SENSORES UTILIZADOS EN LA NEUMÁTICA Y HIDRÁULICA INTRODUCCIÓN En un sistema de control automatico el sensor es el elemneto que cierra el lazo de control y tiene como tarea captar, del proceso o maquina sobre la que se ejerce control, la informacion de como se esta comportando o realizando el trabajo. Esta informacion es transmitida al controlador o dispositivo que la usara para tomar la accion de control correspondiente. Los sensores son meramente transductores que convierten un fenómeno físico en señales eléctricas que un micro puede leer, esto puede hacerse por medio de un conv conver erti tido dorr anal analó óic ico o dii diita tall ! "#$ %, se car cara a un valo valorr de un puer puerto to de entrada&salida entrada&salida ó se usa una interrupción e'terna( e'terna( com)nmente se necesita aluna interface electrónica entre el sensor y la computadora ! o micro % para acondicionar y&o amplificar la señal.
SENSORES *n sensor es un dispositivo para detectar y señalar una condición de cambio. $on +recuencia, una condición de cambio, se trata de la presencia o ausencia de un objeto o material !detección discreta%. ambién puede ser una cantidad capaz de medirse, como un cambio de distancia, tamaño o color !detección analóica%. analóica%. Los sensore sensores s posibil posibilitan itan la comunic comunicació ación n entre entre el mundo mundo físico físico y los sistemas sistemas de medi medici ción ón y&o de cont contro rol, l, tant tanto o eléc eléctr tric icos os como como elec electr trón ónic icos os,, util utiliz iz-n -ndo dose se e'ten e'tensiv sivame ament nte e en todo todo tipo tipo de proce proceso sos s indu indust stria riales les y no indus industri triale ales s para para propósitos de monitoreo, medición, control y procesamiento.
Sensores Inductivos Los sensore sensores s inductiv inductivos os tienen tienen una distanci distancia a m-'ima m-'ima de acciona accionamien miento, to, que depende en ran medida del -rea de la cabeza sensora !bobina o electrodo%, por ello a mayor di-metro, mayor distancia m-'ima( en relación a la distancia real de accionamiento n depender- de la temperatura ambiente y de la tensión nominal y se sit)a dentro del /&0 123 de la distancia nominal n. Los sensores inductivos poseen una zona activa pró'ima a la sección e'trema del inductor, que est- estandarizada por normas para distintos metales. Esta zona activa define la distancia m-'ima de captación captación o conmutación conmutación n. La distancia )til de trabajo suele tomarse como de un 423 de la de captación5 u 62.4 ' n. La técnica actual permite tener un alcance de hasta unos 122 mm en acero. El alcance real debe tomarse en cuenta, cuando se emplea el mismo sensor en otros materiales. Ejemplo5 7ara el "cero 8no'idable debe considerarse un 923 de factor de corrección, para el "luminio un :2 3 y para el cobre un ;<3.
La distancia de operación también depende si el sensor es blindado o no. Los sensores blindados est-n construidos con un anillo de protección alrededor del n)cleo. Este tipo de sensor concentra el campo electromanético en la parte delantera de la cara frontal del del sensor. En los sensores inductivos no blindados no e'iste el anillo met-lico alrededor, por lo tanto, el campo no est- concentrado sobre la parte delantera del sensor, estas confiuraciones permiten un <23 m-s de rano de sensado que en un sensor blindado del mismo tamaño.
Sensores Capacitivos Los sensores capacitivos al iual que los inductivos tienen una distancia m-'ima de accionamiento, que depende en ran medida del -rea de la cabeza sensora !bobina o electrodo%, por ello a mayor di-metro, mayor distancia m-'ima.
Zona activa 7oseen una zona activa pró'ima a la sección e'trema similar a los inductivos, que define la distancia m-'ima de captación o conmutación m. La distancia )til de trabajo suele tomarse como de un 423 de la de captación5
Objeto Patrn Las distancias sensoras de los sensores capacitivos son especificadas por el accionador met-lico, con lado iual a : veces la distancia sensora para los modelos embutidos !en la ran mayoría%, y en alunos pocos casos de sensores capacitivos embutidos se utiliza el lado cuadrado iual al di-metro del sensor.
Sen!ore! "otoe#$ctrico! En los sensores fotoeléctricos la distancia nominal de detección varía de acuerdo al sensor5 a% Sen!ore! %e &arrera. $uando e'iste un receptor y un emisor apuntados uno al otro. iene este método el m-s alto rano de detección !hasta unos =2 m%. b% Sen!ore! Re'#e() $uando la luz es reflejada por un reflector especial cuya particularidad es que devuelve la luz en el mismo -nulo que la recibe !4 m de alcance%. c% Sen!ore! A*to Re'#e(. $uando el emisor tiene un lente que polariza la luz en un sentido y el receptor otro que la recibe mediante un lente con polarización a 42 > del primero. $on esto, el control no responde a objetos muy brillosos que pueden reflejar la señal emitida !
estereoscópicamente acoplados, evitando con ello interferencia del fondo !:.< m de alcance%. e% Sen!ore! %e %eteccin %i'*!a. 8uales a los anteriores pero los lentes son diverentes, y se usan para detectar objetos muy pró'imos !1.< m de alcance%. f% Sen!ore! %e "ibra Ó+tica. En este tipo, el emisor y receptor est-n interconstruídos en una caja que puede estar a varios metros del objeto a sensar. 7ara la detección emplean los cables de fibra óptica por donde circulan los haces de luz emitido y recibido. La mayor ventaja de estos sensores es el pequeño volumen o espacio ocupado en el -rea de detección.
A#cance No,ina# -Sn. Es la distancia m-'ima aconsejada que debe haber entre el emisor y el receptor, emisor y reflector o emisor y objeto para arantizar la detección. El alcance nominal es el indicado en los cat-loos del producto y sirve de base de comparación entre los distintos dispositivos.
A#cance %e trabajo -Sa. Es la distancia hasta la cual la detección est- aseurada y toma en cuenta los factores ambientales !polvo, humo, etc.% y un maren de seuridad. Este alcance es siempre menor que el alcance nominal.
Sensores Ultrasónicos Zona Ciega Los sensores ultrasónicos tienen una zona ciea inherente ubicada en la cara de #etección. El tamaño de la zona ciea depende de la frecuencia del transductor. Los objetos ubicados dentro de la zona ciea no se pueden detectar de manera confiable.
La técnica actual permite la fabricación de estos sensores con un rango de detección desde 100 mm hasta unos 6000 mm con una exactitud de 0.05%.
Consideraciones sobre el objeto e deben tener en cuenta ciertas características de los objetos cuando se usan sensores ultrasónicos. Estas incluyen la forma, el material, la temperatura, el tamaño y la posición del objeto, ya que de ellas dependen que éste devuelva el eco m-s fuerte posible. La forma ideal del objeto es una superficie lisa y plana. ambién pueden detectarse objetos redondos o disparejos pero se reducir-n las distancias de detección y&o los voltajes de salida analóica. Los materiales suaves tales como telas o caucho esponjoso son difíciles de detectar por la tecnoloía ultrasónica difusa porque no refleja el sonido adecuadamente.
Finales de carrera Los limit s?tches, también llamados finales de carrera, son sensores neum-ticos que se utilizan para determinar la presencia, ausencia, paso y posicionamiento de un objeto, transformando un movimiento mec-nico en una señal eléctrica. En un comienzo se les utilizaba para definir el final del recorrido de un objeto.
Principio de Funcionamiento: El movimiento mec-nico en forma de leva o empujador act)a sobre la palanca o pistón de accionamiento del interruptor de posición haciendo abrir o cerrar un contacto eléctrico del interruptor. Esta señal eléctrica se utiliza para posicionar, contar, parar o iniciar una secuencia @perativa al actuar sobre los elementos de control de la m-quina.
Construcción:
Aplicaciones: "pertura y cierre de puertas, sistemas de cinta transportadora, conteo y detección de piezas, m-quinas de transferencia, fosas y taladros, entre otras.
SENS!ES "A#N$%ICS Los sensores manéticos también se denominan relés tipo AreedB, son utilizados en cilindros neum-ticos para detectar la posición de final de carrera a través del v-stao del cilindro.
Principio de Funcionamiento: Los sensores manéticos constan de un sistema de contactos cuyo accionamiento Cendr- ocasionado por la aparición de un campo manético. Los contactos se cerrar-n bajo la influencia de un campo manético provocado por un dispositivo imantado alojado en el objeto a detectar, en los cilindros neum-ticos el im-n permanente va interado en el émbolo, estos cuando el campo manético se
acerca al sensor, estos transmiten una señal eléctrica o neum-tica a los controles, electro v-lvulas o elementos de conmutación neum-ticos.
Construcción:
Aplicaciones: "utomatismos, acondicionamiento, control de cadenas transportadoras.
SENS!ES IN&UC%I'S Los sensores de pro'imidad inductivos son detectores de posición electrónicos, que dan una señal de salida sin contacto mec-nico directo, estos sensores detectan todo tipo de objetos met-licos.
PRINCIPIO DE "UNCIONAMIENTO $onsiste en una bobina cuya frecuencia de oscilación cambia al ser apro'imado un objeto met-lico a su superficie a'ial. Esta frecuencia es empleada en un circuito electrónico para conectar o desconectar un tiristor y con ello, lo que este conectado al mismo, de forma diital !@D0@++% o, analóicamente. i el objeto met-lico se aparta de la bobina, la oscilación vuelve a empezar y el mecanismo recupera su estado oriinal.
Construcción:
Aplicaciones:
Estos sensores se utilizan en las condiciones de trabajo m-s difíciles donde hay presente aceites, líquidos, polvos y vibraciones, entre alunas que se mencionan est-n5 herramientas, m-quinas te'tiles, líneas transportadoras, sistema de transporte, equipos de empaquetado y paletizado, industria automotriz, etc.
SENS!ES CAPACI%I'S Los sensores capacitivos aunque también detectan materiales conductores, est-n especialmente indicados para la detección de materiales aislantes, tales como papel, pl-stico, madera, etc.
Principio de (uncionamiento: $onsta de una sonda situada en la parte posterior de la cara del sensor el cual es una placa condensadora. "l aplicar corriente al sensor, se enera un campo electrost-tico que reacciona a los cambios de la capacitancia causados por la presencia de un objeto. $uando el objeto se encuentra fuera del campo electrost-tico, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el objeto se apro'ima, se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre éste y la sonda capacitiva. $uando la capacitancia alcanza un límite especificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el circuito de encendido y apaado.
Construcción:
A+#icacione! #etección de nivel de aceite, aua, 7C$, colorantes, harina, az)car, leche en polvo, posicionamiento de cintas transportadoras, detección de bobinas de papel, conteo de piezas met-licas y no met-licas, entre otros.
SENS!ES F%E)$C%!ICS
Los sensores fotoeléctricos u ópticos, tienen como función principal la detección de todo tipo de objetos independientemente de la distancia, ellos son eneralmente utilizados como detectores de posición.
P!INCIPI &E FUNCINA"IEN% Est- basado en la eneración de un haz luminoso por parte de un fotoemisor, que se proyecta bien sobre un dispositivo reflectante. La interrupción o refle'ión del haz por parte del objeto a detectar, provoca el cambio de estado de la salida de la fotocélula.
Construcción:
Aplicaciones: Detección de piezas detección de ni!el detección de ob"etos pe#ue$os conteo de piezas detección de ob"etos brillantes detección de ob"etos oscuros detección de personas.
Sistema de *arrera:
Sistema !e+e,:
Sistema Autore+e,:
Sistema de -bra optica:
SENS!ES U)%!AS.NICS Los sensores ultrasónicos tienen como función principal la detección de objetos a través de la emisión y refle'ión de ondas ac)sticas.
P!INCIPI &E FUNCINA"IEN% +uncionan iual que el sistema de sonar usado por los submarinos. Emiten un pulso ultrasónico contra el objeto a sensar y, al detectar el pulso reflejando, se par un contador de tiempo que inicio su conteo al emitir el pulso. Este tiempo es referido a distancia y de acuerdo con los par-metros eleidos de respuesta !Aset pointB% con ello manda una señal eléctrica diital o analóica.
Construcción:
A+#icacione!/ 8nstalaciones de almacenamiento, sistema de transporte, industria de la alimentación, procesos de metales, procesos de vidrio, procesos de pl-sticos, supervisión de materiales a ranel.
