Lab 03 Grupo 03B

INST INSTRU RUME MENT NTAC ACII N INDU INDUST STRI RIAL AL CODIGO: AA3070

LABORATORIO N° 03 SENSORES INDUCTIVOS - CAPACITIVOS

“

1.- Nuñez Zarzuri, Vitcenzo 2.- Pereyra Barreto, Barreto, Gonzalo Gonzalo Alumnos: 3.- Pachacama Álvarez, Angel 4.-Quispe Quispe, Iván Grupo

:

Semestre

:

Fecha de entrega

:

B III 13 10

Ing. Oscar Alva Sánchez 18 Hora:

1:06 a.m.

Nota:

”

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Nro. DD-106 Página 1 / 13

Tema :

Sensores Inductivos Capacitivos Nota:

App./Nom.:

I.   

03

MATERIAL Y EQUIPOS: EQUIPOS: 

Sensores inductivos capacitivos.



Multímetro digital. Actuadores

DESCRIPCIÓN DE LA TAREA: 1. 2. 3. 4.

IV.

Lab. Nº

Comprobar la respuesta de los sensores de proximidad inductivos. Comprobar la respuesta de los los sensores sensores de proximidad capacitivos. Identificar y explicar las características de los sensores de proximidad. Reconocer las marcas y tipos de de cada instrumento. instrumento.



III.

Fecha:

OBJETIVOS: 

II.

Grupo

Tomar los datos de placa de los instrumentos. Investigar cada uno de los equipos, sensores y actuadores Reconocimiento de los equipos con lo que se trabaja en instrumentación y control Presentación de informe digital en forma grupal, anexo (incluir las hojas técnicas de los instrumentos usados en el laboratorio).

INFORMACION TEORICA

SENSORES INDUCTIVOS Los sensores de proximidad inductivos incorporan una bobina electromagnética la cual es usada para detectar la presencia de un objeto metálico conductor. Este tipo de sensor ignora objetos no metálicos.

Componentes de un sensor inductivo



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03

Principio de funcionamiento: Cuando un objeto metálico entra en campo, circulan corrientes de eddy dentro del objetivo

Esto aumenta la carga en el sensor, disminuyendo la amplitud del campo electromagnético. El circuito de disparo monitorea la amplitud del oscilador y a un nivel predeterminado, conmuta el estado de la salida del sensor. Conforme el objetivo se aleja del sensor, la amplitud del oscilador aumenta. A un nivel predeterminado, el circuito de disparo conmuta el estado de salida del sensor de nuevo a su condición normal.

SENSORES CAPACITIVOS: Los sensores capacitivos funcionan de manera opuesta a los inductivos, a medida que el objetivo se acerca al sensor capacitivo las oscilaciones aumentan hasta llegar a un nivel limite lo que activa el circuito Disparador que a su vez cambia el estado del switch.

Principio de funcionamiento: Consta de una sonda situada en la parte posterior de la cara del sensor el cual es una placa condensadora. Al aplicar corriente al sensor, se genera un campo electrostático que reacciona a los cambios de la capacitancia causados por la presencia de un objeto. Cuando el objeto se encuentra fuera del campo electrostático, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el objeto se aproxima, se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre éste y la sonda capacitiva. Cuando la capacitancia alcanza un límite espec ificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el circuito de encendido y apagado.



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

¡Atención Riesgo Eléctrico! ASEGURECE DE LOS NIVELES DE VOLTAJE Y TIPO DE SENSOR

03



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03

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Tema :


V.

App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03

DESARROLLO

1. Utilizando simbología eléctrica, esquematice la conexión adecuada para activar una lámpara con cada uno de los siguientes dispositivos. Determine la compatibilidad de los elementos.

SENSOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO

BN BK

LAMPARA

BU

SENSOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO

BN

BK LAMPARA

BU

La compatibilidad entre ambos sensores es que tanto el sensor inductivo como capacitivo detectan materiales metálicos, aparte la otra compatibilidad de ambos sensores es que detectan los materiales a distancias casi simi lares (iguales).

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Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

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2. Con ayuda de una mesa de medición, determine la distancia de maniobra relativa “Sr” de cada sensor de proximidad, en función al material detectado. Se recomienda tomar cuatro mediciones utilizando las hojas auxiliares y determinar el valor promedio para “Sr” y para “S DESACT”. Deduzca la Histéresis a partir de estos valores. Destine las mediciones en las siguiente tabla:

INDUCTIVO MATERIAL

DISTANCIA

CAPACITIVO HISTÉRESIS

SDESACT

Sr

Acer o St-37

5 mm

4 mm

Acer o Espec.

5 mm

Latón

DISTANCIA

HISTÉRESIS

SDESACT

Sr

1 mm

42 mm

20 mm

22 mm

4 mm

1 mm

40 mm

20 mm

20 mm

6 mm

5 mm

1 mm

40 mm

20 mm

20 mm

6 mm

4 mm

2 mm

41 mm

20 mm

21 mm

Cobre

5 mm

4 mm

1 mm

43 mm

20 mm

23 mm

Cartón

0 mm

0 mm

0 mm

31 mm

9 mm

22 mm

Goma

0 mm

0 mm

0 mm

40 mm

19 mm

21 mm

Plástico

0 mm

0 mm

0 mm

30 mm

6 mm

24 mm

Vidrio

0 mm

0 mm

0 mm

39 mm

10 mm

29 mm

Bot. c/agua

0 mm

0 mm

0 mm

41 mm

18 mm

23 mm

Alu mini o

3. Haga un diagrama de barras dobles para comparar la distancia de maniobra “Sr” de los sensores de proximidad inductivo y capacitivo en función a cada uno de los diferentes materiales. Utilice color azul para el sensor binario de proximidad de tipo inductivo y rojo para el de tipo capacitivo.

Distancia de maniobra "Sr" 25

S O R T 20 E M I L I 15 M N E A10 I C N A 5 T S I D

0

Acero St-37

Acero Esp.

Latón

Aluminio

MATERIALES INDUCTIVO Distancia Sr

CAPACITIVO Distancia Sr

Cobre

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Tema :


Grupo

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

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ANEXO: “Tabla 1”

4.

Haga un diagrama de barras dobles para comparar la histéresis de los sensores de proximidad inductivo y capacitivo en función a cada uno de los diferentes materiales. Utilice color azul para el sensor binario de proximidad de tipo inductivo y rojo para el de tipo capacitivo.

Histéresis 25

S O R T 20 E M I L I 15 M N E S 10 I S E R É 5 T S I H

0

Acero St-37

Acero Esp.

Latón

Aluminio

MATERIALES INDUCTIVO Histéresis

CAPACITIVO Histéresis

Cobre

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Tema :


App./Nom.:

ANEXO: “Tabla

5.

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Lab. Nº

03

2”

Haga un diagrama de barras simple para comparar la distancia de maniobra “Sr” del sensor de proximidad capacitivo, en función a cada uno de los diferentes materiales dieléctricos.

Distancia de maniobra "Sr" -Sensor Capacitivo 20 S 18 O R 16 T E 14 M I L I 12 M N10 E 8 A I C 6 N A 4 T S I D 2

0 Cartón

Goma

Plástico

MATERIALES

Vidrio

Botella c/agua



Tema :


App./Nom.:

ANEXO: “Tabla

VI.

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03

3”

CUESTIONARIO

1) ¿Qué tipo de materiales detecta un sensor de proximidad de tipo inductivo? ¿Qué relación tiene la naturaleza ferromagnética del material respecto a la distancia de maniobra relativa sr ? Los materiales que detecta un sensor inductivo son solo materiales ferrosos y tiene diversas aplicacion es en la industri a. La relación que se tiene es inversamente propo rcio nal, esto es porque en la hoja de datos del sensor inducti vo nos indica que está tomando como muestra un objeto estándar con medidas de 1x1 de hierro dulce, por tanto este valor que se tiene del sensor variará ligeramente si se desean detectar otro tipo de metales, y en caso del aluminio se tendrá que acercar al sensor. Por tanto mientras el material sea diferente al hierro se deberá reducir la distancia para que lo detecte, por tanto es inversamente proporcional.

2) ¿Qué tipo de materiales detecta un sensor de proximidad de tipo capacitivo? ¿Qué relación tiene la constante dieléctrica del material respecto a la distancia de maniobra relativa “Sr” ? Tome en cuenta la gráfica mostrada debajo a la izquierda. Vea también la tabla debajo a la derecha.

Los sensores capacitivos detectan metales y no metales. La relación que existe entre la constante dieléctrica del material con respecto a la distancia es directamente proporcional ya que mientras más elevada sea la constante eléctric a del material, mayor será la distanci a de activación.



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03

3) ¿Qué ocurre con la histéresis en el caso de la detección de metales con el sensor binario de proximidad capacitivo? Ɛr Sr En el caso de la histéresis de la detección de metales mediante el sensor bi nario de pro ximi dad capacitivo se puede ver con clarid ad que existe un mayor aumento a comparación del sensor de prox imidad indu ctivo siendo la diferencia de aproximadamente en todos los casos de 17mm, considerando que el detector de proximidad capacitivo tiene una mayor alcance, cabe destacar también que en el caso de otros materiales diferentes a los metales se puede observar un incremento de la histéresis de dichos materiales tales como el cartón, el vidrio,etc.



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03

4) PROPONGA y Esquematice la conexión adecuada para activar un relé auxiliar, utilizando el sensor binario de proximidad inductivo.

INTERRUPTOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO

5) ¿Qué ventajas ofrece un sensor binario de proximidad de dos hilos frente a otro de tres hilos?

En la conexión a dos hi los, los hil os, sirven para conectar el circ uito d e salida a la carga, el sensor puede ser visto como un interruptor , y necesariamente los mismos dos hilo s alimentan el sensor. Y la conexión a tres hilo s es la más común, dos de los hilos so n la alimentació n del sensor y el tercer hilo va conectado a la salida del sensor, internamente uno de los cables de alimentación debe ir al circuito de salida para suministrar energía a la carga, tal como se muestra en la siguiente figura. Entonces podemos afirmar que los sensores de proximidad inductivos de tipo de dos hilos permiten simplificar el cableado, y pueden utilizarse tanto para circuitos NPN como PNP.Otra ventaja es que su c onsu mo de cor riente es extremadamente bajo, como de 1 mA (Serie EV).

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Fecha:

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6) Señale aquellas aplicaciones para las cuales cada uno de estos dispositivos es adecuado.

APLICACIÓN

CAPACITIVO

Switch de nivel - Agua

X

Detector de objetos – plásticos

X

Detector de objetos – metálicos

X

X

Tacómetro Digital

X

Detector de baja velocidad

X

Rotura de faja trasportadora

X

Posición de apertura o cierre de válvula de control

VII.

INDUCTIVO

X

OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y APLICACIONES

OBSERVACIONES: 

Se observó que se tuvo q ue aumentar una lámpara a ambos s ensores ya que la luz que emitían tenían muy baja intensidad.



Se observó que cada sensor puede ser PNP o NPN, esto afecta bastante al mo mento de t rabajar con ellos , una de las maneras que afecta es según el tipo de conexión de la carga, porque en un PNP la carga va conectado al negativo y el NPN va conectado al po sitiv o.



Se observó l a distancia de medición c ambio bastante en cada sensor, esto es por su diferente funcio namiento y dif erentes materiales a usar.



Observamos que el alcance del sensor capacitivo e inductivo depende del distancia de medición de estos sensores



Vimos que la histéresis del sensor capacitivo es muy mínima a comparación del inductivo y muy aparte que el sensor in ducti vo no reconoce objetos no metálicos .



Observamos que el datasheet es un medio por la cual se pudo ver los rangos de captación y tipo de conexionado si es (PNP) o (NPN).



En el proceso de aprendizaje práctico que se dio en el laboratorio se pudo observar que los sensores capacitiv os funci onan de manera opuesta a los indu ctivo s, esto se puede determinar dado que a medida que el objetivo se acerca al sensor capacitivo las oscil aciones aumentan hasta llegar a un nivel li mite lo qu e activa el circu ito d isparador que a su vez cambia el estado del switch.



Tema :


App./Nom.: 

Se ha observado en

Grupo

Fecha:

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el proceso de investig ación de estos indu ctores que las diferencias

principales entre las marcas que se encuentran en el mercado, son las velocidades de conmutación, alcance de detección, forma de sensor y ya de ahí se derivan las conexiones eléctrica 

Se observó que los sensores de proximidad inductivos ignora los objetos no metálicos dado que dichos

sensores de proxi midad inducti vos incor poran una bobina electromagnética

la cual es usada para detectar la presencia de un objeto metálico conductor . CONCLUSIONES: 

Se puede conclui r que cada sensor t iene un tipo de funcio namiento ya sea PNP o NPN, saber distinguirlos es muy importante ya que la conexión es totalmente diferente, antes se debe revisar el datasheet para luego no dañar el dispo siti vo y realizar un trabajo de calidad.



Dependiendo a la constante dieléctrica de cada material, en el caso del sensor inductivo, se deberá aumentar la distancia, si es que la constante aumenta, por esta razón este tipo de sensor es directamente propor cional a los m ateriales a utilizar.



Concluimo s que en el princip io de funcionamiento de un sensor de proxim idad capacitivo está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador de un circui to resonante ante la aproximación d e cualquier materia.



Ap ren di mo s so br e la

apl ic aci ón qu e era nec esar ia par a la sen si bi li dad de lo s sen so res

capacitivos e inductivos para que estas reconozcan una materia en nuestro caso materiales de constante dieléctrico y que esta se tiene que aumentar la sensibi lidad 

Ap ren di mo s qu e el co ns tan te mag net is mo ent re los met ales red uc e su sen si bi li dad tam bi én se pudo com prender que al variar una di stancia esta se realiza linealmente.



Se concluye que los sensores inductivos sirven para detectar materiales ferrosos propor cionan un enfoque robu sto, fiable y estable para la detección de posició n y, por lo tanto, constituyen la opción preferida en aplicaciones en donde las condiciones adversas que son habituales, como ocurren en aplicaciones de defensa, industria aeroespacial, industria en general y lo s sectores de gas y petróleo.



Se conclu ye que los sensores capaciti vos

reaccionan ante metales y no metales que al

aproximarse a la superficie activa sobr epasan una determinada capacidad no son adecuados para entorn os adversos en don de existe la posibil idad de que penetren partículas extrañas o se produzcan grandes osci laciones de la temperatura. 

Se determinó que por las diversas necesidades de la industria existen diversas marcas y modelos de los cuales el modelo más usado suele ser el cilíndrico y sensores planos o



Tema :


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Grupo

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cuadrados, en los cilíndricos también se pueden encontrar los dos modelos que serían el rasado y No enrasado. APLICACIONES:

-Aplicación de los sensores inductivos: Las principales aplicaciones de los sensores inductivos son la detección de piezas metálicas. Debido a su funcionamiento, en el que detectan los objetos sin contacto físico, permiten el contaje, analizar su posición y forma de objetos metálicos, se pueden emplear en la industria alimentaria, ya que no interfiere en los productos.

Este tipo de sensores son ampliamente usados en industrias, como las relacionadas con el automóvil, debido a que la mayoría de las piezas empleadas son metálicas. Los sensores inductivos debido a su elevada conmutación del punto de trabajo se pueden emplear para determinar el sentido de giro y número de vueltas de un engranaje o eje.

-Aplicación de los sensores capacitivos: A menudo es necesario controlar el nivel de producto en un recipiente o una tolva, detectando simplemente un nivel máximo y un mínimo, para actuar sobre el sistema de llenado y/o vaciado. Para esta aplicación pueden utilizarse sensores de proximidad capacitivos como detectores de nivel, conectados a una lógica simple para el comando del sistema de llenado. El recipiente puede contener fluidos, polvos o materiales granulados tales como PVC, colorantes, harina, azúcar, leche en polvo. Otras aplicaciones de estos sensores capacitivos es:



Tema :


App./Nom.:

-Detección de líquidos, polvos, alimentos y sustancias químicas.

-Conteo de objetos, presencia de objetos.

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

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Tema :


App./Nom.:

ANEXOS:

-Materiales utilizados en el laboratorio: 

Sensor inductivo

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03



Tema :


App./Nom.: 

Sensor capacitivo



Multímetro

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03



Tema :


App./Nom.: 

Maleta de materiales

-Armado para hacer las mediciones con el sensor capacitivo:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03



Tema :


App./Nom.:

-Armado para hacer las mediciones con el sensor inductivo:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

03



Tema :


App./Nom.:

Fecha:

FIN DEL DOCUMENTO

Material

Ɛr

Aceite de terpentina Aceite de transformador Agua

2.2 2.2 80

Aire, vacío Alcohol Araldit

1 25.8

Arena de cuarzo Bakelita Celuloide Cloruro de polivinilo Cristal Cristal de cuarzo Goma Blanda Goma de silicona Goma endurecida

Grupo

Material Madera Marmol Masa de relleno de cables Mica Papel Papel aceitado Papel endurecido Parafina Petroleo Plexiglas Poliamidas Poliestirol Polietileno polipropileno Porcelana

Ɛr

Lab. Nº

03

Lab 03 Grupo 03B

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