Neste post, serão abordados os sensores analógicos, que são basicamente destinados a transformar o valor de uma variável qualquer em uma variável elétrica, possibilitando a integração desse valor a um sistema de controle.
Transdutor
Transdutor é o nome que se dá a um elemento capaz de transformar um tipo de energia em outro tipo de energia. Por exemplo, um alto falante é um transdutor, pois é capaz de transformar as variações da energia elétrica em energia sonora (vibrações mecânicas através do ar). Por outro lado, um microfone é também um transdutor, pois é capaz de transforma a energia sonora (vibrações mecânicas através do ar, provocadas por alguém falando ou cantando ou ainda por um instrumento musical) em energia elétrica, que poderá ser manipulada (amplificada, digitalizada e gravada).
Logo, o elemento principal na composição de um sensor analógico será o transdutor, acompanhado de um conjunto de circuitos eletrônicos para amplificar e condicionar os sinais, que em geral são sinais elétricos de corrente ou tensão.
Variáveis
Existem sensores para praticamente qualquer variável. Entretanto, as mais comuns no meio industrial são:
- Distância (ou posição);
- Inclinação;
- Nível;
- pH;
- Pressão;
- Temperatura;
- Velocidade (linear e angular);
- Vazão;
A seguir são apresentadas algumas imagens de sensores analógicos:
Figura 1 - Sensor de pressão para líquidos e gases. Faixa de medição: -12,4 a 250 milibar, saída 4-20mA ou 0-10V. (Referência IFM Electronic PI2698)
Figura 2 - Sensor de vazão para líquidos. Faixa de medição: 3 a 300cm/s, saída 4-20mA
(referência IFM Electronic SI5004).
Figura 3 - Sensor de distância a Laser. Faixa de medição: 0,2 a 10 metros, saída 4-20mA ou 0-10V
(referência IFM Electronic SI5004).
Figura 3 - Sensor de distância a Laser. Faixa de medição: 0,2 a 10 metros, saída 4-20mA ou 0-10V
(referência IFM Electronic O1D100). Veja uma animação deste sensor aqui.
Relação entre grandezas
As grandezas medidas pelos sensores analógicos possuem uma relação direta com o sinal elétrico disponibilizado pelos mesmos. Por exemplo, um sensor de temperatura pode medir temperaturas de 0 a 100ºC e disponibiliza na saída uma corrente de 0 a 20mA proporcional ao valor da temperatura medida, ou seja, quando a temperatura for 0ºC, a saída estará em 4mA e quando a temperatura for 100ºC a saída será 20mA.
A relação entre a grandeza medida pelo sensor e o sinal elétrico disponibilizado por ele nem sempre é possível de se determinar por uma "regra de três". O exemplo dado no parágrafo anterior é um caso em que é possível utilizar tal regra para, por exemplo, determinar qual será a saída do sensor em mA para uma temperatura de 26ºC. O cálculo será:
Tomando um outro exemplo, onde um sensor de temperatura de 0 a 100ºC disponibiliza uma saída de 4-20mA, qual seria a saída deste sensor para uma temperatura de 65ºC? Vejamos o cálculo com "regra de três":
O valor encontrado, embora pareça, não está correto. A relação correta nesse caso (e talvez seja melhor aplicá-la em todos os casos, na dúvida) será:
Onde:
X - Valor atual na escala 1.
Xi - Valor inicial da escala 1.
Xf - Valor final da escala 1.
Y- Valor atual na escala 2.
Yi - Valor inicial da escala 2.
Yf - Valor final da escala 2.
Refazendo o exemplo do sensor de temperatura de 0 a 100ºC com a saída de 4 a 20mA, para uma temperatura de 60º, considerando X os valores de corrente e Y os valores de temperatura, temos:
Assim, sempre que se for trabalhar com sensores analógicos, é importante conhecer esta relação entre as grandezas para efetuar conversão de escalas, verificar se as medições estão corretas, etc.
boa tarde.
ResponderExcluirPrezado, gostaria de parabenizar pelo seu sucinto tutorial foi muito esclarecedor, obrigado.
Boa noite, gostaria que fosse publicado o exemplo de cálculo de corrente de saída em (mA) de o sensor de temperatura com escala negativo de -10°C...+120°C
ResponderExcluirE o meu ser point setado para trabalho é de 70°C, Qual é o valor da corrente proporcional à temperarura do ser point ?
11,66ma
ExcluirbOA TARDE, EXCELENTE, OBRIGADA!
ResponderExcluirBoas informações, obrigado
ResponderExcluirMuito obrigado
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