Transcript
Page 1: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

Sensores e Transdutores- XC 201 -

T e c n o l o g i aT e c n o l o g i a

Os melhores e mais modernos para um

ensino tecnológico de qualidade.MÓDULOS DIDÁTICOS

Page 2: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

Sensores e Transdutores- XC 201 -

INTRODUÇÃO

Sensores e transdutores são os “sentidos” das máquinas, através dos quais elas “vêem”, “ouvem” e “cheiram” o

mundo. Sensores permitem transformar informações do mundo real e grandezas físicas diversas em algo que os

circuitos eletrônicos conseguem entender: tensões e correntes elétricas. O conhecimento dos diversos tipos de sensores,

bem com o entendimento de suas principais características, é fundamental para automação eletrônica, sendo uma das

matérias básicas dessa área do conhecimento.

O kit XC201 – Sensores e Transdutores têm o objetivo de colocar o aluno em contato com as mais diversas

tecnologias de sensores analógicos e digitais, permitindo explorar duas características de operação. Em sua configuração

básica, o kit conta com mais de 20 sensores industriais reais de última tecnologia, objetivando o contato com a realidade da

indústria. As informações fornecidas por esses sensores podem ser analisadas no próprio kit, que possui uma série de

conversores e sinalizadores e um indicador universal multifunção, ou através de conexão com um PLC (kit XC103 -

Controladores Lógicos Programáveis) ou kits de microcontroladores.

O material didático que acompanha o kit é divido em duas partes: teoria e prática. A Apostila teórica trata dos

princípios de funcionamento e principais características de sensores. São abordados sensores de temperatura (PTC, NTC,

PT100, Termopares), Óticos (LDR, fotoelétricos de diversos tipos, sensor de cor, sensor de fibra-óptica), Indutivos (analógico

e digital), Capacitivo (analógico e digital), Encoders, dentre outros tipos de sensores (Pressão, Namur, Umidade e

temperatura do ar, Vazão, Nível, Ultrassom, Gás, Ampola de mercúrio, Magnéticos (reed switch), Fins de curso, etc...). O

Caderno de Experiências trás exercícios práticos a serem realizados com todo os sensores e equipamentos do kit, além de

questões teóricas relacionadas à teoria.

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

Page 3: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

- XC 201 Sensores e Transdutores -

1. Rack:

1.1. Estrutura fabricada em alumínio anodizado com acabamentos em PVC Azul.

1.2. Painéis frontais dos módulos com pintura epóxi e serigrafia com simbologia dos sensores.

1.3. Os sinais dos módulos são acessados através de bornes de pinos banana (2mm)

1.4. Possui uma posição do painel para conexão de módulos de sensores opcionais, sem necessidade de uso de

ferramenta.

2. Fontes

2.1. Alimentação do kit: 110/220Vac

2.2. Saída protegida de 24Vdc/1A

2.3. 03 Fontes ajustáveis de tensão de 0 a 10Vdc

2.4. 02 Fontes ajustáveis de corrente de 4 a 20 mA

3. Acionamentos

3.1. 02 Botões de acionamento de segurança

3.2. 04 Chaves pulsadoras, sendo 2 NA (verde) e 2 NF (vermelha)

4. Instrumentação

4.1. Módulo Indicador universal

4.1.1. Display LCD gráfico

4.1.2. Chaves direcionais para configuração de opções

4.1.3. Apresentação simultânea de até 10 medidas na tela

4.1.4. 04 Entrada analógica 0 a 10 V (voltímetro);

4.1.4.1. Memorização de medida

4.1.5. 04 Saídas digitais

4.1.5.1. Acionadas conforme a medida atual for maior ou menor que a medida armazenada.

4.1.6. Leitura de sensores termopares, dos tipo J e K;

4.1.6.1. Apresentação de temperatura medida ou da tensão gerada.

4.1.7. Leitura de sensores tipo PT100;

4.1.7.1. Apresentação de temperatura medida ou resistência;

4.1.8. Leitura de temperatura ambiente

4.1.9. 02 Contadores/Frequencímetros independentes

4.1.9.1. Operação como contador: contagem máxima de 9999 pulsos, entrada “Clear” (zera a contagem)

4.1.9.2. Operação como frequêncímetro: freqüência máxima de 9999 Hz

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

CARACTERÍSTICAS

Page 4: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

- XC 201 Sensores e Transdutores -

4.2. Buzzer piezelétrico

4.3. Módulo conversores

4.3.1. Gerador PWM com freqüência e duty-cicle ajustáveis

4.3.1.1. Entradas de 0 a 10Vdc

4.3.1.2. Faixa de freqüência: 100Hz a 10kHz

4.3.1.3. Ajuste de duty-cycle (tempo em alto): 0 a 100% do período

4.3.2. Conversor A/D de 10 bits, com indicação por LED's

4.3.2.1. com chave seletora de código binário ou barra gráfica.

4.3.3. Conversor freqüência/tensão;

4.3.3.1. Saída de 0 a 10Vdc proporcional a tensão de entrada

4.3.3.2. Freqüência máxima de 10kHz.

4.4. Módulo Amplificadores Operacionais

4.4.1. 02 amplificadores diferenciadores com ganho ajustável

4.4.2. Ganho variando de 1 a infinito (modo comparador)

5. Sensores:

5.1. Sensores digitais

5.1.1. Ópticos

5.1.1.1. Sensor de barreira com emissor e receptor;

5.1.1.2. Sensor de barreira óptica com elemento reflexivo;

5.1.1.3. Sensor difuso;

5.1.2. Sensor indutivo digital;

5.1.3. Sensor capacitivo digital;

5.2. Sensores de temperatura;

5.2.1. Sensor de temperatura termopar tipo J;

5.2.2. Sensor de temperatura termopar tipo k;

5.2.3. Sensor de temperatura PT100.

5.2.4. Resistência controlada através de relé de estado sólido para aquecimento dos sensores.

5.2.5. Sensores e resistência acoplados a um bloco de alumino, com limite de segurança de temperatura máximo

de aprox. 70ºC,

5.3. Termo-higrômetro

5.3.1. Sensor de tempera e umidade do ar

5.3.2. Saídas analógicas (0 a 10VDC)

5.3.2.1. Temperaturas de 0 a 80º C.

5.3.2.2. Umidade relativa de 0 a 100º C.

5.4. Encoders

5.4.1. Encoder rotativo, com motor DC com velocidade variável;

5.4.2. Encoder linear (graduado), com chaves fim de curso;

5.4.2.1. Movimentado manualmente ou através de acionamento de motor de passo com driver e indicação

luminosa do acionamento dos enrolamentos.

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

CARACTERÍSTICAS

Page 5: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

- XC 201 Sensores e Transdutores -

5.5. Sensor analógico de pressão

5.5.1. Saída analógica (0 a 10Vdc), com topo de escala em 40kPA.

5.5.2. Com acionamento pneumático manual para ensaio;

5.5.3. Manômetro

6. Módulo de conexões

6.1. Ligação entre 24 bornes e conector DB25

6.2. Permite fácil conexão com kit XC103 – PLC através de cabo DB25/DB25.

7. Cabos para experimentos

7.1. Cabos tipo banana-banana, em diversas cores e tamanhos, nas quantidades necessárias para a realização das

experiências.

Opcionais

1. Módulo sensores analógicos (para identificação de peças)

1.1. Sensores ópticos analógicos detectores de cor verde e vermelha;

1.2. Sensor indutivo analógico;

1.3. Sensor capacitivo analógico;

2. Sensor de gás;

2.1. tipo filamento aquecido.

3. Sensor de fumaça;

3.1. modulo de sensor de fumaça óptico com câmara escura.

4. Sensor de deslocamento

4.1. com ampola de mercúrio montado a em um dispositivo inclinável.

5. Sensor de efeito Hall

5.1. Imã fixo em eixo de motor acionando o sensor de efeito Hall

1.1 Características detalhadas1. Rack:

1.1. Estrutura em perfilado de alumínio anodizado reforçado de 30x60mm.

1.2. Painéis frontais dos módulos em chapa alumínio de 1,2mm de espessura.com pintura epóxi azul e serigrafia com

simbologia dos sensores.

2. Sensores:

2.1. Sensores digitais

2.1.1. Ópticos

2.1.1.1. Sensor de barreira com emissor e receptor;

2.1.1.1.1. Alimentação: 10 a 30 VDC

2.1.1.1.2. Comsumo: < 30mA

2.1.1.1.3. Distância sensora: 0,035mm a 3,5m

2.1.1.1.4. Tipo de saída: PNP

2.1.1.2. Sensor de barreira óptica com elemento reflexivo;

2.1.1.2.1. Alimentação: 10 a 30 VDC

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

CARACTERÍSTICAS

Page 6: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

- XC 201 Sensores e Transdutores -

2.1.1.2.2. Comsumo: < 30mA

2.1.1.2.3. Distância sensora: 0,035mm a 3,5m

2.1.1.2.4. Tipo de saída: PNP

2.1.1.3. Sensor difuso;

2.1.1.3.1. Alimentação: 10 a 30 VDC

2.1.1.3.2. Comsumo: < 30mA

2.1.1.3.3. Distância sensora: ajustável de 10mm a 250mm

2.1.1.3.4. Tipo de saída: PNP

2.1.2. Sensor indutivo digital;

2.1.2.1.1. Alimentação: 10 a 30 VDC

2.1.2.1.2. Comsumo: < 10mA

2.1.2.1.3. Distância sensora: 12mm

2.1.2.1.4. Tipo de saída: PNP

2.1.3. Sensor capacitivo digital;

2.1.3.1.1. Alimentação: 10 a 36 VDC

2.1.3.1.2. Comsumo: < 13mA @ 24VDC

2.1.3.1.3. Distância sensora: ajustável de 0 a 12mm

2.1.3.1.4. Tipo de saída: PNP

2.2. Sensores de temperatura;

2.2.1. Sensor de temperatura termopar tipo J;

2.2.2. Sensor de temperatura termopar tipo k;

2.2.3. Sensor de temperatura PT100.

2.3. Termo-higrômetro

2.3.1. Sensor de tempera e umidade do ar

2.3.1.1.1. Alimentação: 15 a 30 VDC

2.3.1.1.2. Comsumo: 6mA

2.3.1.1.3. Faixa de operação de temperatura: 0 a 80ºC

2.3.1.1.4. Saída de temperatura: 1V/10ºC

2.3.1.1.5. Faixa de operação de umidade: 1 a 99%

2.3.1.1.6. Saída de umidade: 1V/10%RH

2.4. Encoders

2.4.1. Encoder rotativo

2.4.1.1. Encoder

2.4.1.1.1. Distancia sensora fixa em 5mm;

2.4.1.1.2. Alimentação de 5 a 24 VDC

2.4.1.1.3. Consumo: 30mA @ 24VDC

2.4.1.1.4. Tipo de saída: Open Colector

2.4.1.2. Disco com 24 furos (24 pulsos por volta)

2.4.2. Encoder linear (graduado), com chaves fim de curso;

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

CARACTERÍSTICAS

Page 7: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

- XC 201 Sensores e Transdutores -

2.4.2.1. Encoder

2.4.2.1.1. Distancia sensora fixa em 5mm;

2.4.2.1.2. Alimentação de 5 a 24 VDC

2.4.2.1.3. Consumo: 30mA @ 24VDC

2.4.2.1.4. Tipo de saída: Open Colector

2.4.2.2. Motor de passo:

2.4.2.2.1. Torque máximo: 3,48 kgf.cm (0,348 N.m)

2.4.2.2.2. Consumo: 1,2A por fase

2.4.2.2.3. Ângulo de passo: 1,8º/passo (modo full step)

2.5. Sensor analógico de pressão

2.5.1. Saída analógica (0 a 10Vdc), com topo de escala em 40kPA.

2.5.2. Manômetro com top de escala em 40kPA.

Opcionais

6. Módulo sensores analógicos (para identificação de peças)

6.1. Para todo os sensores (detectores de cor verde e vermelha, indutivo analógico e capacitivo analógico):

6.1.1. Alimentação: 10 a 30 VDC

6.1.2. Saídas: 0 a 10VDC

7. Sensor de gás;

7.1. Alimentação: 12/24VDC

7.2. Consumo (repouso): 40 a 45mA

7.3. Tempo de ativação: <1s

7.4. Densidade de operação: 0,05 a 0,3% de gás no ar ambiente

8. Sensor de fumaça;

8.1. modulo de sensor de fumaça óptico com câmara escura.

9. Sensor Ultrassom

9.1. Alimentação: 20 a 30 VDC

9.2. Comsumo: < 25mA

9.3. Distância sensora: 13mm a 250mm

9.4. Tipo de saída: PNP

10. Sensor de deslocamento

10.1. com ampola de mercúrio montado a em um dispositivo inclinável.

11. Sensor de efeito Hall

11.1. Imã fixo em eixo de motor acionando o sensor de efeito Hall

11.2. Sensor Hall de três fios, saída a tensão.

11.3. Velocidade de chaveamento acima de 1kHz

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

CARACTERÍSTICAS

Page 8: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

- XC 201 Sensores e Transdutores -

1.1 Pacote Básico• Raque vertical

• Módulos de instrumentação

• Módulo de acionamentos

• Sensores principais:

o Sensor óptico de barreira com emissor e receptor;

o Sensor óptico de barreira óptica com elemento reflexivo;

o Sensor óptico difuso;

o Sensor indutivo digital;

o Sensor capacitivo digital;

o Sensor de temperatura termopar tipo J;

o Sensor de temperatura termopar tipo k;

o Sensor de temperatura PT100.

o Resistência controlada para aquecimento dos sensores.

o Sensores e resistência acoplados a um bloco de alumino, com limite de segurança de temperatura máximo

de aprox. 70ºC,

o Termo-higrômetro(tempera e umidade do ar)

o Encoder rotativo, com motor DC com velocidade variável;

o Encoder linear (graduado), com chaves fim de curso;

o Sensor analógico de pressão

• Módulo de conexões

• Cabos para experiências

• Cabo de alimentação

• CD contendo

o Apostila Teória

o Caderno de Experiências

o Manuais dos sensores e do kit.

1.2 Opcionais• Módulo sensores analógicos (para identificação de peças)

• Sensor de gás;

• Sensor de fumaça;

• Sensor de deslocamento

• Sensor de efeito Hall

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

COMPOSIÇÃO DO KIT

Page 9: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

1.1 Conteúdo teórico1. Introdução aos Sensores

1.1. Atuadores1.2. Sensores1.3. Tipos de sinais de saída

1.3.1. Analógicos1.3.2. Sinais discretos1.3.3. Sinais digitais

1.4. Transdutores1.5. Transmissores1.6. Controladores de Processos

2. Características dos Sensores Industriais2.1. Sensibilidade2.2. Retibilidade2.3. Exatidão2.4. Precisão2.5. Linearidade2.6. Alcance (range)2.7. Estabilidade2.8. Velocidade de resposta2.9. Freqüência de Comutação2.10. Distância de Comutação (S)

2.10.1. Distância Normal de Comutação (SN)2.10.2. Distância de Comutação de Trabalho (AS)2.10.3. Distância de Comutação de Operação

2.11. Zona Morta2.12. Tempo Morto2.13. Resolução2.14. Histerese2.15. Carga do Instrumento2.16. Consumo de Corrente2.17. Corrente de Fuga

3. Tipos de Saídas para Sensores Digitais3.1. NPN3.2. PNP3.3. CA a dois fios3.4. Corrente contínua Namur

4. Tipos de Saídas para Sensores Analógicos5. PWM6. Conversão Freqüência-Tensão7. Sensores de Contato Físico (mecânicos)8. Sensores tipo Reed-Switch9. Sensores Indutivos

9.1. Sensor Indutivo Analógico10. Sensores Capacitivos

10.1. Sensor Capacitivo Analógico

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

MATERIAL DIDÁTICO

- XC 201 Sensores e Transdutores -

Page 10: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

11. Sensores Ópticos11.1. Sensor Óptico por Retro-Reflexão11.2. Sensor Óptico por Transmissão (Barreira)11.3. Sensor Óptico por Reflexão Difusa11.4. LDR11.5. Fibras Ópticas11.6. Sensores de Cor

12. Encoders12.1. Encoder Incremental

12.1.1. Encoder Incremental com Condução Elétrica12.1.2. Encoder Incremental por Transmissão de Luz

12.2. Encoder Absoluto12.3. Enconder Linear

12.3.1. Encoder Linear Magnético12.3.2. Encoder Linear por Transmissão de Luz

13. Sensores de Temperatura13.1. Termistores

13.1.1. PTC13.1.2. NTC

13.2. PT10013.3. Par Bimetálico13.4. Termopares

13.4.1. Termopar tipo T13.4.2. Termopar tipo J13.4.3. Termopar tipo E13.4.4. Termopar tipo K13.4.5. Termopar tipo S - R13.4.6. Termopar tipo B13.4.7. Termopar tipo N

14. Sensor de Pressão14.1. Sensor de Pressão Absoluta14.2. Sensor Gauge14.3. Pressostato

15. Sensor de Umidade e Temperatura do Ar15.1. Termo-Higrômetro

16. Sensores de Vazão16.1. Placa de Orifício16.2. Tubo de Venturi16.3. Tubo de Pitot16.4. Sensores de vazão por turbinas16.5. Medidores de vazão magnéticos16.6. Engrenagens Ovais

17. Sensores de Nível18. Sensor de Gás

18.1. Sensores Eletroquímicos18.2. Sensores Infravermelhos

19. Referências Bibliográficas

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

MATERIAL DIDÁTICO

- XC 201 Sensores e Transdutores -

Page 11: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

1.2 Experiências1. Princípios de sensores2. Características de sensores3. PMW – Modulação por largura de pulso4. Sensores de contato e reed switch5. Sensores indutivos6. Sensores capacitivos7. Sensores ópticos digitais8. Sensores ópticos analógicos de cor9. Encoder linear e angular10. Sensores de temperatura – Parte 111. Sensores de temperatura – Parte 212. Sensores de pressão13. Sensor de temperatura e umidade do ar14. Sensor ultrassom15. Sensor de gás

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

MATERIAL DIDÁTICO

- XC 201 Sensores e Transdutores -

Page 12: Download Automacao e Controle Xc201 Banco de Ensaios de Sensores Em Industriais

R u a J u c a C a s t e l o 2 1 9 - M a r i s t e l a

Santa Rita do Sapucaí - MG - Brasil - 37.540-000

SAC. +55 35 3471-6898 / [email protected]