A Inovação em sensores fotoelétricos revolucionou a automação industrial. Estes dispositivos, que reconhecem a luz transmitida, são essenciais em muitas aplicações industriais. Com uma história de avanços tecnológicos, os sensores fotoelétricos tornaram-se mais eficientes, compactos e acessíveis, sendo cruciais para melhorar os processos produtivos. A sua evolução é constante e impactante.
A Importância dos Sensores Fotoelétricos na História Científica
Os sensores fotoelétricos, amplamente usados há décadas, baseiam-se na famosa teoria do “efeito fotoelétrico” de Albert Einstein, desenvolvida em 1905. Ele demonstrou que a energia luminosa viaja através do espaço em feixes concentrados, chamados fotões, capazes de libertar eletrões quando atingem superfícies metálicas. Assim, a energia luminosa é convertida em energia elétrica e é utilizada para criar corrente elétrica. Em 1914, R. A. Millikan comprovou este conceito, e posteriormente, na década de 1940, foram desenvolvidas as primeiras células fotocondutoras aplicadas a circuitos de deteção de luz. Atualmente, continuam a ser um dos tipos de sensores mais utilizados.
Estes sensores funcionam através da receção ou não receção de um feixe de luz direcionado. Quando há uma interrupção no feixe de luz, o sensor deteta a ausência de fotões e envia um sinal. Apesar deste mecanismo binário “ligado-desligado” ser considerado algo simples, tem inúmeras aplicações industriais.
Equipar as fábricas com sensores fotoelétricos ajuda a tornar a automação possível, pois os sensores detetam a presença ou ausência de objetos físicos (como produtos a serem construídos e embalados) e enviam sinais elétricos para máquinas que executam funções específicas em intervalos regulares.
Foram diversos os avanços que representaram uma grande Inovação em sensores fotoelétricos nos últimos anos, tornando-os excecionalmente fiáveis, compactos, potentes e económicos para uma grande variedade de aplicações.
Melhoria de Design e Novas Funcionalidades nos Sensores Fotoelétricos
Recentemente, as inovações em sensores fotoelétricos, como as desenvolvidas pela Banner, trouxeram avanços significativos. Inovações estas que incluem upgrades no processo de fabricação que melhoram as faixas de deteção, ampliam as capacidades e reduzem os custos.
A substituição das lentes de vidro por plástico moldado, por exemplo, reduziu custos e manteve a precisão ótica, além de aumentar, em alguns casos, o alcance de deteção.
Acrescentar novas funcionalidades a um sensor exigia outrora a adição de novas camadas de placas de circuitos internos com mais componentes físicos. Mas as filosofias de design evoluíram e muitas caraterísticas podem agora ser melhoradas digitalmente.
Outra melhoria importante foi a introdução de chips ASIC atualizáveis, que melhoram a performance e velocidade dos sensores, melhor imunidade à luz ambiente e outras atualizações. Estes avanços tornaram os sensores fotoelétricos mais acessíveis e eficientes, com efeito, acelerando a sua utilização em diversas indústrias.
As melhorias na engenharia eletrónica e de design tornaram possível criar sensores com luz mais forte e brilhante (medida como ganho excessivo), mesmo em dispositivos em miniatura como os da Série Banner Q2X.
A capacidade de alguns recetores de sensores de captar o ângulo de um feixe de luz refletido, faz com que seja possível suprimir o fundo, triangulando a localização de um alvo com precisão, mesmo que o fundo tenha a mesma cor. Esta tornou-se uma característica fundamental nas aplicações industriais, melhorando consideravelmente a precisão na deteção de objetos.
O Impacto do IO-Link
Outra grande inovação para a produção automatizada é o IO-Link, um protocolo de comunicações aberto que permite aos utilizadores retirar mais valor dos seus sensores.
A ligação a um sensor com IO-link permite-lhe captar mais dados do que os que pode obter com um sensor antigo.
Isso significa que os sensores podem contribuir para a análise de dados, fornecendo insights para fazer melhorias de desempenho em toda a fábrica, aumentar a produtividade, fornecer uma base para manutenção preditiva e evitar paradas inesperadas.
A linha de produtos Snap Signal da Banner segue esta filosofia central. Por exemplo, os sensores IO-Link conectam-se diretamente às portas IO-Link no Controlador/Mestre IO-Link DXMR90-4K. Em seguida, o sistema transfere esses dados de sinal para um painel online na cloud para monitorização em tempo real. Além disso, o sistema também pode enviar os dados para um PLC, HMI ou sistema SCADA.
Além dos Sinais Binários: Sensores Fotoelétricos Analógicos
Os sensores que medem a interrupção de um feixe de luz emitem um sinal eletrónico binário, ou discreto. No entanto, alguns sensores transmitem sinais eletrónicos analógicos, que apresentam respostas variáveis dentro de um determinado intervalo.
Por exemplo, os sensores fotoelétricos que transmitem sinais analógicos localizam a posição exata de objetos ao detetarem alterações na distância física.
Um método que utiliza para isso é a deteção do tempo de voo (ToF), onde o sensor regista o tempo (em nanossegundos) que os fotões de luz emitidos demoram a atingir o alvo e a refletirem-se de volta para o recetor.
Além disso, os lasers são utilizados em sensores fotoelétricos para a deteção fotoelétrica analógicas. Um sensor laser é tecnicamente fotoelétrico, uma vez que funciona emitindo e recebendo um feixe de luz. No entanto, em comparação com um sensor fotoelétrico baseado em LED, os sensores laser emitem um feixe extremamente estreito e preciso.
Frequentemente, são utilizados lasers para medir distâncias precisas, por exemplo, para detetar a topografia variável das superfícies dos objetos. Mas com a redução dos custos de fabrico em toda a indústria, a linha entre os sensores fotoelétricos e os sensores laser começa a esbater-se e, atualmente, muitas aplicações industriais utilizam sensores laser para aplicações discretas e analógicas.
Fonte: Banner Enginnering
