SENSORES DE PROXIMIDAD PROXIMIDAD INTRODUCCION
En el amplio espectro de aplicaciones industriales industriales que existen, una de las principales informaciones que es necesario extraer de un proceso determinado es la presencia o ausencia de un objeto, el paso por un punto determinado, la cercanía a una región de importancia, el contaje de número de piezas que pasan, el vericar la completitud de un lote de elementos entre much muchas as otras cosas, es decir, en denitiva el detectar la presencia o proximidad de un objeto determinado. En este criterio se agrupan los diferentes tipos de sensores bajo la denominación de sensores de proximidad.
MARCO TEORICO
El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o seales que se encuentran cerca del elemento sensor. !l utilizar un sensor para una aplicación, se debe calcular una distancia de detección nominal " una distancia de detección efectiva. Distancia nominal de detección
#a distancia de detección nominal corresponde a la distancia de operación para la que se ha diseado un sensor, la cual se obtiene mediante criterios estandarizados en condiciones normales. Distancia efectiva de detección
#a distancia de detección efectiva corresponde a la distancia de detección inicial $o de f%brica& del sensor que se logra en una aplicación instalada. Esta distancia se encuentra m%s o menos entre la distancia de detección nominal, que es la ideal, " la peor distancia de detección posible. Existen otros t'rminos asociados al c%lculo de la distancia nominal en los sensores los cuales son( )ist'resis, *espetabilidad, +recuencia de conmutación " iempo de respuesta. -)ist'resis #a hist'resis, o desplazamiento diferencial, es la diferencia entre los puntos de operación $conectado& " liberación $desconectado& cuando el objeto se aleja de la cara del sensor " se expresa como un porcentaje de la distancia de detección. in una hist'resis suciente, el sensor de proximidad se conecta " desconecta continuamente al aplicar una vibración excesiva al objeto o al sensor, aunque se puede ajustar mediante circuitos adicionales
-/istancia nominal de detección #a distancia de detección nominal corresponde a la distancia de operación para la que se ha diseado un sensor, la cual se obtiene mediante criterios estandarizados en condiciones normales -/istancia efectiva de detección #a distancia de detección efectiva corresponde a la distancia de detección inicial $o de f%brica& del sensor que se logra en una aplicación instalada. Esta distancia se encuentra m%s o menos entre la distancia de detección nominal, que es la ideal, " la peor distancia de detección posible. Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. #os m%s comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos " los fotoel'ctricos, como el de infrarrojos.
Sensores Inductivos
#os sensores inductivos tienen una distancia m%xima de accionamiento, que depende en gran medida del %rea de la cabeza sensora $bobina o electrodo&, por ello a ma"or di%metro, ma"or distancia m%xima0 en relación a la distancia real de accionamiento n depender% de la temperatura ambiente " de la tensión nominal " se sitúa dentro del 12- 345 de la distancia nominal n. #os sensores inductivos poseen una zona activa próxima a la sección extrema del inductor, que est% estandarizada por normas para distintos metales. Esta zona activa dene la distancia m%xima de captación o conmutación n. #a distancia útil de trabajo suele tomarse como de un 645 de la de captación( u 74.6 x n. #a t'cnica actual permite tener un alcance de hasta unos 344 mm en acero. El alcance real debe tomarse en cuenta, cuando se emplea el mismo sensor en otros materiales. Ejemplo( 8ara el !cero 9noxidable debe considerarse un :45 de factor de corrección, para el !luminio un ;4 5 " para el cobre un <=5. #a distancia de operación tambi'n depende si el sensor es blindado o no. #os sensores blindados est%n construidos con un anillo de protección alrededor del núcleo. Este tipo de sensor concentra el campo electromagn'tico en la parte delantera de la cara frontal del del sensor.
Sensores inductivos
En los sensores inductivos no blindados no existe el anillo met%lico alrededor, por lo tanto, el campo no est% concentrado sobre la parte delantera del sensor, estas conguraciones permiten un =45 m%s de rango de sensado que en un sensor blindado del mismo tamao.
Sensores Caacitivos
#os sensores capacitivos al igual que los inductivos tienen una distancia m%xima de accionamiento, que depende en gran medida del %rea de la cabeza sensora $bobina o electrodo&, por ello a ma"or di%metro, ma"or distancia m%xima. ->ona activa 8oseen una zona activa próxima a la sección extrema similar a los inductivos, que dene la distancia m%xima de captación o conmutación m. #a distancia útil de trabajo suele tomarse como de un 645 de la de captación( -?bjeto 8atrón #as distancias sensoras de los sensores capacitivos son especicadas por el accionador met%lico, con lado igual a ; veces la distancia sensora para los modelos embutidos $en la gran ma"oría&, " en algunos pocos casos de sensores capacitivos embutidos se utiliza el lado cuadrado igual al sensor.
di%metro del Sensores
capacitivos
Sensores !otoel"ctricos
En los sensores fotoel'ctricos la distancia nominal de detección varía de acuerdo al sensor( a& ensores de @arrera. Auando existe un receptor " un emisor apuntados uno al otro. iene este m'todo el m%s alto rango de detección $hasta unos B4 m&. b& ensores *eCex. Auando la luz es reCejada por un reCector especial cu"a particularidad es que devuelve la luz en el mismo %ngulo que la recibe $6 m de alcance&.
ensores !uto *eCex. Auando el emisor tiene un lente que polariza la luz en un sentido " el receptor otro que la recibe mediante un lente con polarización a 64 D del primero. Aon esto, el control no responde a objetos mu" brillosos que pueden reCejar la seal emitida$=m de alcance&. d& ensores de +oco +ijo. Auando la luz es reCejada difusamente por el objeto " es detectado por el hecho de que el transmisor " el receptor est%n estereoscópicamente acoplados, evitando con ello interferencia del fondo $;.= m de alcance&. e& ensores de detección difusa. 9guales a los anteriores pero los lentes son divergentes, " se usan para detectar objetos mu" próximos $3.= m de alcance&. f& ensores de +ibra ptica. En este tipo, el emisor " receptor est%n interconstruídos en una caja que puede estar a varios metros del objeto a sensar. 8ara la detección emplean los cables de bra óptica por donde circulan los haces de luz emitido " recibido. #a ma"or ventaja de estos sensores es el pequeo volumen o espacio ocupado en el %rea de detección. -!lcance Fominal $n& Es la distancia m%xima aconsejada que debe haber entre el emisor " el receptor, emisor " reCector o emisor " objeto para garantizar la detección. El alcance nominal es el indicado en los cat%logos del producto " sirve de base de comparación entre los distintos dispositivos. -!lcance de trabajo $a& Es la distancia hasta la cual la detección est% asegurada " toma en cuenta los factores ambientales $polvo, humo, etc.& " un margen de seguridad. Este alcance es siempre menor que el alcance nominal.
Sensores fotoeléctricos
Sensores Ultrasónicos
->ona Aiega #os sensores ultrasónicos tienen una zona ciega inherente ubicada en la cara de detección. El tamao de la zona ciega depende de la frecuencia del transductor. #os objetos ubicados dentro de la zona ciega no se pueden detectar de manera conable. #a t'cnica actual permite la fabricación de estos sensores con un rango de detección desde 344 mm hasta unos B444 mm con una exactitud de 4.4=5. Aonsideraciones sobre el objeto e deben tener en cuenta ciertas características de los objetos cuando se usan sensores ultrasónicos. Estas inclu"en la forma, el material, la temperatura, el tamao " la posición del objeto, "a que de ellas dependen que 'ste devuelva el eco m%s fuerte posible. #a forma ideal del objeto es una supercie lisa " plana. ambi'n pueden detectarse objetos redondos o disparejos pero se reducir%n las distancias de detección "2o los voltajes de salida analógica. #os materiales suaves tales como telas o caucho esponjoso son difíciles de detectar por la tecnología ultrasónica difusa porque reCeja el sonido adecuadamente.
no Sensores
ultrasónicos
Interrutores de osición
#os interruptor nales de carrera o interruptores de posición, son interruptor que detecta la posición de un elemento móvil, mediante el accionamiento mec%nico,. on mu" habituales en la industria para detectar la llegada de un elemento móvil a cierta posición. Existen multitud de tipos de interruptores nal de carrera, que suelen distinguirse por el elemento móvil que genera la seal el'ctrica de salida. e tienen por ejemplo. #os de lengueta, bisagra, palanca con rodillo, varilla, palanca met%lica con muelle, de pulsador entre otros.
Sensores de nal de carrera
Descrición de la r#ctica
e utilizó un fototransistor, un led infrarrojo, dos resistencias de 344 ohms " una fuente de voltaje de = volts, se conectó el circuito según el diagrama, la fuente de voltaje al colector del fototransistor " al positivo del led infrarrojo, " en el emisor del fototransistor así como el negativo del led infrarrojo de hizo una conexión a tierra mediante unas resistencias. #as mediciones se hicieron en la salida de la resistencia del fototransistor. !l momento de poner un objeto próximo a la salida " entrada del circuito $led infrarrojo " fototransistor respectivamente& la intensidad de la radiación infrarroja se relajaba un tanto menos según la distancia haciendo variar la corriente a la salida del fototransistor, en decremento, por lo que a ma"or distancia menor intensidad en el fototransistor " a menor intensidad menor corriente dando esto por le" de ohm un menor voltaje. )abiendo comprobado esto se tiene que este sensor de proximidad varia su voltaje según la distancia, teniendo menores voltajes a ma"ores distancias " ma"ores voltajes a menores distancias.
$olta%e utili&ado Tio de emisor resistencia Prue/a Sin o/%eto +3' cm
* 23451 '3++'
' $CD (ar)o alcance *++ o,ms I-corrie nte. 0 1 23450 23452 +3+2451 A '3++1 '3++0 +3+'++
* cm
'3++*
'
'
0 cm
23444
23446
23446
1 cm
2344*
23441
2340
2 cm
23461
23460
23462
' cm
23477
23476
23477
5 cm
23470
23471
23471
7 cm
23454
2347+
23456
6 cm
2345'
2345'
23452
4 cm
2345+
2345*
2345+
A +3+'++ A +3+2446 A +3+2440 A +3+2461 A +3+2475 A +3+2470 A +3+2454 A +3+2452 A +3+245+ A
=4.3 =4 G6.6 G6.: G6.H G6.B G6.= G6.G 4
3
<
;
G
=
B
H
:
6
34
8ra9ca de distancia en cm contra corriente en mA
e puede apreciar que la gr%ca presenta una cierta curvatura la cual corresponde al fototransistor, la gr%ca no es una representación exacta de cómo debería de ser, esto puede deberse a que los equipos del laboratorio no est%n en óptimas condiciones " que las mediciones se hicieron con una regla,
pero se puedo comprobar como varia la corriente a la salida del fototransistor al cambiar la intensidad de incidencia de la luz del led infrarrojo.
CONC(UCIONES
Existen gran variedad de sensores de proximidad, que proporcionan información diferente, "a sea el color, la cercanía, el paso, el número de objetos entre otras cosas. I son de gran utilidad en la industria "a que evitan la interacción hombre m%quina, " facilitan las tareas, haciendo los procesos m%s ecientes " automatizados, dando mejores resultados. )a" q tener en cuenta que para cada tarea existe un sensor que mejor se acomode. Aabe destacar que los sensores por si solos solo no proporcionan una medida " que requieren de un circuito de acondicionamiento.
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JEA!*?F9A! K sistemas de control electrónico en ingeniería " mec%nica " el'ctrica
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