Sensores de Proximidade Indutivos e Capacitivos

O mundo está se tornando mais conectado do que nunca, graças à contínua ascensão da Internet das Coisas. No cerne deste mundo conectado em ascensão, estão os sistemas de monitoramento, que usam arranjos de sensores para interagir com o ambiente ao redor. Sistemas de monitoramento podem ser vistos em ambientes industriais, que monitoram a qualidade do produto e a eficiência do processo, e até mesmo em banheiros, permitindo que torneiras sejam ligadas e desligadas sem toque. Você pode agradecer aos interruptores de proximidade por essas capacidades de detecção de objetos. Os sensores de proximidade variam na maneira como funcionam. Esses sensores sem contato usam um sinal acústico (ultrassônico) para determinar quando um objeto está dentro do campo de visão do sensor, ou usam o campo eletromagnético de alguma forma. Sensores de proximidade comuns usam luz infravermelha para detectar um objeto, enquanto outros usam a auto capacitância ou indutância de um objeto para gerar um sinal elétrico.

Aplicações de Sensores de Proximidade

Sensores de proximidade indutivos e capacitivos operam sob um conceito semelhante ao de sensores de toque capacitivos. Esses sensores detectam objetos próximos medindo alguma perturbação no campo eletromagnético circundante. Ao contrário dos sensores tradicionais, que requerem um interruptor mecânico ou alavanca, sensores de proximidade podem ser usados para detectar com precisão um objeto sem requerer contato. Um sensor de proximidade que é projetado ou ajustado para um curto alcance também pode ser usado como um interruptor de toque.

Sensores de proximidade são ideais para uso em ambientes sujos ou úmidos graças ao seu modo de operação sem contato. Eles são menos sensíveis a poeira, umidade, vibração e ruído, e sua circuitaria interna baseada em estado sólido os torna úteis em aplicações onde a vibração pode interferir com interruptores de contato tradicionais. Como tal, sensores de proximidade tendem a ter uma longa vida útil funcional e são altamente confiáveis devido à falta de partes mecânicas e à falta de contato físico com o objeto alvo.

Sensores de Proximidade Indutivos e Capacitivos

Fora do domínio da detecção ultrassônica ou infravermelha, os sensores de proximidade mais comuns são:

• Sensores de proximidade indutivos: Esses sensores são usados para detecção sem contato de objetos metálicos, tanto ferrosos quanto não ferrosos, e usam uma bobina e um sinal AC para gerar um campo eletromagnético oscilante perto do elemento sensor. Quando um objeto metálico está por perto, a bobina induz uma corrente de Foucault, que então induz uma FEM de volta na bobina, o que amortece a amplitude do campo. A ascensão ou queda de tal oscilação é identificada com um circuito de gatilho Schmitt. A sensibilidade desses sensores depende do metal específico sendo detectado.
• Sensores de proximidade capacitivos: Esses sensores são usados para detectar objetos condutivos ou isolantes, tornando-os muito mais flexíveis do que sensores de proximidade indutivos. Esses sensores operam medindo a impedância do sensor enquanto um sinal oscilante altamente estável propaga através do elemento sensor. Quando um objeto é trazido para perto, o objeto e o elemento sensor têm alguma capacitância mútua, o que muda a impedância do elemento sensor. Essa mudança na impedância também pode ser detectada com um gatilho Schmitt, ADC, ou outro circuito de limiar.

Um sensor de proximidade capacitivo

Escolhendo um Sensor de Proximidade

Sensores de proximidade ou interruptores podem ser projetados para operação precisa em ambientes de alta velocidade ou de baixa velocidade. Eles podem fornecer saída analógica ou digital, e usam uma tensão de operação típica de 0 a 10 V DC com baixa corrente. Ao selecionar um sensor de proximidade, algumas coisas a considerar são:

• Material sendo detectado: Diferentes sensores de proximidade são otimizados para detectar diferentes materiais. Sensores indutivos são tipicamente escolhidos para distinguir entre metais e não metais.
• Formato e distância de detecção: Esses sensores vêm em uma variedade de formas e tamanhos. Esses sensores também podem ser blindados ou não blindados. Um sensor de proximidade não blindado normalmente fornece um alcance maior, enquanto um sensor blindado normalmente permite montagem embutida.
• Sensibilidade: Isso está principalmente relacionado à sensibilidade do circuito de limiar e à força do sinal AC usado no elemento sensor. Como mencionado acima, a sensibilidade também está relacionada ao material sendo detectado.

Omron, Série E2J

A Omron E2J é um conjunto de sensores capacitivos com duas variantes principais: Omron E2J-W20MA e o Omron E2J-W10MA. O E2J-W10MA oferece uma distância de detecção ajustável de 4 a 10 mm, enquanto o E2J-W20MA suporta uma distância de detecção ajustável de 8 a 20 mm. Ambos têm uma frequência de resposta de 70 Hz e classificação IP66. A alimentação típica para os sensores é de 24 V DC, e quando montados em uma mão robótica ou em algum sistema de manuseio, você pode esperar ser capaz de detectar LCDs, Wafers, PDPs e outros produtos.

Sensor de proximidade capacitivo Omron E2J-W20MA. Do datasheet do E2J-W20MA.

Omron, TL-N20MD

O Omron TL-N20MD indutivo de proximidade oferece uma distância de detecção de 20 mm. A frequência de resposta é de 300 Hz, e ele suporta uma alimentação de 12 a 24 V DC. Com uma temperatura operacional de -25 a 70°C (sem gelo ou condensação) e classificações IP67 da IEC 60529, este sensor de proximidade pode ser implantado para uma riqueza de aplicações que requerem alta distância de detecção. Outros modelos com menor distância de detecção também estão disponíveis, embora esses modelos tenham um tempo de resposta mais longo.

Sensor de proximidade indutivo Omron TL-N20MD. Do datasheet do TL-N20MD.

Omron, E2K-C25ME1

Continuando na busca por sensores de proximidade com alta distância de detecção, o Omron E2K-C25ME1 é um sensor de proximidade capacitivo não blindado capaz de fornecer detecção precisa de objetos até 25 mm. Suporta uma ampla gama de tensões de alimentação de 10 a 40 V DC. A frequência de resposta é de 70 Hz e o sensor tem classificação IP66. O Omron E2K-C25ME1 encontra seu lugar em aplicações que exigem alta distância de detecção e tempo de resposta rápido.

Sensor de proximidade capacitivo Omron E2K-C25ME1. Do datasheet do E2K-C25ME1.

Os sensores de proximidade continuarão a ser instrumentais em uma gama evolutiva de aplicações. Os sensores de proximidade mostrados aqui são apenas alguns exemplos das opções que você pode encontrar no mercado. Você pode encontrar os componentes necessários para detecção de objetos e outras aplicações a partir do nosso guia de Seleção de Partes.

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