O que são sensores indutivos e capacitivos? Características e funcionamento!
Você sabe o que são os sensores capacitivos e indutivos? Sabe a diferença entre eles? Sabe quais são as suas aplicações? O Mundo da Elétrica separou tudo o que você precisa saber sobre estes componentes. Então vamos lá pessoal!
Sensor Indutivo
Primeiramente, para que possamos entender o funcionamento do sensor indutivo é importante que alguns conceitos e definições sejam bem compreendidos por você, como os conceitos de indutor, indutância e reatância indutiva.
Um indutor é um dispositivo que armazena temporariamente energia em forma de campo magnético. Ele usualmente é construído a partir de um núcleo de material ferromagnético, material este usado para obter campos magnéticos de maior intensidade, e possui em torno de si espiras que produzem um fluxo magnético a partir de uma corrente elétrica.
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A indutância é a grandeza que representa a capacidade que o indutor tem de armazenar energia em forma de campo magnético, já a reatância indutiva é a oposição oferecida à corrente alternada (AC) por uma bobina. A reatância indutiva em um circuito magnético pode ser comparada à resistência elétrica em um circuito elétrico!
Mas o que é um sensor indutivo? Ele é um dispositivo sensível à proximidade de materiais metálicos, através da variação do seu campo magnético! Para que você possa compreender melhor, vamos ver como o sensor indutivo funciona.
O circuito interno do sensor é composto por um núcleo de ferrite envolvido por uma bobina, um circuito disparador em conjunto com um amplificador e um circuito oscilador.
O oscilador juntamente com a bobina são responsáveis por criar um campo magnético variável. Ao aproximar um material metálico neste campo, são geradas pequenas correntes parasitas, graças ao princípio da indução eletromagnética. A energia do campo magnético, juntamente com a sua amplitude gerada pelo oscilador, diminuirá graças às correntes induzidas no material metálico.
O circuito de disparo, presente no interior do sensor indutivo, é responsável por detectar a partir de um certo ponto a queda do campo magnético e enviar um sinal para a saída, alterando a sua tensão. A saída por sua vez apresenta uma resposta lógica, que pode ter nível baixo ou alto.
Na imagem abaixo, vemos um sensor indutivo em dois momentos.
Funcionamento do sensor indutivo.
No primeiro momento, o acionador metálico se apresenta distante do sensor indutivo, e por isso o seu LED permanece desligado.
No segundo momento, o acionador metálico é aproximado do campo magnético do sensor, ligando o LED.
A distância que o material precisa estar do campo magnético varia de sensor para sensor, e varia também de acordo com as propriedades do metal. É necessário ao projetar um circuito, calcular essas variações para achar a distância específica de atuação do sensor para o material que servirá de acionador!
Nós temos atualmente no mercado, sensores indutivos do tipo cilíndrico e do tipo bloco! Os sensores cilíndricos são geralmente usados para máquinas menores, já os do tipo bloco são usados para máquinas mais robustas e possuem um alcance maior de detecção.
Os mais usados são os sensores indutivos cilíndricos! Eles podem variar entre faceados, que possuem a face rente ao corpo do sensor, e não faceados, que possuem a cabeça de detecção elevada em relação ao corpo. Na imagem abaixo, é possível observá-los.
Sensor indutivo cilíndrico.
O campo magnético do sensor faceado emerge apenas da face sensora, já o campo magnético do sensor não faceado emerge tanto da superfície quanto das laterais da face sensora.
Aplicações
Os sensores indutivos podem ser muito aplicados por serem versáteis e seguros, dentre as suas aplicações podemos citar:
- Detecção de presença de materiais metálicos
- Detecção de fim de curso
- Identificação de materiais metálicos
- Leitura de posição do material
- Contagem e reconhecimento de pulsos
Sensor Capacitivo
Assim como o sensor indutivo, para entender o funcionamento do sensor capacitivo é importante ter conceitos prévios bem compreendidos, como os conceitos de capacitor, capacitância e reatância capacitiva.
Um capacitor é um dispositivo elétrico capaz de armazenar temporariamente carga elétrica em seus terminais, ao ser alimentado com uma tensão elétrica. Ele é constituído por dois ou mais materiais condutores, isolados entre si por um meio isolante.
A capacitância é a grandeza física que representa a capacidade do capacitor de armazenar carga elétrica, já a reatância capacitiva é a oposição que o capacitor tem à passagem de energia elétrica.
O sensor capacitivo é um dispositivo que tem a sua função principal semelhante ao sensor indutivo! Ele é sensível à proximidade de materiais, porém, diferentemente do sensor indutivo, ele é capaz de detectar outros materiais além dos metálicos, e isto ocorre graças ao seu campo elétrico.
Ele funciona igual a um capacitor de placas paralelas, que possui duas placas de algum material condutor e posicionado entre elas, há um material isolante. Porém, o sensor capacitivo funciona de forma variável proporcionalmente com a distância entre a superfície de leitura e o material. Veja na imagem abaixo o funcionamento de um sensor capacitivo.
Funcionamento do sensor capacitivo.
Caso o material a ser detectado for condutor ou isolante, pode haver uma mudança na capacitância e no sinal elétrico emitido pelo sensor.
Assim como os sensores indutivos, os sensores capacitivos possuem formatos do tipo cilíndrico, faceados ou não faceados, e do tipo bloco. Eles são usados de acordo com a necessidade do circuito! Na imagem abaixo, vemos exemplos de sensores capacitivos.
Tipos de sensores capacitivos.
Aplicações
Os sensores capacitivos possuem várias aplicações e são muito usados quando é necessário uma alta resolução, dentre as suas aplicações podemos citar:
- Medição de posicionamento com alta precisão
- Medição de espessura
- Testes de uniformidade nas dimensões de materiais
- Identificação de materiais através de suas propriedades
Sensor Indutivo X Sensor Capacitivo
Apesar de muito parecidos, os sensores indutivos e capacitivos possuem limitações e podem ser usados para se complementarem em determinadas situações.
Os sensores indutivos são usados quando se necessita de alcance, largura de banda e custo melhores, já os sensores capacitivos possuem melhor resolução, além de poderem ser usados para detectar mais materiais se comparados aos indutivos.
Os sensores capacitivos são também mais fáceis de montar e podem detectar objetos pequenos, porém, não podem ser usados em ambientes sujos e com poeira.
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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