SensorCor

Universidade Federal do Paraná

Setor de Tecnologia

Departamento de Eletricidade

Disciplina: TE063 – Instrumentação Eletrônica

Sensor de Cor Sick

Orientador: Prof. Eduardo Parente Ribeiro

Aluno: Oscar Kim Júnior

Curitiba – junho/2006

1. Introdução

O sensor de cor, objeto do presente estudo, cuja função é detectar a cor de objetos a uma distância pré-determinada, consiste em uma aplicação específica de um sensor fotoelétrico. Os sensores fotoelétricos abrangem outras aplicações como as que utilizam a detecção por infravermelho, os sensores a laser, amplificação para fibras óticas etc. Os sensor de cor, baseados no princípio fotoelétrico, consiste de um transmissor constituído de 3 LED’s nas cores vermelha, verde e azul e um receptor a fototransistor.

O Fototransistor é um transistor cujo encapsulamento permite a incidência de luz sobre a junção base- coletor.

A corrente gerada pela luz na junção é amplificada pelo transistor, como se fosse uma corrente de base convencional.

A corrente de coletor do fototransistor é, portanto, proporcional a intensidade luminosa incidente sobre o componente.

Figura 1 [1]

Modernamente os fototransistores estão sendo utilizados em conjunto (C.I.) com diodos emissores de luz num único encapsulamento, os quais são chamados de acopladores ópticos ou fotoacopladores.

2. Princípio de Funcionamento do sensor de cor

Os sensores de cor utilizam um princípios básicos de detecção conhecido como sistema por difusão (Figura 2).

Neste sistema, de acordo com a ref.1?, o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade, o que é chamado de fotoacoplador. O transmissor envia o feixe de luz através de um fotodiodo (LED’s nas cores vermelha, verde e azul), que pode ser em flashes, com alta potência e curta duração, para evitar que o receptor confunda a luz emitida pelo transmissor com a iluminação ambiente.

O acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete para o receptor (fototransistor) o feixe de luz emitido pelo transmissor. Após, o sensor de cor calcula as coordenadas de cromaticidade da radiação refletida e as compara com o valor de referência previamente armazenado. Se o valor estiver dentro da faixa de tolerância determinada, é ativado um chaveamento de saída (transistor NPN ou PNP, TRIAC’s, Relé, Tiristores).

Figura 2 [1]

Conforme afirma o fabricante, o tipo de material que o objeto é construído e a sua cor influenciam na distância sensora operacional do sensor. Se houver uma distância sensora definida como a máxima distância entre o sensor e o alvo padrão, segundo as leis da reflexão da física, a distância sensora operacional pode ser baseada na seguinte fórmula:

Distância sensora = 0.81 x Distância sensora nominal x F

F= Fc x Fm. Exemplo: papelão (0.5) preto (0.5) gera um fator de 0,25

Tabela 1 ref. 1?

Outros fatores podem influenciar a distância sensora, tais como: rugosidade, tonalidade, dimensões etc.

Os sensores de cor da Sick, segundo o fabricante, podem detectar tanto cores de objetos opacos através da reflexão do próprio acionador, bem como materiais transparentes. Em detecção de materiais transparentes é utilizada uma técnica baseada no sistema reflexivo de acordo com a figura 3.

Figura 3 [1]

Porém, o feixe de luz passa pelo material translúcido e é recebido pelo fototransistor após sua reflexão em um refletor prismático (Figura 4). Nesse tipo de refletor, o feixe de luz refletido é paralelo ao feixe emitido pelo transmissor, devido às suas superfícies inclinadas a 45º, o que não acontece quando a luz é refletida diretamente por um objeto, onde a luz se espalha em vários ângulos.

Figura 4 [2]

De acordo com a SICK Sensores, objetos que possuem pintura metálica ou que emitem brilho intenso podem significar dificuldades na detecção dos mesmos. Por isso, há a necessidade de instalar o sensor com uma pequena inclinação em relação ao objeto (entre 10º e 30º) para evitar erro de leitura.

Figura 5 [3]

3. Características

Especificações do sensor de cor CS84

Denominação	Especificação
Reconhecimento	4 cores
Alcance	12,5 mm (modo difuso)
Tolerância	+/- 3 mm
Frequência de chaveamento	1,3,6 kHz
Temperatura ambiente de operação	-10ºC a 55ºC
Sinal de Saída	< 2 V
Fonte de Luz	LED (vermelho, verde e azul)
Peso	400 g
Grau de Proteção	IP67
Tensão de alimentação	10-30 V
Consumo	80 mA

Tabela 2 [4]

Quando a cor é um critério decisivo na detecção, verificação e escolha de objetos os sensores CS84 da SICK representam uma boa solução, de acordo com o fabricante. Não necessitam contato com o objeto a detectar e possuem um sistema teach-in o qual é possível memorizar 4 cores. A interface de programação (Figura 6) é de simples manuseio e permite a programação de maneira fácil. É possível, através desse painel do sensor, definir uma cor e suas diferentes tonalidades para servir de referência de atuação.

Figura 6 ref.3?

Anexos das páginas