O documento discute diferentes tipos de sensores e atuadores usados em automação industrial, incluindo seus princípios de funcionamento e aplicações. É explicado que sensores convertem estímulos em sinais elétricos enquanto transdutores convertem em sinais analógicos, e exemplos como sensores de pressão, temperatura, nível, vazão e proximidade são detalhados.

1. Automação Industrial
Professor Miguel Neto
Sensores e Atuadores

2. Introdução
 Nesse módulo, nós vamos aprender sobre os diferentes tipos de
sensores e atuadores que podem ser conectados ao controlador.
 A depender da grandeza, os sensores e atuadores podem ser
Analógicos e/ou Digitais.

3. Definição de Sensores e Transdutores
 Um sensor é um elemento que recebe e responde a um estímulo,
convertendo um tipo de energia em outro. A reposta é digital.
 Um transdutor, por sua vez, é um dispositivo que converte um tipo de
energia em um sinal elétrico. A resposta é analógica.
 Alguns sensores respondem com sinal elétrico a um estímulo e, nesse caso,
podem ser chamados de transdutor.
Sensor capacitivo
Sensor optico
Chave fim de curso
Sensor de temperatura Sensor de ultrassom Sensor de umidade

4. Limitações dos sensores e transdutores
Alcance limitado a poucas dezenas de metros.
Solução Utilização de Transmissores
São dispositivos que recebem o sinal de um transdutor ou
sensor e envia a distâncias maiores, por meio de um sinal
de transmissão padrão (4 a 20 mA, 1 a 5 V).

5. Medidores
Podem ser fabricados pela associação de três partes:
– Transdutor: Elemento capaz de converter um tipo de energia
em outra;
– Condicionamento: Elemento capaz de amplificar o sinal gerado
pelo transdutor;
– Indicação: Elemento capaz de mostrar o valor da grandeza
medida.

6. Tipos e aplicações de alguns sensores e
Transdutores
Sensores e
Trandutores
Para processos
Contínuos
Sensores de
Pressão
Sensor Capacitivo
Sensor
Piezoresistivo
Sensor
piezoelétrico
Sensores de
Vazão
Por pressão
diferencial
Sensores de Nível
Por pressão
hidrostática
Por ultrassom
Sensores de
Temperatura
Termopar
Termoresistor
Para processos de
Manufatura
Sensores de
contato mecânico
Chave fim de
curso
Sensores de
proximidade
Capacitivo
Indutivo
Óptico
Magnético
Ultrassônico

7. Sensores de Pressão
São transdutores que convertem sinais de pressão em grandezas
elétricas.
Transdutor capacitivo
Transdutor piezoelétrico
Transdutor piezoresistivo
(Strain Gages)

8. Sensores de Pressão: Transdutor capacitivo
Nos transdutores capacitivos o diafragma funciona como
armadura comum de dois capacitores em série. O deslocamento
do diafragma devido à variação de pressão resulta em aumento da
capacitância de um e diminuição de outro.

9. Sensores de Pressão: Transdutor piezoresistivo
(Strain Gages)
Transdutor composto por uma resistor deformável capaz de
converter uma deformação mecânica em um sinal elétrico.
Transmissor de Pressão

10. Sensores de Pressão: Transdutor Piezoelétrico
Transdutor composto por um cristal, como o quartzo, capaz de converter um
esforço mecânico de deformação em sinal elétrico.
Transdutor Ultra-sônica piezoelétrico
Transdutor de pressão relativa piezoelétrico

11. Sensores de Vazão
Tipo turbina
Tipo ultrassom Tipo lóbulo

12. Sensores de Nível
Tipo capacitivo Tipo boia
Tipo pressão diferencial

13. Sensores de Temperatura: Termopar
• Baseia-se na geração de uma FEM, da ordem de mV, devido à
junção de dois metais diferentes com temperaturas diferentes
em suas extremidades.
 T1 é a junção de medição ou junção quente.
 Tr é a junção de referência ou junção fria.

14. Tipos e características dos termopares
• Termopares de Base Metálica ou Básicos
• Tipos: T, J, K e E.
• São os termopares de maior uso industrial
• Os fios possuem um custo relativamente baixo
• Sua aplicação admite um limite de erro maior.
• Termopares Nobres ou a Base de Platina.
• Tipos: R, S e B.
• São constituídas por ligas de platina;
• Possuem um custo elevado;
• Altíssima precisão.

15. Sensores de Temperatura : Termoresistores
• São sensores que se baseiam no princípio da variação da
resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam
a resistência com o aumento da temperatura.
• O material mais utilizado é a platina (Pt 100) pois apresenta
uma ampla escala de temperatura.

16. Sensores de Temperatura: Diversos
Sensor de temperatura e umidade
relativa do ar
Sensor de temperatura LM 35
Termístor: São semicondutores sensíveis a temperatura. Tipos:
NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) – termístores cuja
resistência diminui com o aumento da temperatura.
PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) – termístores cuja
resistência aumenta com o aumento da temperatura.

17. Sensores de proximidade tipo indutivo
São sensores utilizados para detectar objetos metálicos (aço, ferro, alumínio
etc).
Oscilador: Fornece energia para geração do campo magnético nas bobinas.
Bobina: Gera o campo eletromagnético.
Circuito de disparo: Detecta mudanças na amplitude da oscilação.
Circuito de saída: Fornece o sinal para o CLP ou microcontrolador.

18. Sensores de proximidade tipo indutivo
FUNCIONAMENTO
Seu funcionamento baseia-se na geração de um campo eletromagnético oscilante.
A presença de um objeto metálico nesse campo reduz a frequência de oscilação
do campo. O objeto é detectado quando a frequência de oscilação é zero.

19. Sensores de proximidade tipo capacitivo
São sensores utilizados para detectar
objetos metálicos e não metálicos ao
contrário do indutivo que só detecta
objetos metálicos.

20. Sensores de proximidade tipo capacitivo
Seu funcionamento baseia-se na geração de um campo elétrico oscilante. A
presença de um objeto metálico ou não metálico nesse campo aumenta a
frequência de oscilação. O objeto é detectado quando a frequência de oscilação
alcança a amplitude máxima.

21. Sensores de proximidade tipo óptico
Diferente dos sensores capacitivos e indutivos, os sensores
ópticos operam com base na emissão e recepção de um feixe se
luz modulada. Para isto utilizam dois circuitos eletrônicos:
 O transmissor: responsável pela emissão da luz.
 O receptor: responsável pela recepção desta mesma luz.
São sensores utilizados para detectar todos os tipos de objetos.

22. Sensores de proximidade tipo óptico
Tipos de sensores ópticos
Sensor de barreira
Sensor retro-reflexivo
Sensor difuso-refletido

23. Sensores de proximidade óptico tipo
barreira
O transmissor e o receptor devem ser dispostos um frente ao outro,
de modo que o receptor possa constantemente receber a luz do
transmissor. O acionamento ocorrerá quando o objeto a ser
detectado interromper o feixe de luz.

24. Sensores de proximidade óptico tipo
retro-reflexivo
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única
unidade. O feixe de luz chega ao receptor somente após ser
refletido por um espelho prismático, e o acionamento da saída
ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe.

25. Sensores de proximidade óptico tipo
difuso-refletido
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única
unidade. Sendo que o acionamento da saída ocorre quando o
objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete
para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.

26. Sensores de proximidade tipo magnético
São sensores acionados a partir de um campo magnético geralmente
proveniente de um imã permanente ou de uma bobina.
É composto por uma pequena caixa plástica que possui no seu interior
um êmbolo de vidro onde existe duas lâminas, milimetricamente
afastadas, que quando sofrem ação de um campo magnético se fecham,
permitindo a circulação da corrente elétrica.

27. Sensores de proximidade tipo
ultrassônico
Detectam a presença de um objeto pelo eco.
Similar a um sonar, um sinal acústico em alta frequência é emitido e
refletido pelo objeto. O tempo de reflexão é proporcional à distância
do objeto.
 Detecta objetos a longas distâncias;
 Detecta objetos líquidos e sólidos;
 Pode operar em ambiente úmido ou empoeirado.

28. Chave Fim de Curso
Detecta um limite de curso no movimento de um
atuador. Pode operar nas condições NA e NF.