Sensores fotoelétricos
(9 113)Os sensores fotoelétricos disponíveis na oferta da TME são principalmente elementos que se destinam a sistemas de automação industrial. No entanto, esta oferta também inclui componentes optoeletrónicos utilizados como peças para a produção de outros dispositivos complexos, por exemplo, detetores de sistemas de alarme, controladores automáticos de iluminação, etc. É impossível descrever toda a gama de produtos, detalhando todas as soluções oferecidas pelos fabricantes. Como tal, vamos concentrar-nos na divisão básica de sensores fotoelétricos e nas características de cada um dos grupos de produtos.
Tipos de sensores elétricos
Em primeiro lugar, importa destacar que o tipo de sensor pode referir-se a vários parâmetros: tecnologia em que é fabricado o emissor ou sensor, modo de funcionamento, construção, propósito, método de montagem, etc. Em seguida, apresentamos uma série de exemplos, mas não se trata de categorias excludentes. Por exemplo: o sensor refletor pode ser concebido para montagem em placa de circuito impresso e continuar a utilizar luz infravermelha.
Sensores refletores e par transmissor-recetor
Relativamente ao princípio de funcionamento, a principal divisão do grupo de sensores fotoelétricos está relacionada com a propagação de radiação eletromagnética. A maioria dos sensores emite luz (sobre o seu alcance num dado momento), que depois é captada pelo sensor. A luz pode ser refletida pelo objeto detetado e voltar ao módulo do qual foi enviada (aqui falamos de sensores refletores); ou ser enviada para um recetor situado a uma certa distância (par transmissor-recetor). Neste último caso, se o sensor não receber radiação com certos parâmetros (isto é, como foi emitida), a saída do sensor passará para um estado que indica a presença de um objeto na linha entre a fonte de luz e o recetor. Este tipo de dispositivo costuma caracterizar-se por uma alta precisão e uma grande distância máxima de funcionamento (sobretudo se for fabricado em tecnologia laser).
Colocar módulos transmissores e recetores separados nem sempre é uma solução ótima ou até mesmo exequível. Nessas situações, é possível aplicar um sensor refletor conectado ao refletor – também combina o emissor e o sensor numa mesma caixa, mas, em vez de registar a luz refletida pela superfície do objeto, reage à interrupção do feixe refletido pelo espelho. Os refletores estão disponíveis num grupo à parte no catálogo da TME.
Infravermelhos, UV, laser e micro-ondas
Os sensores fotoelétricos usam radiação de diferentes comprimentos de onda. Cada gama tem algumas vantagens específicas para se adaptar às necessidades das aplicações selecionadas. Por exemplo, as micro-ondas propagam-se bem em ar contaminado ou com fumo. Também penetram em alguns materiais, o que lhe permite detetar objetos grandes (sólidos), mas ignora, por exemplo, películas ou líquidos. A radiação infravermelha (IV ou IR, do inglês infrared) pode ser utilizada em locais intensamente iluminados com outros tipos de luz (interferência de fundo), inclusive com alguma luz solar. Esta é uma característica especialmente importante no caso de linhas de produção ou armazéns, onde é instalada uma iluminação abrangente por questões de segurança e conforto no trabalho. Outra gama de radiação utilizada nos sensores é a ultravioleta. Importa salientar que todos os sensores mencionados anteriormente utilizam radiação invisível ao olho humano, o que é uma vantagem adicional em aplicações como os sistemas de alarme.
Independentemente da frequência da luz utilizada, outra categoria de sensores digna de nota são os elementos que utilizam laser – com um estreito e intenso feixe de raios. Estas soluções distinguem-se pela precisão e velocidade, o que lhe permite controlar processos de produção em massa em áreas que requerem a máxima precisão, como a produção de componentes eletrónicos. Outra vantagem dos lasers é o seu grande alcance.
Sensores de movimento
Os sensores de movimento muitas vezes não utilizam emissor, porque o seu funcionamento baseia-se em detetar alterações na intensidade da luz natural (ou emitida por outras fontes) mais ou menos bruscas. O exemplo mais simples são os interruptores de luz automáticos utilizados em edifícios residenciais, corredores, estacionamentos, etc.
Deteção do nível de líquido fotoelétrico
Há várias tecnologias de uso comum na deteção do nível de líquido. As mais antigas são os interruptores ou interruptores reed que funcionam em conjunto com um flutuador. Aqui o uso de um sensor fotoelétrico tem a vantagem de apresentar uma segurança muito alta, além de não exigir quebrar a estrutura do tanque/depósito. Além disso, com este método é possível controlar o estado de praticamente qualquer substância, pois nenhum elemento entra em contacto com o líquido observado, e a radiação eletromagnética permanece indiferente à grande maioria dos compostos químicos.
Sensores de cor e contraste
Um tipo especial de sensores são os elementos que conseguem detetar cores e contraste. São utilizados em segregação automática, deteção de descoloração e leitura de marcas. Na maioria das vezes, o reconhecimento de cores é efetuado emitindo luz de várias cores (por exemplo, RGB: vermelho, verde e azul) e medindo a eficácia com que a superfície reflete a radiação de diferentes comprimentos de onda. Com base na informação recolhida, o sistema digital pode determinar a cor do objeto com alta precisão. No entanto, importa destacar que, devido ao método de funcionamento, este tipo de sensores apresenta uma pequena distância máxima de funcionamento, bem como um tempo de resposta ligeiramente maior. Também requer a garantia de condições óticas adequadas durante a medição (para que não haja interferência).
Leitores de código de barras
Os códigos de barras tornaram-se um elemento indispensável das cadeias de abastecimento, dos sistemas logísticos e da organização de armazéns. São lidos por um tipo especial de sensores fotoelétricos que funcionam com um raio laser refletido num espelho oscilante. Os leitores de códigos de barras são, portanto, um módulo que combina vários elementos, entre eles, eletromecânicos e eletromagnéticos. Consoante o modelo, o scanner pode realizar a leitura utilizando um sistema de microprocessador incorporado e transferir dados através do barramento digital, ou transmitir informação sobre o fragmento de código lido a outro transdutor responsável pelo processamento de informação (aqui é geralmente utilizada uma saída de transístor, que garante a velocidade de transmissão adequada).
Cortinas de luz
As cortinas de luz (laser) são outro tipo integrado de sensores fotoelétricos. Trata-se de um produto que encontrará com maior frequência em elevadores e outros interiores com fecho automático. São utilizadas para detetar objetos num único plano com uma área relativamente grande. São compostas por um módulo emissor e recetor (por vezes é um par de elementos que combinam ambas as funções). Utilizam uma série de transmissores laser que emitem uma densa rede de raios, graças aos quais a cortina deteta até mesmo objetos pequenos. A principal aplicação destes produtos são os sistemas de segurança, pois são utilizados, por exemplo, para detetar acessos não desejados a espaços onde a saúde ou a vida podem ser postas em risco (linhas de produção, pulverizações químicas, etc.) ou para comprovar que não existem obstáculos nem pessoas no local de fecho da porta/persiana.
Sensores fotoelétricos imprimíveis
A categoria de sensores fotoelétricos inclui tanto módulos para aplicações industriais como componentes para a produção de dispositivos complexos. O seu formato permite colocar o sensor numa placa de circuito impresso (geralmente em tecnologia de orifício de passagem, THT). Estas versões incluem os sensores de movimento, refletores ou de cor discutidos anteriormente. Um elemento específico que ocorre quase exclusivamente na versão compacta são os pares de transmissor-recetor em versão ranhurada. São utilizados na produção de codificadores que detetam a posição do eixo do motor e em circuitos que detetam a sua velocidade de rotação. A construção de um módulo deste tipo é muito simples: no espaço entre o emissor e o sensor, é colocada a borda do escudo com ranhuras radiais. Ao contar as interrupções do feixe num período de tempo determinado, é possível determinar quão rápido gira o disco e, portanto, o eixo em que está montado. O elemento ranhurado também pode ser usado para controlar o curso das fitas perfuradas (esta técnica é usada, por exemplo, em alimentadores automáticos de componentes SMD).
Aplicações dos sensores fotoelétricos
A deteção de objetos e da sua localização por meio de ondas de luz tem uma série de vantagens. É não invasiva, segura, silenciosa, resistente a muitos fatores ambientais e pode ser realizada a longas distâncias. Além disso, os sensores fotoelétricos distinguem-se pela sua alta fiabilidade e vida útil. Todas estas características fazem com que sejam populares em muitas áreas: em instalações industriais (linhas de produção), armazéns e logística.
Parâmetros importantes dos sensores fotoelétricos
Consoante o tipo específico de sensor, este será descrito segundo parâmetros específicos. Porém, há 4 parâmetros que se mantêm praticamente inalterados. O primeiro é o alcance, que define a distância mínima e máxima permitida entre a face do sensor e o objeto detetado (no caso de pares de transmissor-recetor, será a distância entre os módulos). Aqui pode encontrar valores desde poucos milímetros até dezenas de metros: a escolha da solução correta será sempre o resultado da precisão necessária, do espaço disponível e do tamanho dos objetos monitorizados.
A frequência de funcionamento determina o período de tempo de atualização do estado na saída do sensor. Este valor está relacionado com, mas não é sinónimo de tempo de resposta. O retardamento depende sempre de vários fatores. Por exemplo: o tipo de sensor, o sensor utilizado, a interface de saída (uma saída de transístor será sempre mais rápida do que um barramento digital), etc.
Aquando da escolha de sensores fotoelétricos, também deve prestar atenção à configuração (tipo) de saída. Este ponto é óbvio se for construir uma nova instalação, mas mais complicado se for escolher um elemento de substituição ou ampliar o sistema existente. O módulo pode ter transístor (NPN ou PNP), relé (circuito normalmente aberto ou normalmente fechado), bem como elementos analógicos (corrente, tensão). O tipo de cabo está relacionado com outro parâmetro específico dos sensores fotoelétricos, que é o modo de funcionamento. É conhecido como “DARK-ON” ou “LIGHT-ON”. Isto significa literalmente quando a saída está ligada: quando se escurece ou se deteta luz.
Outras características
O conjunto de parâmetros que determinam as capacidades e alcances dos sensores fotoelétricos não carece de mais comentários. Os fabricantes indicam nas especificações a tensão de alimentação permitida, a tolerância térmica do módulo, o seu consumo de energia e a capacidade de carga permitida nas saídas. Devido aos diversos requisitos dos processos industriais, também se especifica o material de que é feito o corpo do sensor (podem ser materiais com propriedades incomuns, por exemplo, alta resistência a óleos ou substâncias cáusticas). Naturalmente, as características também incluem dados sobre o tipo de ligação (os sensores são muitas vezes fabricados com um cabo instalado de fábrica) e a classe de estanquidade da caixa do sensor. Esta última raramente apresenta um valor inferior a IP65, ou seja, é totalmente à prova de pó e altamente à prova de salpicos (com frequência, é totalmente impermeável).
Armazém:
