Introdução
A detecção da presença ou ausência de um objeto à distância é chamada de 'detecção de proximidade'. Os sensores magnéticos têm um lugar especial entre os membros da família de sensores de proximidade.
Eles são conhecidos por seu alcance de detecção supremo quando comparados a seus irmãos, sensores de proximidade indutivos.
Este blog tem como objetivo discutir a visão geral de sensores magnéticos de proximidade/comuta e como eles podem ser usados em aplicações de detecção de proximidade.
O que é um interruptor de proximidade magnética?
Sensores / interruptores magnéticos de proximidade são sensores de detecção de posição sem contato. Eles detectam objetos usando a propriedade magnética deles. Em outras palavras, os sensores de proximidade magnética são projetados especificamente para trabalhar com ímãs.
Quando se trata de detectar objetos magnéticos por meio de materiais não magnetizáveis, como plástico, madeira ou mesmo alumínio, os sensores de proximidade magnética se tornam extremamente úteis.
Eles não estão apenas disponíveis em muitas variantes de tamanho / pacote, mas também têm alta estabilidade mecânica em condições extremas de choque / vibração.
Princípio de funcionamento da chave de proximidade magnética
Existem várias tecnologias usadas em sensores de proximidade magnética:
- Relutância Variável
- Sensores de relutância variável são construídos usando um ímã permanente e uma bobina de captação enrolada em um ferromagneto. Esses sensores não precisam de fonte de alimentação externa. Quando um ímã passa pelo sensor, uma tensão é induzida na bobina e dá saída ao sinal analógico. Existem variantes 'ativas' deles que são alimentadas e podem fornecer informações de detecção mais precisas, como velocidade zero.
- Interruptores Reed
- Sensores magnéticos baseados em chave Reed consistem em um bulbo de vidro hermeticamente selado. O bulbo de vidro envolve duas 'palhetas' que são magnéticas. Quando um ímã é colocado perto da chave, as duas palhetas entram em contato uma com a outra, completando o circuito.
- efeito de Hall
- Os sensores de efeito Hall usam o princípio do mesmo nome para medir o campo magnético gerado por um objeto magnético. Existem dois tipos de sensores Hall, analógico e digital. Os sensores digitais emitem um sinal lógico HIGH ou LOW. Os sensores analógicos emitem uma tensão / corrente proporcional à intensidade do campo magnético.
- GMR (Efeito Magneto-Resistivo Gigante) Indutivo
- Os sensores GMR consistem em um ponte de wheatstone o circuito. Dois dos resistores são especialmente projetados para ter componentes internos que usam ferromagnético e não ferromagnético material. Isso faz com que a resistência dos resistores mude quando expostos a um campo magnético.
O circuito da ponte de wheatstone produz um sinal de tensão proporcional ao campo magnético presente. Essa tensão é passada por um estágio de condicionamento de sinal para um comparador.
O comparador compara o sinal com os limites e muda o estágio de saída para emitir o sinal.
Diagrama do circuito do sensor de proximidade magnética
Os sensores magnéticos podem ser muito úteis, não apenas em tarefas de automação industrial, mas também em tarefas de chaveamento de uso geral, como ligar / desligar um aparelho alimentado por CA.
O circuito a seguir é uma aplicação em que uma chave de palheta magnética é usada para controlar um relé. Colocar um ímã momentaneamente na chave reed liga / desliga o relé.
O circuito tem três blocos principais, o circuito de entrada, o circuito de retardo de tempo e o flip-flop. Aproximar um ímã do interruptor reed coloca o pino 2 do temporizador NE555 em curto com o aterramento.
O NE555 está configurado em monoestável modo. Nessa configuração, quando um pulso de 0 V é aplicado ao pino 2, o pino 3 fica HIGH por um certo período de tempo e fica LOW (0V). A constante de tempo é definida pela rede RC formada por R2 e C1.
A saída do NE555 é conectada ao pino do clock (pino 3) do IC CD4013. Este é um IC flip-flop tipo D, e está configurado para estar no 'modo alternar'.
No modo de alternância, toda vez que o pulso é aplicado ao pino 3, a saída IC2 muda de ALTO para BAIXO ou BAIXO para ALTO.
O pino 1 do IC2 é conectado ao transistor T1, que liga / desliga o relé RL1. Como T1 é um transistor NPN, ele liga o relé quando uma tensão positiva é fornecida pelo IC2.
O relé tem um diodo de rotação livre D1 para evitar danos ao transistor. Isso suprime o retrocesso indutivo quando o relé é desligado.
Como testar um interruptor de proximidade magnética
Para uma chave de proximidade magnética simples, como uma chave de palheta, siga o circuito abaixo para testar o sensor.
Se o sensor estiver funcionando corretamente, colocar um ímã próximo ao sensor acenderá o LED.
Se você tiver um multímetro, configure-o para teste de continuidade modo ou modo de diodo e conecte os dois cabos aos dois fios do sensor. Traga um ímã para perto do sensor e observe a leitura do multímetro.
O multímetro emitirá um bipe ou exibirá um valor muito pequeno próximo a zero se o sensor estiver funcionando bem.
Para sensores que possuem um LED indicador embutido, a primeira etapa é ligar o sensor usando uma fonte de tensão. A tensão depende do modelo do sensor e pode ser de 5 V a 24 VCC.
Quando o sensor estiver ligado, coloque um ímã na frente do sensor. Se o LED no sensor acender, o sensor pode ser determinado como sem falhas.
Como conectar um interruptor de proximidade magnética
Para um sensor de proximidade de 3 fios, existem duas configurações, NPN e PNP. O tipo PNP requer um tipo de afundamento PLC, enquanto os sensores do tipo NPN precisam de um tipo de sourcing PLC. A figura abaixo de Pars reais indica o diagrama de fiação típico com código de cores para ambos os tipos de sensor.
Sensores de proximidade DC de 2 fios são relativamente mais fáceis de conectar. Se o PLC for do tipo afundamento, um sensor PNP de 2 fios deve ser selecionado. Se o PLC for do tipo sourcing, o sensor deve ser do tipo de saída NPN.
Para um sensor PNP, conecte o fio marrom a +24 V e o fio preto à entrada do PLC.
Para um sensor do tipo NPN, conecte o fio marrom à entrada do PLC e o fio preto ao 0V (comum).
Faixa do sensor de proximidade magnética
Em geral, o alcance dos sensores de proximidade magnética depende da intensidade do campo magnético. A distância de detecção típica para um sensor de proximidade magnética fica na faixa de 0-80 mm e pode ser um pouco maior se o ímã for muito poderoso.
Conclusão
Os sensores magnéticos de proximidade estão disponíveis em diferentes tecnologias.
Neste artigo, examinamos a simples troca de palheta para os sensores indutivos GMR mais complexos e discutimos o princípio funcional por trás deles, como testá-los e usá-los em aplicações do mundo real.
Certifique-se de sempre pesquisar as opções antes de selecionar um sensor específico. Isso garantirá o desempenho ideal do seu sistema.
