Nos sistemas de automação e controle industrial (como máquinas-ferramentas CNC, linhas de embalagem, máquinas para marcenaria e sistemas de transporte), sensores de proximidade e sensores fotoelétricos são dois dos mais utilizados soluções de detecção de objetos sem contato.
Tanto os sensores de proximidade quanto os sensores fotoelétricos oferecem um desempenho de comutação confiável e sem desgaste, mas seus princípios de funcionamento, alcances de detecção, compatibilidade com materiais e tolerâncias ambientais diferem significativamente.
Este guia abordará detalhadamente três aspectos fundamentais que você precisa entender para ajudá-lo a fazer a escolha certa:
- Definições de sensores de proximidade e sensores fotoelétricos,
- Principais diferenças entre os dois tipos de sensores,
- Como escolher o sensor certo para a sua aplicação.
O que é um sensor de proximidade?
Os sensores de proximidade (também conhecidos como interruptores de proximidade) são normalmente utilizados com PLCs ou outros microprocessadores, como o Arduino e o Raspberry Pi, para detectar a presença de objetos sem contato físico.
Quando um objeto entra na faixa de detecção, o sensor envia um sinal de nível baixo (sensor NPN), de nível alto (sensor PNP) ou de tensão CC/CA (sensor com saída de relé) para o PLC. O PLC, então, interpreta o sinal e executa a próxima operação, como interromper o movimento ou controlar o cilindro pneumático para realizar um movimento de empurrar e puxar.
Tipos de sensores de proximidade e princípios de funcionamento
Existem três tipos principais de sensores de proximidade: sensores de proximidade indutivos, sensores de proximidade capacitivos e sensores de proximidade de efeito Hall.
A próxima seção explicará em detalhes o princípio de funcionamento de cada tipo de sensor:
- Sensor de proximidade indutivo: Um sensor de proximidade indutivo detecta objetos por meio de detectar variações em um campo eletromagnético. Quando um objeto metálico entra na faixa de detecção, as correntes parasitas geradas em sua superfície enfraquecem o campo eletromagnético, acionando, assim, uma saída de comutação.
- Sensor de proximidade capacitivo: Um sensor de proximidade capacitivo detecta objetos por meio de detecção de variações na capacitância. Quando um objeto-alvo entra na faixa de detecção, a capacitância entre os eletrodos do sensor e o objeto-alvo se altera, acionando, assim, uma saída de comutação.
- Sensor de proximidade de efeito Hall: Um sensor de proximidade de efeito Hall detecta objetos por meio de detecção de campos magnéticos. Quando um objeto-alvo entra na faixa de detecção, o sensor Hall detecta a variação no campo magnético e, em seguida, aciona uma saída de chave.
Principais vantagens e limitações
A principal vantagem dos sensores de proximidade indutivos e de efeito Hall é sua capacidade de operar em ambientes industriais adversos, como condições em que há poeira, óleo e umidade.
Como a poeira, a umidade e o óleo não são metálicos nem magnéticos, eles não afetam a precisão da detecção nem causam acionamentos falsos.
Sua limitação reside na distância de detecção relativamente curta; normalmente, os sensores de proximidade têm uma distância de detecção inferior a 120 mm (sensor de proximidade indutivo da Lorentzzi Electric com distância de detecção de 120 mm: Sensor de proximidade indutivo sem contato LMF41).
O que é um sensor fotoelétrico?
Sensores fotoelétricos são outro tipo de dispositivo de detecção de objetos sem contato, ao contrário dos sensores de proximidade indutivos, capacitivos e de efeito Hall descritos anteriormente; eles utilizam luz para detectar objetos.
Portanto, eles apresentam um tempo de resposta mais rápido, maior precisão e são capazes de detectar objetos a uma distância maior.
Tipos de sensores fotoelétricos e princípios de funcionamento
Existem três tipos de sensores fotoelétricos: sensores fotoelétricos difusos, sensores fotoelétricos retrorrefletivose sensores fotoelétricos de feixe passante.
- Sensor fotoelétrico difuso: Um sensor fotoelétrico difuso integra o transmissor e o receptor em um único invólucro. Ele emite um feixe de luz e aciona uma saída quando detecta a luz refletida por um objeto-alvo.
- Sensor fotoelétrico retrorrefletivo: O princípio de funcionamento de um sensor fotoelétrico retrorrefletivo é praticamente o mesmo que o de um sensor fotoelétrico difuso, mas ele utiliza um espelho como ponto de reflexão para detectar objetos. Quando a luz refletida é bloqueada ou não é bloqueada, o sinal de saída é acionado.
- Sensor fotoelétrico de feixe contínuo: Ao contrário dos sensores fotoelétricos difusos e retrorrefletivos, que integram o transmissor e o receptor em um único invólucro, os sensores fotoelétricos de feixe direto possuem transmissores e receptores separados. No modo escuro, ele aciona uma saída quando a luz entre o transmissor e o receptor é bloqueada; no modo claro, ele emite um sinal quando não há nenhum objeto entre o transmissor e o receptor.
Principais vantagens e limitações
As principais vantagens dos sensores fotoelétricos residem em sua rápida velocidade de resposta, alta precisão de detecção e distância de detecção ultralonga (até 10 metros), o que os torna adequados para detectar objetos de diversos materiais.
No entanto, sua limitação é que, para evitar acionamentos falsos, o ambiente deve estar extremamente limpo; caso contrário, luz intensa, poeira ou óleo bloquearão a luz, levando a acionamentos falsos.
Sensores de proximidade x sensores fotoelétricos: 5 diferenças principais
Em comparação com os sensores fotoelétricos, os sensores de proximidade apresentam cinco diferenças principais, tais como o princípio de funcionamento, o alcance de detecção, os materiais detectáveis, os requisitos ambientais e o tempo de resposta.
| Item | Sensor de proximidade | Sensor fotoelétrico |
|---|---|---|
Princípio de funcionamento |
Os objetos são detectados com base em variações nos campos eletromagnéticos, na capacitância ou na presença ou ausência de campos magnéticos. |
A presença de um objeto é detectada verificando-se se há luz refletida retornando ou luz emitida. |
Faixa de detecção |
1 mm até, no máximo, 120 mm |
50 mm até, no máximo, 10 metros |
Materiais detectados |
Qualquer objeto metálico (sensor de proximidade indutivo), objeto magnético (sensor de efeito Hall), qualquer objeto de qualquer material (sensor de proximidade capacitivo) |
Qualquer objeto material, como metal, plástico, vidro, líquido, objetos transparentes |
Requisitos ambientais |
Não é exigente em termos de ambiente; mesmo a presença de poeira, óleo ou outros contaminantes não afetará a precisão do teste. |
O ambiente deve estar bem limpo e organizado; a intensidade da iluminação não deve ser muito forte; deve-se evitar a luz solar direta; e a iluminância deve ser inferior a 10.000 lux. |
Tempo de resposta |
Normalmente < 1 ms |
Normalmente < 0,1 ms |
Aplicações típicas: quando usar cada uma?
Melhores cenários para sensores de proximidade
- Detecção de limites e de origem em máquinas-ferramentas e outros equipamentos automatizados;
- Contagem de peças metálicas e detecção da posição das estações de trabalho em linhas de produção; feedback da posição do cilindro;
- Detecção da velocidade da engrenagem e da velocidade de rotação;
- Detecção de estações de usinagem em oficinas contaminadas com óleo pesado e poeira.
Melhores cenários para sensores fotoelétricos
- Linha de embalagem: inspeção e contagem de caixas de papelão, garrafas plásticas e sacos de embalagem;
- Logística e armazenagem: recebimento, correção, classificação e inspeção de mercadorias; garrafas de vidro transparente, filmes e detecção do nível de líquido;
- Controle de acesso de longa distância, proteção de segurança e detecção de canais.
- Para conhecer aplicações mais detalhadas dos sensores fotoelétricos, você pode ler este artigo: Aplicações do sensor fotoelétrico: 5 exemplos típicos.
Conclusão
Em resumo, os sensores de proximidade são adequados para inspeções industriais de curto alcance e para aplicações de posicionamento e limitação em ambientes adversos.
Os sensores fotoelétricos, por outro lado, oferecem distâncias de detecção maiores e uma gama mais ampla de recursos de detecção de materiais, o que os torna a escolha padrão para aplicações de contagem nos setores de embalagem, alimentos e logística.
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