Instrumentación Industrial I III Ciclo Laboratorio N°11
Sensores de proximidad y desplazamiento C5-3A INTEGRANTES: HERRERA ALVINO, RODRIGO MELENDEZ VASQUEZ, EVER HUARANGA GARCIA, HENRY PROFESOR: CAMPUSANO QUISPE, LUIS Fecha de realización: 02/11/2017 Fecha de entrega: 02/11/2017
2017-II
Introducción
Los sensores de proximidad y desplazamiento son muy utilizados por su gran sensibilidad, en áreas de trabajo sedentario, como pueden ser la industria, oficinas, aulas o consultorios médicos, donde no es posible usar otro tipo de sensores para controlar múltiples procesos, iluminación, climatización o la activación de alarmas. En este laboratorio reconoceremos y realizaremos mediciones con los sensores de proximidad y desplazamiento para determinar cada característica de sensor y su sensibilidad respecto a cada material a ser usado en el laboratorio, de esta manera se podrá tener un criterio de cuando saber usar cada sensor según las necesidades y condiciones del área de trabajo.
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Fundamento Teórico En cualquier automatismo, por sencillo que éste sea, una de las funciones imprescindibles a realizar es la de detectar cuanta información sea necesaria. Así, detectar la posición de un husillo, el cierre de una puerta, el corte de una polea, el paso de un elemento, la presencia de una persona; en fin, infinidad de eventos que puedan producirse en cualquier proceso, una vez detectados serán comunicados al órgano de tratamiento correspondiente, sea un autómata programable o un automatismo a relés. En esta tarea de detectar, las dos tecnologías más utilizadas son:
a) Electromecánica: Su característica principal es el contacto físico con el objeto a detectar. Los elementos que realizan el contacto físico están sometidos a desgaste mecánico. En su elección deberán considerarse diversos aspectos para no fracasar en la aplicación,
b) Electrónica: Su característica principal es la ausencia de contacto físico con el objeto a detectar. Mecánicamente no están expuestos a desgaste. Tres tecnologías caracterizan este tipo de detección:
Inductiva. Fotoeléctrica. Capacitiva.
Sensor capacitivo La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector. Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar en oscilación el oscilador.
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Sensor inductivo Los sensores inductivos de proximidad se emplean para detectar objetos metálicos. El principio de funcionamiento de un sensor inductivo de proximidad tiene que ver con la influencia de metales en un campo electromagnético alterno. La presencia o la ausencia de objetos metálicos a una determinada distancia del sensor es monitoreada. Esta distancia de conmutación depende del tamaño del sensor o del tipo de material a ser detectado.
Sensor de desplazamiento A menudo se hace necesaria la medición del desplazamiento lineal o posición de un elemento mecánico. Los métodos empleados difieren según el tipo de aplicación. Lo común es que todos ellos entregan una señal eléctrica proporcional al desplazamiento. Podemos mencionar dispositivos tales como los transformadores diferenciales de variación lineal (LVDT), los transductores potenciométricos o los encoders lineales. Un LVDT, es un dispositivo electromecánico con un núcleo magnético movible rodeado de tres bobinados cilíndricos. Produce una señal ac o dc proporcional al movimiento de su núcleo y es lineal sobre un rango especificado.
Sensor reflexivo El emisor y el receptor se colocan en el mismo sitio uno al lado del otro y en frente de ellos se coloca una superficie reflexiva. El haz de luz emitido choca contra el reflector para ser registrado por el receptor. Esta configuración, que es la de uso común, tiene la ventaja de que el emisor y el receptor vienen en el mismo empaque y utilizan el mismo ducto para el cableado, pero las distancias de detección son varias veces menores que en la configuración de transmisión directa.
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Procedimiento: 1.- Sensor de Proximidad Inductivo (solo metales) El sensor de proximidad inductivo usado es: TL N20ME1 1. Alimentar el sensor con 24 VDC, en el voltímetro el valor de variar entre 0 V y 24 VDC cuando se produzca la detección: A.-
B.- E2A-M18KS08-WP-B1-2M
24VDC
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2. Medir la máxima distancia de detección para diferentes objetos metálicos Material Cobre Fierro Aluminio Moneda Regla
Distancia (mm)
11 14 22 13 19
3. Probar si el sensor detenta metales a través de barreras no metálicas
Sí detecta, probamos con un aluminio aislado y detecta hasta 8 mm de distancia.
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2.- Sensor de Proximidad Capacitivo El sensor de proximidad capacitivo usado es: E2K - C25ME1 1. Alimentar el sensor con 24 VDC
2.
La distancia se tomará cunado la luz posterior se encienda.
3.
Medir la máxima distancia de detección para objetos de diferentes materiales:
Material Aluminio Madera Cerámica Cobre Fierro
Distancia (mm)
41 32 22 25 21
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4.
Variar la sensibilidad del sensor (con tornillo ubicado en la parte posterior) y realizar el paso 3 nuevamente, anotar sus resultados en la tabla siguiente:
Material Aluminio Madera Cerámica Cobre Fierro
Distancia (mm)
18 12 5 20 15
4. Probar si el sensor permite detectar objetos ubicados en el interior de una caja de cartón o plástico.
Si detecta objetos dentro de la caja de cartón. sin objetos tiene una distancia de 20 mm y con objetos se tiene una distancia de 48mm
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El sensor capacitivo detecta agua en la botella, como se puede apreciar la luz de color rojo se enciende. Sin embargo, en la botella sin agua no se detecta la presencia de agua. Se concluye que el sensor capacitivo si detecta cuando una botella está vacía o llena.
Botella con agua
Botella sin agua 8
3.- Sensor Fotoeléctrico de Haz Transmitido El sensor fotoeléctrico de haz transmitido está compuesto por el transmisor E3Z-T81A-L y el receptor E3Z-T81A-D 1. Conecte el sensor como indica la figura:
RX . Aumentar la sensibilidad (min – Max) ) y sw seleccionable (LightON /Dark - ON)
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2.
Determine la máxima distancia a la cual pueden estar separados el transmisor y el receptor. Distancia máxima = ___450___ cm
3. Pruebe con distintos materiales opacos, transparentes y semi- transparentes.
Material Madera Aluminio Papel Plastico Ceramica Cobre
Comentarios
Es detectable Es detectable No detecta No detecta Es detectable Es detectable
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4.- Sensor Fotoeléctrico Reflexivo Difuso El sensor fotoeléctrico reflectivo difuso es el . E3Z-D82 La distancia máxima es de 1 m . Corriente salida 100mA Tiene salida NPN 1.
Conecte el sensor de la forma como se indica en la siguiente figura:
E3Z-D82
RX . Aumentar la sensibilidad (min – Max) y sw seleccionable (Light-ON /Dark - ON)
2. Sin objeto ajuste la sensibilidad a un valor pequeño, se desplazará un punto índice rojo. Asegúrese que el led de estabilidad S esté encendido, de no ser así reajuste la sensibilidad. Acerque materiales de distinta superficie y color hasta que se encienda el led de detección L y también esté encendido el led S. Material y color papel blanco Plástico azul Cartón azul Vidrio azul Plástico blanco
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Distancia máxima (mm) 720 372 530 402
642
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5.- Sensor de Desplazamiento LVDT El LVDT utilizado es el LD600-50. Su no linealidad es de 0,3 % 1.- Alimentar el LVDT con 12 VDC, como se indica en la figura:
blanco rojo
r o d a l u d o m e D
r o d a l u d o M
12 VDC
verde
azul
2.- Ubicar el punto donde la tensión es igual a cero. 3.- A partir de este punto llenar la tabla desplazando el vástago en uno y otro sentido. El desplazamiento se mide a partir del punto donde la tensión es igual a cero Dibujar Vo (V) vs. Desplazamiento (mm) y determinar la sensibilidad del sensor
Desplazamiento (mm) 24 38 48 61 73 84 94 106 118 129 148
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Vo (V)
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5.2
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Observaciones Para la detención de cualquier material debemos de saber cuál es la distancia mínima y máxima en que es detectada. Es necesario considerar la banda muerta de los instrumentos usados especialmente en los sensores de desplazamiento.
El sensor de desplazamiento LVDT se tienen señales de voltajes negativas y positivas con respecto al punto 0.
Conclusiones En el sensor de proximidad inductivo observamos que, para cualquier tipo de material, este lo detecta a una diferente distancia. El sensor de proximidad capacitivo al igual que el inductivo, detecta para cualquier material una diferente distancia.
Se comprobó que el sensor de desplazamiento se obtuvo valores negativos y positivos con referencia de 0.
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Recomendaciones
La utilización de cualquier sensor de proximidad depende de lo que se quiere censar y el medio donde trabajará el instrumento. Entonces es preciso conocer todas las características técnicas del sensor para utilizarlo según sus especificaciones. La marca es un factor importante de los componentes porque estos nos garantizan que esto si se comportarán según sus especificaciones del manual.
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APLICACIÓN Seleccionar un sensor de desplazamiento para el vástago de una válvula de compuerta de desplazamiento lineal entre 0 a 100 cm Salida 4-20 mA Alimentación: 24 VDC Temperatura de operación: 0 a 40° C Indicar modelo, marca, alimentación
SENSOR DE DESPLAZAMIENTO LINEAL MARCA – ASM
Rango 0 a 1500mm Alimentación 24VDC Temperatura de operación 0 a 80°C
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La evaluación se realizará del siguiente modo: Realización
Puntos
Puntualidad
0.5
Orden y limpieza en el laboratorio
0.5
Desarrollo del laboratorio
3
Termina el laboratorio.
3
Usa referencias bibliográficas, páginas web, campus virtual. Reconoce la importancia del uso de símbolos normalizados.
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Nota
Presentación Carátula
1
Ortografía y redacción
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Resultados del laboratorio
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Aplicación de lo aprendido
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Total Curso:
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Instrumentación Industrial
Lab. No:
Sección Mesa No:
Tema: Notas:
Fecha:
Participantes: 1 2 3
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