SENSOR INDUCTIVO.
CONCEPTO.
Son sensores que se halla diseñados para detectar materiales metálicos ferrosos. En la industria se utilizan para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en una determinada zona.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
Estos sensores contienen un devanado interno (bobina), cuando una corriente circula por este genera un campo magnético, que contiene la dirección que nos muestra la figura con las flechas anaranjadas. Cuando algún metal es acercado a este campo magnético generado por el sensor, este es detectado.
El devanado, del sensor inductivo, induce corrientes de Foucault en el material por detectar, donde este genera un capo magnético que se opone al campo que es creado por la bobina del sensor, causando una reducción de inductancia en esta bobina. Después el oscilador genera nuevamente el campo magnético con su amplitud normal, donde es en este momento donde el circuito detector detecta el cambio de impedancia y envía una señal al amplificador de salida para que este restituya el estado de la salida del sensor.
Por ejemplo si el sensor tiene una configuración normal abierta, este activara la salida, cuando el metal a ser detectado ingresé a la zona de detección. Ocurre lo opuesto cuando este se halla en la posición normal cerrada. Estos cambios son evaluados por unidades externas tales como PLCss, relés, PCs.
En el funcionamiento de estos sensores se conoce a la histéresis, la diferencia entre la activación y desactivación, cuando el objeto metálico se acerca al sensor, este lo detecta a la distancia de detección o de sensado, cuando el objeto es alejado, el sensor no lo deja de detectar inmediatamente, si no cuando este alcanza la distancia de reset o distancia de restablecimiento.
DISTANCIA DE SENSADO.
Esta distancia se halla especificada en la hoja de datos del sensor, la cual está basada en un objeto de estándar con medidas de 1”x 1” de hierro dulce. Este valor variara (distancia de detección) si se quieren detectar otros materiales, como por ejemplo el acero y el aluminio.
DIAGRAMA CON SUS PARTES.
SENSOR BLINDADO
SENSOR NO BLINDADO
Los blindados tienen un agregado al núcleo y un blindaje metálico que limita el campo magnético al frente del sensor.
Los no blindados no tienen blindaje extra, resultando en un área de sensado mayor.
Los sensores blindados, al tener todo el cuerpo roscado son más resistentes a los golpes que los no blindados y además permiten el enrasado si bien su zona de muestreo se limita al frontal del sensor.
SENSOR DE INDUCCION INMUNIZADO.
Debido al principio de funcionamiento que el motor detecta a los elementos metálicos, los campos magnéticos, la presencia de campos magnéticos externos pueden provocar falsas detecciones o no detecciones, para evitarlo existen sensores inductivos, los cuales tienen una inmunidad contra estos casos. Estos sensores están fabricados sin núcleo de material ferromagnético, es decir que el núcleo es de aire, los cuales contienen dos bobinas en tándem o perpendiculares para trabajar con un diferencial eléctrico.
FORMA DE CONEXIÓN.
ESTADOS DE UN SENSOR INDUCTIVO
En función de la distancia entre el sensor y el objeto, el primero mantendrá una señal de salida (ver figura inferior):
1.- Objeto a detectar ausente:
• amplitud de oscilación al máximo, sobre el nivel de operación;
• la salida se mantiene inactiva (OFF).
2.- Objeto a detectar acercándose a la zona de detección:
• se producen corrientes de Foucault, por tanto hay una “transferencia de energía”;
• el circuito de detección detecta una disminución de la amplitud, la cual cae por debajo del nivel de operación;
• la salida es activada (ON).
3.- Objeto a detectar se retira de la zona de detección:
• eliminación de corrientes de Foucault;
• el circuito de detección detecta el incremento de la amplitud de oscilación;
• como la salida alcanza el nivel de operación, la misma se desactiva (OFF).
ESPECIFICACIONES A TENER EN CUENTA PARA LA SELECCIÓN Y MONTAJE.
•La superficie del objeto a detectar no debe ser menor que el diámetro del sensor de proximidad (preferentemente 2 veces más grande que el tamaño o diámetro del sensor). Si fuera menor que el 50% del diámetro del sensor, la distancia de detección disminuye sustancialmente.
•Debido a las limitaciones de los campos magnéticos, los sensores inductivos tienen una distancia de detección pequeña comparados con otros tipos de sensores. Esta distancia puede variar, en función del tipo de sensor inductivo, desde fracciones de milímetros hasta 40 mm en promedio.
•Para compensar el limitado rango de detección, existe una extensa variedad de formatos de sensores inductivos: cilíndricos, chatos, rectangulares, etc.
•Los sensores inductivos cilíndricos son los más usuales en las aplicaciones presentes en la industria.
•Posibilidad de montar los sensores tanto enrasados como no enrasados.
•Gracias a no poseer partes móviles los sensores de proximidad no sufren en exceso el desgaste.
•Gracias a las especiales consideraciones en el diseño, y al grado de protección IP67, muchos sensores inductivos pueden trabajar en ambientes adversos, con fluidos corrosivos, aceites, etc., sin perder operatividad.
SENSOR CAPACITIVO
CONCEPTO.
Esta clase de sensores detectan los materiales metales como no metálicos que al acercarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de conexión respecto a un determinado material, es mayor cuanto su constante dieléctrica sea elevada.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
Es importante tener en cuenta que los sensores capacitivos funcionan de manera inversa a los inductivos, es decir que a medida que el objetivos se va a acercan al sensor las oscilaciones del mismo aumentan hasta que llega a un límite que activa el circuito que dispara las alarmas.
Estos constan de una sonda que se encuentra situada en la cara posterior en donde se encuentra colocada una placa condensadora, y al aplicar una corriente al sensor por más mínima que sea, se produce una especie de campo electroestático cuya reacción se produce frente a los cambios de la capacitancia provocados por la presencia de un objeto cualquiera. En el caso de que el objeto se encuentre fuera del campo electroestático entonces el oscilador de los sensores capacitivos se encontrará inactivo, a medida que el objeto se va a acercando al sensor, éstos se activa.
Estos se hallan compuestos con algunas piezas que influyen en su funcionamiento, las cuales son el oscilador, que representa a la amplitud de oscilación variante según la distancia a la cual esté el objeto.
También tenemos el rectificador, cuya función es controvertir la señal alterna del oscilador de manera que la cercanía de un objeto a los sensores se verá traducida en una variación de la señal en la corriente constante; el potenciómetro el cual ayuda a que la señal de los sensores capacitivos pueda ajustarse con la finalidad de eliminar la detección de algunos medios, es decir que por ejemplo el nivel de un líquido puede llegar a medirse a través de las paredes de su recipiente. Por último, los sensores capacitivos cuentan con un circuito disparador en cual compara la señal proporcionada por el rectificador con la de un umbral que varía dependiendo de si los sensores capacitivos se encuentran activos o no.
APLICACIONES.
Se emplean para identificación de objetos, para funciones contadoras y para toda clase de controles de nivel de carga de materiales solidos o líquidos. Son utilizados en muchos dispositivos con pantalla táctil, ya que este percibe la pequeña diferencia de potencial entre la membrana de los dedos eléctricamente polarizados de una persona.
Detección de nivel
En esta aplicación, cuando un objeto (líquidos, granulados, metales, aislantes, etc.) penetra en el campo eléctrico que hay entre las placas sensor, varía el dieléctrico, variando consecuentemente el valor de capacitancia.
Sensor de humedad
El principio de funcionamiento de esta aplicación es similar a la anterior. En esta ocasión el dieléctrico, por ejemplo el aire, cambia su permisividad con respecto a la humedad del ambiente.
Detección de posición
Esta aplicación es básicamente un condensador variable, en el cual una de las placas es móvil, pudiendo de esta manera tener mayor o menor superficie efectiva entre las dos placas, variando también el valor de la capacitancia, y también puede ser usado en industrias químicas.
DIGRAMA CON SUS PARTES.
FORMA DE CONEXIÓN.
SENSOR FOTOELÉCTRICO
CONCEPTO.
Son dispositivos electrónicos que responden al cambio de intensidad de luz. Estos sensores contienen un componente emisor que genera la luz y un componente receptor que ve la luz generada por el emisor, donde este es su principio de funcionamiento.
PRINCIIO DE FUNCIONAMIENTO.
Esta clase de sensores incluyen en su funcionamiento un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación y formateo de la señal de salida. El principio básico de este sensor es transmitir una señal de luz, donde este la emite y la percibe. El sensor más común es el LDR es básicamente un resistor o resistor dependiente de la luz, este básicamente se basa en un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz. Principalmente las fuentes de luz son producidas por los conocidos LEDs, los cuales emiten una luz de color rojo o infrarrojo. La modulación de la fuente de luz provee el poder de sensado necesario para detectar confiablemente con esos bajos niveles de luz. Muchos de los sensores fotoeléctricos utilizan LEDs emisores de luz modulada y receptores fototransistores. Los LEDs, pueden estar “encendidos” y “apagados” (o modulados) con una frecuencia que normalmente ronda un kilohercio. Esta modulación del LEDs emisor hace que el amplificador del fototransistor receptor pueda ser “conmutado” a la frecuencia de la modulación, y que amplifique solamente la luz que se encuentre modulada como la que envía el emisor. La operación de los sensores que no poseen luz modulada está limitada a zonas donde el receptor no reciba luz ambiente y sólo reciba la luz del emisor. Un receptor modulado ignora la presencia de luz ambiente y responde únicamente a la fuente de luz modulada.
Los LEDs infrarrojos son los más efectivos y son, además, los que tiene el espectro que mejor trabajan con los fototransistores; es por tal motivo que son usados en muchas aplicaciones. Sin embargo, los sensores fotoeléctricos son también utilizados, para detectar contraste (detección de marcas) o color, y para esto se requiere que la luz sea visible.
TIPOS DE SENSORES FOTOELECTRICOS.
Barrera de luz.
Estos sensores están compuestos de dos partes, un componente el cual emite el haz de luz y otro que lo recibe. Este haz de luz establece un área de detección para los objetos, donde i este interrumpe el haz de luz es reconocido inmediatamente. Esta detección no se ve afectada por la textura, color u forma del objeto. Estos sensores operan de una manera precisa cuando el emisor y el receptor se encuentran alineados. Esto se debe a que la luz emitida siempre tiende a alejarse del centro de la trayectoria.
La luz solo tiene que atravesar la zona de trabajo tan sola una vez, los cuales cubren grandes distancias, que pueden alcanzar hasta los 60 metros. La instalación de este tipo de sensor se ve dificultada por que hay que colocar dos aparatos separados y con los ejes alineados de una manera muy precisa y de forma muy delicada.
En el montaje de este tipo de dispositivo hay que tener en cuenta la superficie de la zona que son reflectantes, cercanas a ellos. También hay que tener en cuenta las posibles interferencias mutuas, como por ejemplo los ambientes sucios y polvorientos, ya que esto puede afectar el lente del infrarrojo o LED.
Tipo reflexión sobre espejo.
Este dispositivo se basa más que todo en que la luz infrarroja viaje en línea recta, en el momento en que un objeto se interpone en el haz de luz rebota contra este y cambia de dirección permitiendo que la luz sea enviada al receptor y el elemento sea sensado, un objeto de color negro, ya que este absorbe la luz y el sensor no percibe los cambios. En este tipo de sensores el haz de luz recorre dos veces la distancia de detección, por lo tanto la distancia que estos consiguen de trabajo son medias, las cuales oscilan entre los 15 m de distancia. El espejo es fácil de instalar, ya que no necesita cableado hasta el mismo, donde solo hay que cablear el detector.
En el montaje de este tipo de sensor fotoeléctrico hay que tener muy en cuenta que no se halle una superficie refractante que pueda provocar problemas de detección. Esto se puede evitar haciendo que la reflexión del objeto no contenga la misma inclinación que el haz del detector.
Tipo reflexión sobre objeto.
Este tipo de sensor contiene una parte que sirve como emisor y otra como receptor, que se hallan en un solo cuerpo, donde el haz de luz se establece por medio de un reflector catadióptrico. El objeto es detectado cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente receptor es interrumpido. La venta de las barreras réflex es que el cableado se da en un solo lado. Existen dos tipo de fotocélulas de reflexión sobre objeto, las de reflexión difusa y las de reflexión definida.
• Reflexión difusa.
En este sensor el emisor lanza un haz de luz y estos se pierden en el espacio si no hay objeto, pero cuando se halla presencia del objeto, la superficie de este produce una reflexión que es difusa de la luz, donde parte de esta incide sobre el receptor y se cambia la señal de salida de la fotocelda.
• Reflexión definida.
Este tipo de sensor detecta la reflexión difusa, como los sensores de reflexión difusa, es decir que los rayos reflejados salen sin alguna trayectoria determinada. En las fotocélulas de reflexión definida la fuente de luz está a una distancia mayor que la distancia focal, por lo que el haz converge a un punto del eje óptico
Los sensores fotoeléctricos solo están compuestos de un emisor y de un receptor, los cuales se hallan montados en una misma carcasa, por lo tanto el montaje de estos es fácil y muy rápido.
DIGRAMA CON SUS PARTES.
FORMA DE CONEXIÓN.
FINALES DE CARRERA
CONCEPTO.
Son una clase de sensor de contacto, el cual puede ser eléctrico, mecánico, o neumáticos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como es el caso de una cinta transportadora, la cual tiene el objetivo de enviar una señal que pueda modificar el estado de un circuito. Este dispositivo contiene internamente interruptores normalmente abiertos, cerrados o conmutadores dependiendo de la acción que cumplan al ser accionados.
Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
Estos sensores tienen dos tipos de funcionamiento: modo positivo y modo negativo. En el modo positivo el sensor se activa cuando el elemento a controlar tiene una tara que hace que el eje se eleve y conecte el contacto móvil con el contacto NC. Cuando el muelle (resorte de presión) se rompe el sensor se queda desconectado. El modo negativo es la inversa del modo anterior, cuando el objeto controlado tiene un saliente que empuje el eje hacia abajo, forzando el resorte de copa y haciendo que se cierre el circuito. En este modo cuando el muelle falla y se rompe permanece activado.
CLASIFICACION.
Dentro de los dispositivos sensores de final de carrera existen varios modelos:
•Honeywell de seguridad: Este final de carrera está incorporado dentro de la gama GLS de la empresa Honeywell y se fabrica también en miniatura, tanto en metal como en plástico y madera, con tres conducciones metálicas muy compactas..
•Fin de carrera para entornos peligrosos: Se trata en concreto de un micro interruptor conmutador mono polar con una robusta carcasa de aluminio. Está cubierta ha sido diseñada para poder soportar explosiones internas y para poder enfriar los gases que la explosión genera en su interior. Este interruptor se acciona mediante un actuador de la palanca externo de rodillo que permite un ajuste de 360º.
•Set crews: Estos tipos de finales de carrera se utilizan para prevenir daños en el sensor provocados por el objeto sensado. Están compuestos por un cilindro roscado conteniendo un resorte con un objetivo de metal el cual es detectado por el sensor inductivo por lo que puede soportar impactos de hasta 20 N sin sufrir daños.
Los Interruptores Final de Carrera, se componen normalmente de una caja, un elemento de contacto (cámara de contacto) y un dispositivo mecánico de accionamiento.
La utilización de la caja, permite aumentar el grado de protección contra la suciedad, el polvo, objetos extraños, humedad, etc., que podrían condicionar el buen funcionamiento de los contactos eléctricos, y también permite proteger eficazmente los terminales de conexionado, que están sometidos a tensión, evitando así una eventual (pero posible) descarga a los operarios que manejan la máquina.
DIGRAMA CON SUS PARTES.
