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Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 64 Índice 5 – SENSORES DE PRESENÇA_________________________________________ 65 5.1 - SENSORES ÓPTICOS________________________________________________ 65 5.1.1 - Sensor de Detecção por Retro-Reflexão _________________________________ 67 5.1.2 - Sensores ópticos, por detecção por barreira:_____________________________ 68 5.1.3 - Sensor óptico, detecção por reflexão difusa______________________________ 68 5.1.4 – Cabos de fibra óptica: _______________________________________________ 70 5.1.5 - Características______________________________________________________ 70 5.2 - SENSOR INFRAVERMELHO ATIVO __________________________________ 72 5.3 - INFRA-VERMELHO PASSIVO ________________________________________ 73 5.4 - BARREIRA ULTRA-SÔNICA _________________________________________ 73 5.5- EXERCÍCIOS: _______________________________________________________ 74 Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 65 Capítulo 05 5 – SENSORES DE PRESENÇA 5.1 - SENSORES ÓPTICOS Os sensores ópticos, são componentes eletrônicos de sinalização e comando que executam detecção de qualquer material sem que haja contato mecânico entre eles. O princípio de funcionamento do sensor óptico baseia-se na existência de um emissor e um receptor. A luz gerada pelo emissor deve atingir o receptor com intensidade suficiente para fazer com que o sensor comute sua saída. Figura 5.1 - Principio de Funcionamento 0 sinal de luz gerado pelo emissor do sensor óptico é modulado numa determinada freqüência, ou seja, o emissor gera um sinal com um certo número de lampejos por segundo. 0 receptor do sinal do sensor é acoplado um filtro que somente considera válido sinais com a mesma freqüência do emissor. Esta característica é empregada no sensor óptico para minimizar os efeitos de possíveis interferências causadas por outras fontes luminosas que não o emissor. Operação do Sensor Óptico de Acordo com o Diagramas de Blocos Abaixo: Oscilador - Gera um sinal elétrico modulado e envia ao emissor. Emissor - Transforma o sinal elétrico vindo do oscilador em um feixe de luz pulsante (modulado), sendo executada a emissão do sinal. Receptor - Converte o sinal de luz pulsante (modulado) em um sinal elétrico modulado. Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 68 5.1.2 - Sensores ópticos, por detecção por barreira: O sensor óptico de detecção por barreira de luz possui o emissor e o receptor montados em corpos separados. Estes dois componentes ao serem alinhados, criam entre si uma barreira de luz. A presença de um objeto interrompendo esta barreira faz com que o sensor seja ativado. Figura 5.5 - Sensores óptico por detecção por barreira 5.1.3 - Sensor óptico, detecção por reflexão difusa O sensor óptico de detecção por reflexão-difusa, possue o emissor e o receptor montados no mesmo corpo. A luz gerada pelo emissor cria uma região ativa onde a presença de um objeto, faz com que a luz seja refletida de forma difusa, de volta ao receptor, ativando o sensor. Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 69 Figura 5.6 - Sensor do tipo reflexão difusa Figura 5.7 - Aplicação de sensores de reflexão-difusa Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 70 5.1.4 – Cabos de fibra óptica: Os cabos de fibra óptica são acessórios de grande utilidade para a aplicação em conjunto com alguns modelos de sensores ópticos. Sua função é fazer a transmissão do sinal luminoso do emissor ao local onde deseja-se executar a detecção do objeto. Os cabos de fibra óptica reproduzem os efeitos dos sensores por reflexão-difusa, retro-reflexão ou barreira de luz. Figura 5.8 - Fibra óptica de vidro Devido à tolerância de componentes, raio de luz, curvatura das fibras, e da qualidade da interface óptica, poderão ocorrer diferenças significativas nas distâncias de detecção. 5.1.5 - Características Distância de acionamento S (mm) Distância de acionamento, define o espaço entre o objeto acionador e a face ativa do sensor no momento em que a saída muda de estado. Fator de correção Nos sensores de detecção por reflexão-difusa, a distância de acionamento depende das dimensões do objeto a ser detectado, do acabamento da superfície e de sua cor. Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 73 5.3 - INFRA-VERMELHO PASSIVO Trata-se apenas de um receptor de infravermelho com ajuste de sensibilidade. Ë utilizado principalmente para alarmes de intrusão pois detecta o calor humano a uma distância razoável (15 a 25m). O elemento sensitivo nestes tipos de sensores é do tipo pirotérmico integrado. Figura 5.12 - Sensor IVP e o diagrama de sensibilidade da lente 5.4 - BARREIRA ULTRA-SÔNICA A idéia básica dessa barreira invisível é simples de ser entendida: temos um emissor de ultra-sons que envia seus sons (inaudíveis para o ouvido humano) para um receptor que pode ser colocado diretamente na sua direção, ou de tal modo que capte os sons refletidos num obstáculo, como mostra a figura. Se algum objeto ou pessoa no “campo” dos sinais ultra-sônicos se movimentar, ele perturbará sua propagação o que será sentido imediatamente pelo receptor. O receptor, do tipo sintonizado, percebe qualquer anormalidade no sinal que recebe e quando isso ocorre ele dispara um relê temporizado, o qual pode servir para tocar um alarme, acender uma luz ou mesmo ativar algum outro tipo de dispositivo de segurança (fechar portas e janelas). Figura 5.13 - Transmissor/Receptor ultra- sônicos Os ultra-sons têm muitas vantagens na utilização em relação aos sistemas fotoelétricos. A primeira está no fato de que eles não podem ser percebidos, o que não ocorre nos sistemas com luz que, se for visível Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 74 pode ser facilmente detectada pelo intruso. A segunda está no fato de que eles refletem em muitos objetos e na reflexão não formam qualquer padrão visível, o que não ocorre com a luz. Uma parede é um excelente refletor para os sinais e desta forma possibilita sua utilização como elemento do próprio sistema de alarme. A distância máxima que o transmissor pode ser colocado do receptor é da ordem de 15m, mas isso variará sensivelmente em função das condições dos locais a serem protegidos. 5.5- EXERCÍCIOS: 01. Quais os componentes do sensor óptico: a) Resistência, válvula e diodo. b) Termostato, diodo e uma chave. c) Emissor e receptor. d) potenciômetro e um led. e) Bobina e um tiristor. 02. Assinale com Verdadeiro (V) ou Falso (F) ( ) O oscilador gera um sinal elétrico modulado e envia-o ao emissor. ( ) O emissor transforma o sinal elétrico vindo do oscilador em um feixe de luz contínua, sendo executada a emissão do sinal. ( ) O receptor converte o sinal de luz em sinal elétrico contínuo. ( ) O Pre-Amplificador adequa o sinal elétrico vindo do receptor a níveis com o circuito eletrônico do sensor. ( ) O analisador de freqüência compara a freqüência do sinal transmitido pelo receptor com a freqüência do sinal gerado pelo emissor. 03. Assinale a opção correta: a) Reflexão Difusa, Retro-Transmissão e Barreira de Luz. b) Refletores, Retro-Reflexão e Reflexão Difusa. c) Fibra óptica, Retro-Transmissor e Barreira de Luz. d) Barreira Difusa, Retro - Reflexão e Barreira de Luz. e) Reflexão, Retro-Reflexão e Barreira de luz. 04. Assinale a opção que não é característica do sensor ótico: a) O sensor trabalha sem contato mecânico. b) Possue componentes eletrônicos para executar a comutação do sinal. c) Não utilizam elementos sensores físicos. d) Permite trabalhar com fontes de energia de diferentes natureza. e) Detecta a presença de qualquer objeto que seja capaz de interromper ou refletir o sinal luminoso em nível suficiente para causar mudança de estado, sem que para isso ocorra contato físico entre o sensor e o material. 05. Indique a opção que não é uma vantagem do sensor ótico: a) Ausência de desgaste mecânico, portanto grande durabilidade. b) Vida útil é afetada pelo número de comutações. c) Possibilidade de alcance de até 10m. Instrumentação e Controle Capitulo 05 Sensores de Presença 75 d) Possibilidade de vários formas de instalação. e) Alta freqüência de comutação, até 250Hz. 06 Assinale V ou F. ( ) Distância de Acionamento Nominal determina o alcance do sensor na detecção de um objeto. ( ) Distância de acionamento Real é medido a 10º C e considerado as variações no processo de fabricação, sendo a variação não ultrapassa 10% da distância nominal. ( ) Distância de Acionamento Assegurada é a distância na qual a operação do sensor é garantida, dentro dos limites de variação de temperatura e tensão de alimentação. 07. Marque a opção que não é aplicação para o sensor por reflexão Difusa: a) Verificar se a caixa está completa. b) Identificar falhas. c) Seleção de material. d) Controlar posição de peças. e) Identificar objetos. 08. Identifique a aplicação que não é do sensor por Retro - reflexão: a) Contar peças. b) Controle de nível. c) Controle de falhas. d) Regulagem de tensão. e) Controle de qualidade. 09. Assinale a opção que não se aplica ao sensor por Barreira de Luz: a) Detecção em locais de alta temperatura. b) Seleciona fluxo. c) Controle final de fluxo. d) Controle e segurança de portões. e) Contagem de peças. 10. Assinale V(verdadeiro) ou F(falso): ( ) Sensores de presença são dispositivos que detectam a proximidade de outros objetos. ( ) Sensores óticos de presença podem ser projetados somente usando fontes de luz visível. ( ) Os sensores infravermelhos podem ser ativos ou passivos. ( ) Os sensores ativos detectam presença de radiação infravermelha no ambiente. ( ) Os sensores passivos são efetivos para cobrir grandes áreas no interior de prédios. 12. Faça a somatória das afirmativas corretas: 1) O sensor óptico de detecção por barreira de luz possui o emissor e o receptor montados em corpos separados. 2) O sensor ótico reflexão difusa possui o emissor e o receptor montados no mesmo corpo.