Diagrama de fiação do sensor fotoelétrico: sensores de 3 fios, 4 fios e de feixe direto

Se você já ficou diante de uma máquina com um sensor fotoelétrico inoperante, segurando uma peça de reposição com mais fios do que a antiga, este guia é para você. A fiação dos sensores fotoelétricos parece intimidadora porque as mesmas três ou quatro cores de fios escondem comportamentos muito diferentes, dependendo da estrutura de detecção. Vamos percorrer o diagrama de fiação, desde a conexão mais simples de três fios até os pares de sensores de feixe direto que confundem todo mundo. Depois, há a lógica “luz ligada/escuro ligado”: ela determina se o seu sensor funciona normalmente ou ao contrário.

Noções básicas sobre a fiação de sensores fotoelétricos: marrom, azul, preto

Um sensor fotoelétrico (fotocélula) detecta um objeto sem tocá-lo: um emissor envia luz, um receptor a capta e a diferença indica ao sensor se há algo ali. Em um quadro de controle, isso se traduz em uma conexão simples de três fios na maioria das unidades de corrente contínua:

• Brown (BN): alimentação positiva, conectada a +12–24 V CC
• Azul (BU): alimentação negativa, conectada a 0 V (comum de CC)
• Preto (BK): saída de comutação, conectada à entrada do PLC ou à sua carga

Essa convenção de cores segue a norma IEC/EN 60947-5-2, utilizada em sensores industriais de corrente contínua (Pepperl+Fuchs, base de conhecimento sobre conexões conforme a norma EN 60947-5-2). O fio preto é a parte funcional: trata-se de uma saída de transistor que ou fornece +24 V (PNP, “sourcing”) ou puxa a entrada para 0 V (NPN, “sinking”). Memória de uma linha: O PNP fornece o sinal positivo, enquanto o NPN conduz para o sinal negativo. Conecte a alimentação ao sensor, conecte o fio preto à entrada do seu PLC ou à bobina do relé, e o circuito estará completo.

Um esclarecimento rápido antes de prosseguirmos, pois isso confunde quase todo mundo que acessa esta página: o fotocélula Um poste de luz que funciona do anoitecer ao amanhecer é algo totalmente diferente. Esse dispositivo detecta o nível de luz ambiente para acender a iluminação de 120/240 V à noite. Ele não possui o conceito de “objeto”, e sua fiação é a da rede elétrica. Este artigo aborda o sensor fotoelétrico de baixa tensão que detecta peças, embalagens e paletes. Função diferente, fiação diferente.

Três estruturas de detecção: analise a máquina antes de conectar qualquer fio

Antes de tocar em qualquer fio, identifique com qual das três estruturas fotoelétricas você está lidando. Elas são conectadas de maneiras diferentes, e dizer que “elas parecem semelhantes” é o que leva a erros que custam caro.

Existem variantes menos comuns, incluindo sensores retrorrefletivos polarizados, difusos com supressão de fundo, cabeçotes de fibra óptica, sensores a laser e sensores de marcação colorida. Todos eles derivam dessas três estruturas, e as questões relacionadas à fiação permanecem as mesmas.

A maneira mais rápida de classificar uma instalação desconhecida é fazer três perguntas, respondidas diretamente na máquina:

1. Uma cabeça ou duas? Duas unidades posicionadas uma de frente para a outra indicam um sistema de feixe direto. Observe que o emissor e o receptor estão dois números de peça distintos. Anote os dois.
2. Tem algum refletor? “Sim” significa retrorrefletivo. “Sem refletor e com uma cabeça” significa difuso.
3. Onde está o número da peça? Geralmente está gravado no corpo. Em um par de vigas passantes, ambas as metades possuem seu próprio número, e nem sempre eles coincidem.

Faça essas três perguntas ao telefone, no painel de controle ou na prateleira de peças de reposição, e você já terá evitado o erro mais comum ao fazer pedidos nessa categoria: comprar a peça errada estrutura, por exemplo, um difusor para substituir metade de um par de lâmpadas de feixe direto.

Fiação por estrutura: qual unidade transporta a saída?

Feixe de passagem: o emissor é apenas uma fonte de luz — o receptor é que realiza a comutação

Eis o fato que resolve a maioria dos problemas de fiação com passagem de feixe e que você deve lembrar de todo este artigo:

Em um sensor de feixe de passagem, a saída está sempre localizada no receptor: o emissor não passa de uma fonte de luz, e as duas metades possuem números de peça diferentes.

Conecte primeiro o emissor: o fio marrom ao +V e o azul ao 0 V. Geralmente, são esses os únicos fios, já que muitos emissores são dispositivos de dois fios. Em seguida, conecte o receptor: o fio marrom ao +V, o azul ao 0 V e o fio preto (saída) à entrada do seu PLC ou à carga (RealPars, instalação elétrica e configuração do sensor fotoelétrico). Se você ligar o emissor e o receptor, mas não receber nenhum sinal, as causas mais prováveis são: o fio preto foi conectado ao emissor (não há nada para ligar ali), o par não está alinhado ou o tipo de saída não corresponde à sua entrada, o que abordaremos em breve. Ambas as unidades precisam de alimentação; apenas o receptor é ligado.

Sensores de cabeça única e o quarto fio: qual é a função do “branco”

As cabeças retrorrefletivas e difusas são unidades únicas, portanto seguem a estrutura simples de três fios descrita acima. As complicações começam quando há um quarto fio. Três maneiras pelas quais os fabricantes o utilizam e o que cada uma delas significa para você:

Duas observações práticas aqui. Primeiro: quando um fio do seletor “claro ligado/escuro ligado” é deixado sem terminação, o sensor ainda funciona, no modo padrão do fabricante. As configurações padrão variam, portanto, nunca presuma nada: verifique a seção da ficha técnica que diz “diagrama de conexão” e, se o diagrama não estiver claro (o que costuma acontecer), consulte o fornecedor antes de colocar a máquina em operação. Segundo: alguns sensores apresentam as siglas NO/NC no corpo, enquanto a ficha técnica utiliza os termos “light-on” e “dark-on”. A etiqueta impressa refere-se ao estado sem alimentação e confunde mais pessoas do que ajuda. Confie no diagrama de conexão da ficha técnica, não na serigrafia.

Mais uma coisa que vale a pena verificar na troca: sensores de desconexão rápida (M8/M12). O conector pode parecer idêntico, mas as funções dos pinos são definidas pelo fabricante. Uma unidade em que “pino 4 = saída” não funcionará em um cabo configurado para “pino 2 = saída”. Ao encomendar um sensor de desconexão rápida, a disposição dos pinos deve corresponder ao cabo que já está instalado na máquina.

Light-On x Dark-On: Qual lógica de saída sua aplicação precisa?

Você conectou todos os fios corretamente, a alimentação está ligada e o sensor ainda assim faz o oposto do que a máquina precisa. O funcionamento “claro ligado/escuro ligado” é o assunto mais confuso na instalação de sensores fotoelétricos, e aquele em que até mesmo os especialistas se contradizem.

O que “light-on” e “dark-on” realmente significam (e por que “NO/NC” confunde as pessoas)

As definições físicas são simples: um luz acesa a saída é ativada quando o receptor detecta luz suficiente; a escuro-sobre a saída é ativada quando o feixe é bloqueado ou o receptor fica escuro (control.com, o que significam “light-on” e “dark-on”). O problema começa quando as pessoas traduzem isso para a linguagem “normalmente aberto/normalmente fechado” dos interruptores mecânicos. O blog de um grande fabricante responde à pergunta “a luz acesa é o mesmo que NO?” com “a resposta curta é sim” e, em seguida, classifica o sensor de feixe direto como “normalmente fechado” e o sensor difuso como “normalmente aberto” (Balluff, noções básicas sobre sensores fotoelétricos: ativação por luz ou ativação por escuridão), enquanto o próprio guia da Omron define a detecção difusa típica de presença como “luz acesa” (Omron, termos relacionados a sensores fotoelétricos). Duas fontes confiáveis, duas traduções diferentes.

Aqui está a resolução. NO/NC é definido a partir de um estado de repouso, mas o estado de repouso de um fotocélula depende de sua estrutura. Um receptor de feixe direto fica iluminado quando não há nada no feixe; um receptor difuso fica no escuro. Então, esqueça a tradução e faça, em vez disso, uma pergunta: Qual deve ser o resultado quando o objeto ESTIVER presente? Então, deixe que a estrutura indique qual modo é o mais adequado para isso.

Escolha com base na estrutura: a tabela de inversão e a direção à prova de falhas

Leia essa tabela duas vezes, porque é nela que estão os erros: a mesma exigência de “ligar quando a peça chegar” significa escuro-sobre em um par de sensores de feixe de passagem e luz acesa em um cabeçote difuso. Se a lógica estiver incorreta, o sinal de “peça presente” se transformará em “peça ausente”. A máquina apresentará falhas, alimentará em excesso ou, pior ainda, de maneiras que se assemelham a falhas na fiação.

Se você já comprou um sensor com saída selecionável ou complementar, isso pode ser corrigido no terminal: reconecte o fio branco ou mude o fio de sinal para a saída complementar. Não é preciso comprar nada novo. E se você estiver substituindo um sensor antigo, observe o antigo durante um ciclo completo e anote se a saída fica ligada com a peça presente ou ausente. Essa observação vale mais do que qualquer etiqueta.

Como escolher a entrada certa para o seu PLC — e encomendar uma peça de reposição que funcione logo de primeira

Os fotocélulas DC são encomendadas nas versões PNP ou NPN e, na maioria dos casos, essa escolha é definida de fábrica. Não há chave de seleção no local, portanto, verifique qual saída sua entrada requer antes de fazer o pedido. Veja a seguir o teste de campo que leva trinta segundos:

1. Conecte diretamente a entrada do PLC em teste a +24 V. Se a entrada for ativada, a placa está atuando como fonte: ela requer uma PNP sensor.
2. Se isso não funcionar, conecte a entrada diretamente a 0 V. Se ela ligar agora, a placa está em modo de dissipação: ela precisa de um NPN sensor.

Então tenha em mente o seguinte: um sensor NPN acionando uma entrada de polarização “pode ser feito para funcionar” com um resistor pull-up ou um relé intermediário. Os relés funcionam como adaptadores, mas isso é uma solução improvisada com um custo real: um componente extra por canal, resposta mais lenta e um contato para manutenção. É uma medida para colocar a linha em funcionamento, não um projeto. A solução correta é solicitar a polaridade adequada, e é por isso que seu pedido precisa ser específico. Ao substituir um sensor fotoelétrico, entregue esta lista de verificação ao fornecedor. Cada linha corresponde a algo que você pode identificar na unidade antiga:

Se a etiqueta da unidade antiga estiver desgastada, siga a lista de verificação na ordem inversa com um fornecedor que possa identificar o modelo com base no contexto da máquina (montagem, faixa de operação e comportamento), em vez de tentar adivinhar a partir de uma foto.

A fiação parece estar correta, mas o sensor ainda não funciona? Solicitação de diagnóstico em campo

Quando um sensor fotoelétrico recém-instalado apresentar mau funcionamento, faça o diagnóstico seguindo esta ordem. Isso evita que você perca horas tentando resolver problemas sem causa aparente:

Ainda não funciona depois de tentar as três opções? Meça a tensão no fio de saída em relação a 0 V enquanto interrompe o feixe: se a tensão não mudar, o problema está no sensor ou em sua alimentação; se mudar, mas o PLC não detectar, o problema está entre a saída e a entrada. Essa distinção indica em qual lado do fio está o problema.

O que a demanda por reposição significa para distribuidores e revendedores

Tudo o que foi mencionado acima — a identificação da estrutura, a regra do receptor, a tabela de conversão — é o que diferencia um distribuidor que recebe ligações telefônicas daquele que recebe pedidos. Seus clientes descrevem os sensores fotoelétricos da maneira como os veem: “aquele com duas cabeças”, “aquele com o refletor”, “aquele de cabeça única que detecta as garrafas”. Essas descrições correspondem, uma a uma, às três estruturas apresentadas neste guia. É por isso que as três perguntas de identificação também funcionam como um roteiro de atendimento ao cliente, e é por isso que um revendedor capaz de respondê-las em uma única ligação conquista a fidelidade dos clientes.

Essa mesma estrutura de análise otimiza o estoque e a cotação. Armazene os pares de sensores de feixe direto como pares, pois emissores e receptores apresentam falhas e são vendidos juntos. Prefira unidades com lógica selecionável ou complementar onde for adequado: um único SKU cobre, então, tanto a demanda do tipo “luz ligada” quanto a do tipo “escuro ligado”. Faça o orçamento de cada pedido com a lista de verificação de seis campos: estrutura, polaridade, lógica, alimentação/fiação, alcance e ambiente. Em fotocélulas, uma polaridade errada ou uma lógica invertida resulta em uma devolução do tipo “recebido, mas não funciona”, e é nas devoluções que a margem de lucro vai por água abaixo. Nada disso é complicado: é o diagrama de fiação que você já conhece, interpretado como política de estoque.

Se você estiver substituindo fotocélulas e quiser verificar as especificações antes de tomar uma decisão — seja em relação à estrutura, ao tipo de saída, ao modo de acionamento (luz ou escuridão) ou à configuração dos pinos —, envie os detalhes da unidade antiga para a equipe de seleção da OMCH. Nós comparamos essas informações com os desenhos e as fichas técnicas de nosso catálogo de automação, que abrange mais de 30 categorias, e confirmaremos o funcionamento das amostras em sua máquina antes de você fazer o pedido em grande quantidade.

Referências

1. Pepperl+Fuchs. “Sensores indutivos – Conexões elétricas: cores dos fios e configuração dos conectores de acordo com a norma EN 60947-5-2.”
2. Omron Industrial Automation. “Sensores fotoelétricos – Explicação dos termos (Light-ON / Dark-ON).”
3. Balluff. “Noções básicas sobre sensores fotoelétricos – Light-On ou Dark-On.” Junho de 2024.
4. RealPars. “Fiação, configuração e solução de problemas de sensores fotoelétricos.”
5. control.com. “O que significam Light-On e Dark-On para sensores fotoelétricos?” Janeiro de 2025.
6. Interruptores sensoriais OMCH – Linha de produtos fotoelétricos e de proximidade
7. Seleção de produtos OMCH – Correspondência com base em especificações e desenhos
8. Contato do OMCH
9. OMCH – Componentes de automação industrial