de deriva. Um instrumento que passa hoje, mas apresenta aumento contínuo de erro, pode exigir intervalo de calibração menor.
Erro = Indicação − Referência | %Span = erro/span ×100
2. Exemplo resolvido
Um transmissor 0–100 °C deveria indicar 50 °C e indica 51 °C. O erro é +1 °C, equivalente a +1% do span.
3. Diagrama didático
4. Prática interativa
5. Exercícios de fixação
- Diferencie calibração e ajuste.
- Calcule erro para indicação 8,1 bar e padrão 8,0 bar.
- Por que registrar “as found” e “as left”?