Para cada uma das situações descritas a seguir, determine o tipo de sensor mais adequado para a operação proposta. Justifique suas respostas.
(a) Em uma linha de montagem automatizada, as peças precisam ser posicionadas corretamente antes de seguir para a próxima etapa. O sistema deve detectar a presença ou ausência de peças em uma posição específica. Quando uma peça está ausente, o sistema deve gerar um alarme e parar a linha de montagem até que a peça seja reposicionada.

Passo 1

O que o enunciado pede: determinar o tipo de sensor mais adequado para detectar presença/ausência de peças numa posição específica de uma linha de montagem, de modo que, se a peça estiver ausente, o sistema gere um alarme e pare a linha.
Informações dadas (explicitadas pelo enunciado):
  • Há uma linha de montagem automatizada.
  • É necessária detecção binária: presença ou ausência de peça numa posição específica.
  • Quando a peça estiver ausente, o sistema deve gerar alarme e parar a linha até reposicionamento.
  • A detecção deve ser confiável o suficiente para comandar uma parada da linha (segurança/produção).
Informações relevantes que o enunciado não especificou (mas que influenciam a escolha do sensor):
  • Material das peças (metal, plástico, papel, vidro, etc.).
  • Tamanho/forma e variação dimensional das peças.
  • Velocidade da linha e frequência de detecções.
  • Ambiente (poeira, óleo, vibração, iluminação forte, espaço para montar sensores).
    Como essas informações não foram fornecidas, vou escolher a solução mais prática, robusta e geralmente aplicável, e explicar alternativas para casos especiais.

Passo 2

Opções de sensores candidatas (explicação didática, sem pressupor conhecimento prévio):
  1. Sensor fotoelétrico (princípio básico)
  • Como funciona (explicação simples): um emissor gera um feixe de luz (normalmente infravermelho) e um receptor verifica se o feixe chega. Se algo interrompe o feixe, o receptor muda de estado — pronto, detectamos “algo” ali. É contato sem contato (não toca a peça).
  • Vantagens: muito rápido, sensível, fácil de instalar, funciona para a maioria dos materiais (metal, plástico, etc.), pode cobrir distância útil de poucos milímetros a vários metros.
  • Tipos principais:
    a) Through-beam (barreira): emissor e receptor em lados opostos; objeto interrompe feixe. É o mais confiável para presença/ausência porque tem boa imunidade a sujeira no sensor (sujeira no emissor/receptor pode ser checada) e alta confiança de detecção.
    b) Retroreflexivo: emissor e receptor no mesmo lado + refletor no lado oposto. O objeto interrompe o feixe refletido. Mais simples de montar quando só há acesso a um lado.
    c) Difuso (reflexão na própria peça): emissor e receptor no mesmo invólucro, detecta luz refletida pela peça. Menos confiável se as peças têm acabamento muito diverso (transparente, brilhante, escuro).
  • Desvantagens: difuso sensível à cor e acabamento; retroreflexivo pode confundir com reflexos; through-beam exige espaço em ambos os lados.
  1. Sensor indutivo de proximidade
  • Como funciona: gera um campo magnético que é perturbado por metais; detecta somente peças metálicas.
  • Bom quando as peças são sempre metálicas, muito resistente ao ambiente industrial (poeira/óleo).
  • Limitado: não detecta plástico, madeira, vidro.
  1. Sensor capacitivo de proximidade
  • Como funciona: detecta mudanças de capacitância quando um objeto se aproxima; pode detectar sólidos e líquidos independentemente do material, inclusive plástico.
  • Vantagens: detecta materiais não metálicos; porém sensível a variações ambientais (umidade, sujeira) e precisa ajuste fino.
  1. Sensor ultrassônico
  • Como funciona: emite ultrassom e mede eco; detecta presença por reflexão.
  • Bom para superfícies irregulares, materiais transparentes (onde sensores ópticos falham).
  • Desvantagens: sensível a ruído sonoro, vibração, e tem menor resolução lateral; geralmente mais caro.
  1. Sistema de visão (câmera)
  • Como funciona: imagem + processamento para decidir presença/posição/orientação.
  • Indicado quando precisa checar orientação, contagem complexa, ou peças parecidas que exigem identificação.
  • Mais caro e mais complexo (configuração, processamento).
  1. Fim-de-curso mecânico (microinterruptor)
  • Contato direto com a peça; simples e barato.
  • Desgaste mecânico e pode atrapalhar peças delicadas; não ideal para alta velocidade.

Passo 3

Critérios importantes para a escolha (explicação didática do que pesa na decisão):
  • Confiabilidade para acionar parada da linha (baixa taxa de falso-negativo/positivo).
  • Velocidade de resposta (linha pode ser rápida).
  • Tipo de material da peça (metal vs não-metal).
  • Ambiente (poeira, óleo, vibração).
  • Espaço de montagem (um lado ou ambos os lados disponíveis).
  • Facilidade de integração com PLC/relé para gerar alarme e parada.
Explicando cada critério de forma prática:
  • Se a parada da linha depende do sensor, preferimos sensores com operação simples e robusta (por exemplo, interrupção de feixe) porque cada erro custa produção.
  • Sensores que dependem do acabamento (difuso) podem falhar se peças mudam de cor; indutivos falham quando peça é plástica; ultrassônicos funcionam mesmo com transparência, mas podem sofrer com ruído.

Passo 4

Escolha recomendada e por que (a explicação “passo a passo” do porquê essa escolha vale na prova):
  • Escolha principal (mais geral e adequada para o descrito): sensor fotoelétrico do tipo barreira (through-beam).
    Justificativa didática e direta:
    1. O through-beam tem emissores e receptores em lados opostos; enquanto nada interrompe, o receptor recebe o feixe (estado “vazio” ou “presente”, depende de lógica); quando a peça ocupa a posição, ela interrompe o feixe e o receptor muda de estado. Essa mudança é clara e binária — ideal para decidir parar/continuar a linha.
    2. É o arranjo fotoelétrico mais confiável para presença/ausência porque a detecção depende da obstrução do feixe, não do quanto a peça reflete luz ou da sua cor.
    3. É rápido o suficiente para linhas de montagem de alta velocidade; tem resposta em microssegundos a milissegundos.
    4. Fácil de integrar: a saída digital do sensor conecta ao PLC ou sistema de segurança; no PLC se programa lógica simples: se receptor indicar “feixe interrompido” quando deveria haver peça, acionar alarme e saída de parada (ou o inverso conforme montagem).
    5. Em termos de instalação e manutenção: alinhamento é simples, e sensores industrializados têm carcaça metal/plástica com proteção IP adequada; há modelos com indicadores LED que facilitam a manutenção.
  • Observações práticas sobre lógica (como você implementaria na prova/na prática):
    • Defina claramente o que significa cada estado do sensor: por exemplo, monte para que “feixe interrompido = peça presente”. Então, se o objetivo é detectar ausência, o PLC monitora o contrário: se em um tempo de verificação o feixe não foi interrompido (ou seja, peça ausente), o PLC gera alarme e aciona parada.
    • Use um tempo de debounce/confirm (por exemplo, verificar por alguns ms) para evitar paradas por vibrações ou peças parcialmente passando.
    • Para segurança da máquina, use um circuito de parada com relé de segurança/safety relay se a parada for crítica (para garantir corte mesmo se PLC travar).

Passo 5

Casos especiais e alternativas (outras opções a considerar, explicado de forma simples):
  • Se as peças forem sempre metálicas e o espaço for muito curto (sem acesso ao lado oposto), um sensor indutivo pode ser a melhor escolha: robusto, insensível à sujeira, muito usado em indústria para detecção de peças metálicas.
  • Se as peças forem transparentes (vidro/plástico transparente) ou muito finas, sensores fotoelétricos difusos podem falhar; opções:
    • usar through-beam (melhor) ou retroreflexivo com polarização/filtragem para reduzir falsos sinais;
    • usar ultrassom se a superfície for complicada para sensores ópticos.
  • Se além de “presença/ausência” for necessário verificar orientação/posição mais finamente (por exemplo, detectar se a peça está virada corretamente), aí a solução ideal costuma ser visão (câmera) com processamento de imagem.
  • Se ambiente for muito sujo/óleo ou houver risco de sujeira cobrir o emissor/receptor, through-beam continua bom porque mesmo que um lado fique sujo, é geralmente mais fácil detectar e limpar; indutivo também é robusto contra sujeira.

Passo 6

Recomendações de instalação e ajustes práticos para garantir que o sensor funcione bem na prova/prática:
  • Escolher modelo industrial com grau de proteção adequado (por ex. IP67) se houver pulverização/poeira/óleo.
  • Ajustar sensibilidade e tempo de debounce no sensor/PLC.
  • Montar suportes ajustáveis para alinhar emissor e receptor com facilidade.
  • Testar com as diferentes variações reais das peças (tamanhos, cores, posições) para garantir ausência de falsos positivos/negativos.
  • Prever rotinas de manutenção: limpeza periódica e checagem de alinhamento; usar indicadores LED para facilitar diagnóstico.
  • Integrar a saída do sensor a um circuito de parada seguro: preferir uso de entradas de segurança do PLC ou safety relay conforme necessidade de segurança funcional.

Resposta

Sensor fotoelétrico do tipo barreira (through-beam).

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