Guia Técnico de Sensores Industriais

Princípio Geral

Sensores de proximidade industriais são dispositivos de estado sólido (sem partes móveis) que detectam a presença de objetos sem contato físico. Eles convertem uma grandeza física (campo magnético, capacitância, luz) em um sinal lógico (ON/OFF).

Crítico: A escolha incorreta do tipo de saída (PNP/NPN) é a causa nº 1 de problemas em integração.

Diagrama de Ligação (3 Fios)

PNP (Sourcing) Padrão: Europa/BR

O transistor de saída conecta internamente o +24V ao fio de sinal. A carga (entrada do CLP) deve estar conectada ao 0V.

NPN (Sinking) Padrão: Ásia

O transistor conecta o fio de sinal ao 0V. A carga deve fornecer o positivo (+24V). Comum em máquinas japonesas.

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Sensor Indutivo

Construção Interna

Composto por uma bobina de cobre enrolada em núcleo de ferrite, um circuito oscilador, um circuito de disparo (Trigger Schmitt) e o amplificador de saída.

Princípio de Funcionamento

O oscilador gera um campo eletromagnético de alta frequência na face do sensor. Quando um metal entra neste campo, correntes induzidas (Correntes de Foucault) circulam na superfície do metal.

Essas correntes drenam energia do campo, causando o amortecimento da oscilação. O circuito detecta essa queda de amplitude e comuta a saída.

Fator de Redução (K)

A distância nominal ($Sn$) é para Aço (Fe 360). Outros metais reduzem o alcance:

Ferro 1.0

Inox 0.8

Latão 0.5

Alumínio 0.4

Simulador: Correntes de Foucault

OUT

Arraste o bloco
Oscilador: 100%

Sensor Capacitivo

Construção e Funcionamento

A face do sensor contém dois eletrodos concêntricos que formam um capacitor aberto. O ar atua como dielétrico inicial.

Quando qualquer objeto (metal, água, pó, mão) entra no campo eletrostático, a constante dielétrica ($\epsilon_r$) do meio aumenta.

C = \frac{\epsilon_0 \cdot \epsilon_r \cdot A}{d}

O aumento da capacitância ($C$) faz o circuito oscilador entrar em ressonância (aumentar amplitude), disparando a saída.

Ajuste de Sensibilidade (Potenciômetro)

Permite calibrar o ponto de disparo. Aplicação clássica: Detectar nível de água através da parede de um tanque plástico. Ajusta-se para ignorar a baixa capacitância do plástico ($\epsilon_r \approx 3$) e disparar apenas com a alta capacitância da água ($\epsilon_r \approx 80$).

Simulador: Detecção de Nível

OUT

Capacitância: 0 pF

Sensores Magnéticos

Detectam campos magnéticos, ideais para cilindros pneumáticos (detectam o ímã do pistão através da camisa de alumínio).

1. Reed Switch (Mecânico)

Consiste em duas lâminas ferromagnéticas seladas em uma ampola de vidro com gás inerte. Na presença de um campo magnético externo, as lâminas se magnetizam e se atraem, fechando o contato físico.

Vantagem: Não precisa de alimentação (2 fios). Desvantagem: Vibração pode causar falha.

2. Efeito Hall (Eletrônico)

Baseado em um semicondutor. Quando uma corrente flui através dele na presença de campo magnético perpendicular, os elétrons são desviados (Força de Lorentz), criando uma diferença de potencial (Tensão Hall) nas laterais.

Vantagem: Vida útil ilimitada, alta velocidade. Desvantagem: Precisa de 3 fios.

Visualização: Reed Switch

CONTATO

Arraste o ímã

Sensores Fotoelétricos

Princípio de Operação

Emissor: Diodo LED (Luz vermelha visível ou Infravermelha) que emite pulsos de luz modulada (para ignorar luz ambiente).

Receptor: Fototransistor sintonizado na frequência da modulação. Detecta a presença ou ausência da luz e aciona o Schmitt Trigger.

Simulação Óptica

Objeto Transparente

OUT

Status: --

Quadro Comparativo Técnico

Tecnologia	Objeto Detectável	Distância Típica	Principal Vantagem	Principal Desvantagem
Indutivo	Metais (Condutores)	0.8mm a 50mm	Extremamente robusto (IP67/68), baixo custo, imune a pó/óleo.	Curto alcance. Fator de redução K para não-ferrosos.
Capacitivo	Qualquer Massa	2mm a 30mm	Detecta através de paredes não metálicas. Vê líquidos e pós.	Instável com umidade, espuma ou sujeira na face. Difícil ajuste.
Magnético	Ímãs	Até 60mm	Detecta posição de pistão através de alumínio/inox.	Requer ímã no alvo. Pode acumular limalha ferrosa.
Óptico	Opacos / Translúcidos	10mm a 50m	Longo alcance. Resposta rápida. Laser para precisão.	Lentes sujam. Materiais transparentes requerem modelos especiais.