Transdutor de Posição Linear Balluff BIR

O Transdutor de Posição Linear, também conhecido como Sensor de Posição Linear é um componente de máquinas que vem ganhando importância nos processos produtivos industriais.

Alguns tipos de máquina, como injetoras de plástico e sistemas hidráulicos, já o utilizam por padrão desde o projeto original. Outros tipos de máquina não dependem desse sensoriamento para funcionar, mas podem ganhar em qualidade e produtividade quando equipados com essa tecnologia.

Há diferentes princípios de funcionamento que podem ser utilizados na construção dos transdutores de posição, sejam eles lineares ou rotativos (encoders). Você pode conhecer um pouco mais sobre alguns princípios construtivos neste link.

BIR: um novo tipo de transdutor de posição

Nesse contexto de máquinas industriais, já abordamos os Sensores Magnetorestritivos aqui no Blog da Safety Control e a diferença entre estes e as já conhecidas réguas potenciométricas. Hoje vamos falar sobre um terceiro tipo, que possui algumas peculiaridades: o BIR, desenvolvido pela Balluff para aplicações industriais. Esse novo conceito promete ser mais eficiente que as réguas potenciométricas e, ao mesmo tempo, mais econômico que os magnetorestritivos.

Como isso é possível? Para responder essa pergunta, vamos explorar um pouco o princípio de funcionamento por trás da solução.

O BIR é um Sistema Indutivo de Medição Rápida de Posição. Isso significa que ele usa o mesmo princípio de funcionamento de um sensor indutivo de detecção, porém aplicado a uma escala linear, para gerar um sinal de saída analógico em corrente ou tensão.

Como funciona um sensor indutivo?

Os sensores indutivos, de modo geral, já estão bastante consolidados e são amplamente utilizados para as mais variadas necessidades da indústria. A base do funcionamento de qualquer sensor indutivo é a interação entre um campo magnético e o objeto metálico que está sendo detectado. Em outras palavras, um sensor indutivo funciona da seguinte forma:

• • Dentro do sensor, um circuito eletrônico oscila em alta frequência

• • Como resultado, surge um campo magnético à frente da face sensora

• • Quando um objeto metálico se aproxima, esse campo magnético sofre uma interferência física

• • Essa interferência causa uma alteração na corrente elétrica do circuito

• • Um amplificador (trigger) transforma essa alteração em um sinal digital, que é enviado para a saída do sensor (output).

Qual a diferença entre sensor indutivo e transdutor indutivo?

O transdutor indutivo também é conhecido como “Sensor Indutivo Analógico”, quando possui uma saída 0 a 10V ou 4 a 20mA. Aqui encontramos duas variações de conceito no que se refere à utilidade: a primeira é medir a distância de proximidade do objeto detectado; a segunda é medir a posição desse objeto em relação a um ponto de referência transversal. Em ambos os os casos o valor é transmitido, ou através de saída analógica, ou por protocolo de comunicação, como é o caso dos sensores IO-Link.

O emprego de sistemas indutivos sobre uma escala linear não é algo propriamente novo. Embora com uso bem menos frequente que os modelos de detecção, os Sensores de Posição Indutivos já fazem parte do portfólio Balluff há algum tempo com a linha BIP. O range de atuação, no entanto, era limitado a 133mm. A indicação de uso desses sensores é para posicionamentos mais pontuais.

Como funciona um transdutor indutivo de posição?

Tanto os modelos BIP, como os novos BIR – Sistema Indutivo de Medição Rápida de Posição – aplicam o conceito de campo magnético variável, de forma semelhante aos indutivos de detecção. A principal diferença está no formato do campo magnético, que se estende por todo o range de medição do sensor. No caso da linha BIR, o transdutor já acompanha um atuador deslizante, que percorre o corpo do equipamento rente à face sensora. O circuito eletrônico de detecção, por sua vez, é projetado para identificar as variações na posição desse atuador de modo muito rápido e preciso. A partir daí, o sinal de saída informa a posição exata do atuador.

Assim, basta fixar o corpo do transdutor BIR à estrutura da máquina e acoplar o atuador à parte móvel cuja posição se deseja monitorar em tempo real.

Quais são as vantagens do transdutor de posição linear BIR?

Como dissemos no início, o transdutor de posição BIR é uma alternativa que combina alto desempenho e custo acessível. Isso porque, em relação aos sensores magnetorestritivos, ele tem um sistema construtivo menos sofisticado. Já em comparação às réguas potenciométricas, tem a vantagem de não depender do contato elétrico móvel, já que o princípio de funcionamento é indutivo. E por não sofrer qualquer desgaste durante o uso, entrega maior durabilidade e confiabilidade no processo.

Outra vantagem é que é a interface desse transdutor pode ser analógica em tensão (0..10V) ou corrente (4..20mA), IO-Link (que inclui diagnósticos e monitoramento de condição) ou SSI (Synchronous Serial Interface). Essa variedade de opções de comunicação, aliada à alimentação 10..30VDC e ao corpo compacto em alumínio anodizado, entrega uma solução versátil para monitorar deslocamentos lineares em alta velocidade.

E quais são as limitações?

Em contraponto, o transdutor linear indutivo não é indicado em todos os casos. Os poderosos sensores magnetorestritivos continuam sendo a melhor opção (e às vezes a única) em casos específicos, como:

• • instalação interna em cilindros hidráulicos

• • medição de deslocamentos superiores a 600mm

• • obrigatoriedade de encapsulamento em aço inox

• • resistência a pressões elevadas

• • áreas classificadas com potencial de explosão

O comprimento do transdutor de posição linear é um fator importante a ser considerado. Ao passo que outros modelos são fabricados sob encomenda, com o comprimento especificado em milímetros, a linha BIR é produzida em escala. Favorece-se o quesito custo, porém os comprimentos são fixos em 200mm, 300mm, 500mm ou 600mm.

Em muitos casos, esse número reduzido de opções mecânicas é facilmente compensado pela flexibilidade elétrica, pois a escala do transdutor pode ser configurada para qualquer faixa dentro do range de atuação. Por exemplo: deseja-se medir um curso de 475mm através de uma entrada analógica 4 a 20mA. Para isso, basta utilizar um transdutor de 500mm e efetuar uma configuração simples. Ele irá realizar uma variação entre 4mA e 20mA proporcional à variação de deslocamento entre 0 e 475mm.

A instalação física, no entanto, precisa levar em conta as dimensões e o formato para determinar a compatibilidade com a aplicação.

Conclusão

Vimos as principais características de um Transdutor de Posição Linear e as soluções que a Balluff traz para essa necessidade. Vimos também como é o funcionamento dessa tecnologia em comparação com sistemas similares.

Temos em vista que, nas indústrias, o nível de controle nos processos demanda cada vez mais velocidade e precisão. Portanto, o monitoramento de deslocamentos lineares é uma necessidade importante, seja em manutenções, retrofit de máquinas ou novos projetos.

Obrigado por nos acompanhar até aqui! Espero que este conteúdo tenha sido informativo para você, que busca se manter sempre atualizado sobre as novas tecnologias. Aproveito para convidá-lo a visitar nosso site e conhecer as diversas soluções da Safety Control, assim como os diversos temas que exploramos em nosso blog.