Curso sensores silge

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SILGE ELECTRONICA S.A.SILGE ELECTRONICA S.A.• Fundada en 1966• Produjo:

– Tableros eléctricos– Variadores de velocidad– Temporizadores – Arrancadores de motores– Controles de temperatura– Protectores de línea– Contadores– Sensores– Controles de Nivel

• Hoy Ofrecemos:– Controles– Reguladores– Medidores– SensoresSensores

• Para:– Temperatura– Posición– Caudal– Nivel– Presión– Humedad


SILGE ELEC TRO NIC A S.A.

• Bernardo Pedro Gastaldi– Promoción de Ventas

(Distribuidores, Integradores)– Atención y Soporte

• Julián A. Harf– Licenciado en Marketing y

Administración de Empresas– Responsable Comercial

INTRODUCCIÓN AL INTRODUCCIÓN AL SENSADOSENSADO

•Por SILGE ELEC TRO NIC A S.A.


¿Qué es un sensor?¿Qué es un sensor?

Un sensor es un dispositivo para detectar y cambiar la condición de una señal.

¿Qué es este “cambio de condición”?La mayoría de las veces es simplemente la

presencia o ausencia de un objeto o material (discreto).

Puede ser también una variable mensurable como distancia, tamaño o color (analógico).

Esta información, (que se traduce en la salida que el sensor provee) es un básico para el monitoreo y el control de procesos de producción.


Tecnología de contacto Vs. Tecnología de contacto Vs. Tecnología sin contactoTecnología sin contacto

Los sensores de contacto son dispositivos electromecánicos que detectan el cambio a través del contacto físico con el objeto a detectar. Los sensores de contacto:

No requieren conexión eléctrica auxiliar. Toleran más corriente y ruido eléctrico. Generalmente son más simples para entender y

para diagnosticar. Encoders, límites de carrera e interruptores de

seguridad son sensores de contacto.


Tecnología de contacto Vs. Tecnología de contacto Vs. Tecnología sin contactoTecnología sin contacto

Los Sensores sin contacto son dispositivos electrónicos de estado sólido que crean un campo de energía o un haz y reaccionan ante cambios en ese campo

Algunas características: No requieren contacto físico No hay partes móviles para trabar, proteger o romper

(menor mantenimiento) Generalmente operan con mayor velocidad Existe más amplitud y flexibilidad en las aplicacionesLos sensores fotoeléctricos, inductivos, capacitivos y

ultrasónicos utilizan tecnología sin contacto


Detección discreta Vs. Detección discreta Vs. Detección analógicaDetección analógica

El sensado discreto responde a la pregunta, “¿Está el objeto allí?”. El sensor produce una señal de ON/OFF (digital) de salida basada en la presencia o ausencia del objeto.

El sensado analógico responde a la pregunta, “¿Dondé está? o ¿Cuánto hay?” proveyendo una respuesta contínua. La salida es proporcional a lo que provoca el objeto en el sensor, ya sea, en relación a su posición en el area de sensado o la fuerza de la señal de respuesta que vuelve al sensor.


Características / Características / EspecificacionesEspecificacionesCuando especificamos sensores es importante

entender los términos comunes asociados a esta tecnología. Cabe destacar que los términos exactos difieren entre fabricantes, pero el concepto general es entendido en toda la industria– Distancia de sensado

• Distancia nominal de sensado• Distancia efectiva de sensado

– Histéresis– Repetibilidad– Frecuencia de switch– Tiempo de respuesta


Características / Características / EspecificacionesEspecificaciones

Distancia de sensadoCuando se introduce un sensor en una aplicación es necesario

tener en cuenta la distancia nominal y la efectiva de sensado.

Distancia nominal de sensadoLa distancia nominal de sensado es la distancia para la cual el sensor fue diseñado. Este rango es logradoutilizando criterios estándar bajo condiciones promedio. (standard)Distancia efectiva de sensadoLa distancia efectiva de sensado es la que el sensor presenta “al

salir de la caja” instalado en una aplicación. Esta distancia, de acuerdo a la aplicación, se ubica en algún lugar entre la distancia nominal y la peor distancia de detección. ¿De que depende?



HistéresisHistéresis o carrera diferencial es la diferencia entre la distancia de

operación (en ON) y la de no operación (en OFF) cuando el objeto se aleja de la cara del sensor. Se expresa como porcentaje de la distancia de sensado. Sin suficiente histéresis un sensor de proximidad continuamente switcharía de ON a OFF o se ‘colgaría’ cuando hay excesiva vibración en el objeto.

Esta característica puede hacerse ajustable con circuitos adicionales en el sensor.



RepetibilidadEs la habilidad de un sensor de

detectar al mismo objeto a la misma distancia todo el tiempo. Se expresa como un porcentaje de la distancia nominal, considerando una temperatura ambiente y una tensión de alimentación constantes.

Frecuencia de switchLa frecuencia de switcheo es el

número de cambios de estado por segundo alcanzable bajo condiciones estándar. En términos más simples es la velocidad relativa del sensor.



Tiempo de respuesta El tiempo de respuesta de un sensor es el

tiempo que transcurre entre la detección de un objeto y el cambio de estado del dispositivo de salida (de ON a OFF o de OFF a ON). También es el tiempo que le toma cambiar de estado al dispositivo de salida cuando el sensor deja de detectar el objeto.

El tiempo de respuesta requerido para una aplicación particular es una función del tamaño y la velocidad a la que pasa el objeto a detectar frente al sensor.

LimitacionesLimitaciones• Un fabricante de controles industriales,

distribuidor o comercializador tiene control limitado o no lo tiene sobre las siguientes variables, que son vitales para una correcta instalación:

Condiciones Ambientales Diseño del sistema Selección y aplicación del equipamiento Instalación Formas de operación Mantenimiento Los sensores deben ser instalados acordes a las

normas eléctricas vigentes.


Selección de SensoresSelección de SensoresEn cada sistema hay muchas operaciones o procesos:Fabricación, ensamble, empaque, pintado, logística de materiales. Cada uno puede ser separado en eventos más pequeños como contar,

indexar, eyectar, pulverizar, llenar, etc. Un sensor puede sumar valor al detectar las condiciones cambiantes asociadas a un evento o una acción.


Selección de SensoresSelección de SensoresDefinir la aplicaciónSi Ud. Identifica una

aplicación que puede beneficiarse implementando un sensor para detectar el cambio de una condición. Debe determinar:

Alimentación disponible Salida / Carga requerida Características del objeto

a detectar Condiciones ambientales


Salidas y AlimentaciónSalidas y AlimentaciónLos sensores industriales están diseñados,

generalmente, para operar en alguno de estos rangos de voltaje:

10-30 VCD 12-130 VCA 90-250 VCA/CD 20-250 VCA/CD

Los sensores de corriente alterna (AC o CA) pueden recibir su alimentación directamente de la línea o de una fuente filtrada.

La mayoría de los sensores de corriente continua (CD o DC) requieren una fuente aislada galvánicamente de la línea de alterna.


Salidas y AlimentaciónSalidas y AlimentaciónProtecciónUn sensor de corriente alternada no posee protección contra:

Corto Circuito / SobrecargaLos circuitos de baja resistencia y los corto circuitos provocarán que una

corriente excesiva alcance al equipo.

Los sensores de continua pueden, además verse dañados por:

Inversión de PolaridadLos cables positivos y negativos no se conectan a sus terminales

respectivos.

Un sensor de corriente continua moderno incluye, “de fábrica” protección contra sobrecarga, corto circuito e inversión de polaridad. No obstante su conexión a una tensión excesiva o a una línea con importantes picos de tensión, lograrán dañarlo.


Salidas y AlimentaciónSalidas y AlimentaciónFlujo de Corriente

Tipos de Salida

La configuración de salida se separa en dos categorías, electromecánica y

de estado sólido.

70 mAUltrasónico

15 mACapacitivo

15 mAInductivo

35 mAFotoeléctrico

Consumo Consumo típicotípico

Tipo de Tipo de sensorsensor

R e l a y

E l e c t r o m e c á n i c a sT r a n s i s t o r

T r i a c

F E T ' s

A n a l ó g i c a s

R e d e s o B u s e s

E s t a d o S ó l i d o


ElectromecánicasUn relay electromecánico (o de contacto seco)

actúa cuando es energizada una bobina de alambre que atrae magnéticamente una armadura que físicamente abre o cierra un circuito. Cuando el circuito está abierto no hay corriente en los contactos, cuando el circuito se cierra la corriente es conducida hacia la carga.

Un relay con contactos abiertos en su estado de reposo es conocido como Normalmente Abierto (N.A.), mientras que un relay con los contactos cerrados en el mismo estado es conocido como Normalmente Cerrado (N.C.)

Salidas y AlimentaciónSalidas y Alimentación


Estado SólidoLas salidas de estado sólido deben considerarse para aplicaciones en las que

se requiera una conmutación frecuente. Un relay de estado sólido es puramente electrónico, no tiene partes móviles.


Para una salida con transistor NPN, la carga se debe conectar entra la salida del sensor y el positivo (+) de la fuente da alimentación. Esto también se conoce como salida tipo "sumidero de corriente", es decir, absorbe corriente.

Una salida con transistor PNP se considera como salida tipo "fuente de corriente", es decir entrega corriente. La carga se debe conectar entre la salida del sensor y el negativo (-) de la fuente de alimentación.

Los transistores tienen una muy baja corriente de fuga (medida en µA) y una relativamente alta corriente de conmutación (típicamente 100 mA, hasta 400 mA) lo que facilita la conexión a la mayoría de las señales en CC. El tiempo de respuesta con salidas a transistor pueden variar desde 2 ms hasta respuestas tan rápidas como 30µs. Las salidas con transistor NPN y PNP sólo pueden manejar cargas en CC



El FET (transistor de efecto de campo) es un dispositivo de estado sólido con corriente de fuga virtualmente nula con capacidad de conmutación rápida tanto en CC como en CA. La capacidad de conmutación es relativamente baja, del orden de 30 mA. Los FET son generalmente más costosos que las salidas convencionales de transistor.

Las salid as FET pued en

ser conectad as en

paralelo com o los relays

electrom ec nicos.á

Un MOSFET de potencia (Transistor de efecto de campo Metal-Oxido-Semiconductor) tiene muy baja corriente de fuga y y tiempos de conmutación rápidos como los FET, con una capacidad de conmutación de corriente mayor; las salidas con MOSFET de potencia pueden manejar cargas de hasta 500 mA


Salidas y AlimentaciónSalidas y AlimentaciónSalidas multifunciónLas salidas multifunción tienen 4 cables, lo que

permite:• Realizar las cuatro combinaciones de salida

posibles (PNP, NPN, N.A., N.C.) sin cambiar el modelo de sensor


Salidas y AlimentaciónSalidas y AlimentaciónTRIACUn triac es un dispositivo de salida de estado sólido

diseñado únicamente para operar en corriente alterna. Es el equivalente en alterna a un transistor en continua. Los TRIACs tienen corrientes de fuga mucho mayores que los FETs y los MOSFETs de potencia. La corriente de fuga puede superar 1mA, por lo que los TRIACs no son adecuados como dispositivos de entrada para PLCs y otros equipos con entradas de estado sólido. El TRIAC, una vez disparado, pernanece en estado de conducción mientras circule corriente por la carga, lo que impide que estos dispositivos sean protegidos electrónicamente contra corto circuitos. Para desactivar la salida a TRIAC es necesario que la tensión senoidal de 50/60 Hz cruce por cero. Para la mayoría de las aplicaciones, los MOSFET de potencia proporcionan mejores características de salida.


Sal

idas

- F

ort

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S

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as -

Fo

rtal

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y

Deb

ilid

ades

Deb

ilid

ades

↓ No tiene salida de alterna

↑ Muy baja corriente de fuga↑ Conmutación rápida

Transistores

NPN ó PNP

(DC)

↓ No es posible la protección de corto circuitos.↓ Alta corriente de fuga↓ Conmutación lenta de salida

↑ Alta corriente de salidaTRIAC

(AC)

↓ Relativa alta corriente de salida

↑ Muy baja corriente de fuga↑ Conmutación rápida

MOSFET

(AC/DC)

↓ Baja salida de corriente↑ Muy baja corriente de fuga↑ Conmutación rápida

FET

(AC/DC)

↓ No es posible la protección de corto circuitos.↓ Vida útil limitada.↓ Lento.

↑ Salida aislada de la fuente.↑ Fácil conexión en serie y/o paralelo de las salidas de los sensores.

Relay electromecánico (AC/DC)

DebilidadesFortalezasTipo de salida


Salidas y CablesSalidas y CablesFunciones especiales incorporadasFunciones especiales incorporadas

El retard o a la conexi nó d em orar la áoperaci n d e la salid a d espu s d e haber ó éd etectad o el objeto.

El retard o a la d esconexi nó d em orar la áoperaci n d e la salid a luego que el sensor ód ej d e d etectar el objeto.ó

La salida monoestable proporciona un único pulso de salida, de longitud constante, independientemente de la velocidad a la que el "blanco" se mueva frente al sensor. La longitud del pulso es ajustable.La operación monoestable brinda soluciones para diferentes tipos de aplicaciones:En operaciones a alta velocidad, cada vez que un blanco pasa frente al sensor genera un pulso que es lo suficientemente largo como para permitir que otra lógica mas lenta responda adecuadamente En operaciones de baja velocidad, genera un pulso corto cada vez que un blanco pasa frente al sensor, para disparar, por ejemplo un solenoide u otro dispositivo que responda a impulsos.Genera una señal cuando comienza a pasar el blanco frente al sensor, independientemente de la longitud del mismo.


Sensado de Proximidad InductivoSensado de Proximidad Inductivo Los sensores de proximidad inductivos son dispositivos de estado

sólido diseñado para detectar objetos de metal.

La naturaleza sin contacto de la tecnología junto con la ausencia de piezas móviles significa que con la instalación apropiada, los sensores de proximidad inductivos no están sujetos a daño o a desgaste mecánico. Además tienen una excelente performance en ambientes sucios, donde no son afectados por contaminantes como polvo, grasa, aceite, u hollín en la cara sensible del sensor. Esto hace a la tecnología inductiva ideal para el uso en aplicaciones industriales.


Sensado de Proximidad InductivoSensado de Proximidad InductivoUn sensor de proximidad inductivo funciona en base del principio del

oscilador de la corriente de Foucault (ECKO). Los sensores de proximidad inductivos se diseñan para generar un campo electromagnético. Cuando un objeto de metal interfiere este campo, las corrientes superficiales, conocidas como corrientes de Foucault, se inducen en el objeto del metal. En estas corrientes de Foucault drenan energía del campo electromagnético dando por resultado una pérdida de energía el circuito del oscilador y, por lo tanto, una reducción en la amplitud de oscilación. El circuito de disparo detecta este cambio y genera una señal de apagar o encender la salida. Cuando el objeto sale del área del campo

electromagnético, el oscilador regeneró y

el sensor vuelve a su estado normal. Típicamente, los sensores de proximidad inductivos se utilizan para la detección de posición de objetos de metal en trabajos automáticos, detección de las piezas de metal y la presencia de envases de metal para la industria de alimentación o bebida.


Sensado de Proximidad InductivoSensado de Proximidad Inductivo

Un sensor de proximidad inductivo consiste en cuatro componentes básicos:

Bobina Oscilador Circuito de disparo Circuito de salida

Bobina La bobina genera un campo electromagnético con la energía eléctrica generada por el oscilador. Oscilador El oscilador provee la energía a la bobina. El circuito de Disparo Detecta cambios en la amplitud de la oscilación. La salida de estado sólido Cuando se detecta un cambio significativo en el campo electromagnético la salida de estado sólido provee una señal eléctrica para una interfase o un PLC. Esta señal indica la presencia o ausencia de un objeto de metal en el campo sensible.



La distancia de operación de un sensor inductivo está en función al diámetro de la bobina y si es enrasado o no enrasado. Hoy en día existen inductivos con rangos de sensado extendido.



Cada sensor inductivo tiene una construcción enrasada y una no enrasada.Los sensores blindados se pueden montar al ras en metal.

Los sensores no blindados no pueden montarse al ras en metal.



El diámetro de la bobina también determina el espacio necesario entre dos sensores. Los sensores no enrasados deben mantener más distancia entre si que los enrasados ya que el campo electromagnético alcanza los laterales y la superposición de dos campos electromagnéticos dará falsas lecturas.

d = d iam etro d e la cara sensible d el sensor

Sn = D istancia nom inal d e sensad o


Sensado de Proximidad InductivoSensado de Proximidad InductivoLa distancia nominal de sensado es una cantidad convencional

utilizada para designar la distancia a la que un blanco standard acercándose a la cara del sensor causa un cambio en la señal de salida.

Un objeto standard es definido como un cuadrado de acero dulce de 1 mm. de espesor. Como tamaño se calcula el diámetro de la cara de sensor (d) como distancia de lado o tres veces la distancia de operación, cualquiera de las dos que sea mayor.


Sensado de Proximidad InductivoSensado de Proximidad InductivoVentajasLas ventajas de los sensores inductivos son: No se ve afectado por la humedad. No se ve afectado por ambientes sucios o con polvos. No depende de movimiento de partes (mantenimiento). No lo afectan los colores. Menos dependiente del tipo de superficie a sensar que otras

tecnologías. No tiene zonas ciegas.

DesventajasLas precauciones de los sensores inductivos incluyen: Sólo responde al sensado de objetos metálicos. El rango de operación es más corto que el de otras tecnologías. Puede ser afectado por campos electromagnéticos fuertes.


Sensado de Proximidad InductivoSensado de Proximidad InductivoAplicacionesAplicaciones


Sensado de Proximidad CapacitivoSensado de Proximidad Capacitivo La detección capacitiva es una tecnología sin contacto

conveniente para detectar metales, no metales, sólidos, y líquidos, aunque es más adecuada para los objetos no metálicos, debido a sus características y a que los sensores de proximidad inductivos son más baratos para esa aplicación. En la mayoría de los usos con objetos metálicos, se prefiere la detección inductiva porque es una tecnología confiable y más accesible.


Los sensores de proximidad capacitivos son similares en tamaño, forma, y concepto a los sensores de proximidad inductivos. Sin embargo los sensores inductivos utilizan campos magnéticos inducidos para detectar objetos mientras que los sensores de proximidad capacitivos reaccionan a las alteraciones en un campo electroestático. La punta de prueba detrás de la cara del sensor es una placa de condensador. Cuando se aplica energía al sensor, se genera un campo electroestático que reacciona a los cambios en la capacitancia causada

por la presencia de un objeto. Cuando el objeto está fuera del campo electrostático, el oscilador está inactivo. Cuando la capacitancia alcanza un umbral especificado, el oscilador se activa, accionando el circuito de salida para cambiar estados entre On y Off.

Sensado de Proximidad CapacitivoSensado de Proximidad Capacitivo



Un sensor de proximidad inductivo consiste en cuatro componentes básicos:

Placa capacitiva Oscilador Detector Dispositivo de estado sólido de conmutación de salida Potenciómetro ajustable

Placa capacitivaLa placa capacitiva emite un campo electroestático que genera un acoplamiento capacitivo entre la cara sensible del sensor y el objeto que entra en el campo. Circuito detector El circuito detecta cambios en la amplitud de la oscilación. Salida de estado sólidoCuando se detecta un cambio suficiente en el campo electroestático la salida genera una señal. Esta señal indica la presencia de un objeto en el campo. Potenciómetro ajustableGirando el potenciómetro como las agujas del reloj se incrementa la sensibilidad y hacia el lado opuesto decrece.


Sensado de Proximidad CapacitivoSensado de Proximidad CapacitivoLos materiales con valores más altos de la constante

dieléctrica son más fáciles de detectar que aquellos con

valores más bajos. Por ejemplo, el agua y el aire son

extremos dieléctricos. Un sensor de proximidad

capacitivo sería muy sensible al agua, con una constante

dieléctrica de 80, que lo hace ideal para los usos tales como detección de nivel de líquidos.

El mismo sensor, sin embargo, no sería sensible al aire, con

una constante dieléctrica de 1. Otros objetos se encuentran

dentro de la gama de sensibilidad, como madera mojada, con una constante

dieléctrica entre 10 y 30, y la madera seca, entre 2 y 6.

2.5Papel de diario4Cemento en polvo

3.5 – 4Leche en polvo3Celuloide

4.4 – 7Porcelana1.000985Dioxido de carbono

3Poliestireno2.3Bencina

2.0 – 2.3Polipropileno3.6Baquelita

2.3Polietileno50 – 80Soluciones acuosas

2.8 – 8.1Resina de Poliester

6.9Anilina

5Poliamidas15-25Amoníaco

3.6 – 3.7Poliacetato25.8Alcohol

4 – 12Resina de Fenol1.000264Aire

2.0 – 2.2Petróleo2.7 - 4.5Resina acrílica

3.2 – 3.5Plexiglás19.5Acetona

kMaterialkMaterial



Los materiales con altas constantes dieléctricas se pueden detectar a través de las paredes de los envases hechos con los materiales con constantes dieléctricas más bajas. Un ejemplo es la detección del alcohol o de la harina a través de una pared de cristal. El alcohol sería detectado a través del cristal mientras que la harina no .


Sensado de Proximidad CapacitivoSensado de Proximidad CapacitivoVentajasLas ventajas de los sensores capacitivos son: Detecta metales, no metales, líquidos y sólidos. Puede “ver a través” de determinados materiales. Larga vida, de estado sólido. Gran variedad de tipos de montajes.

DesventajasLas precauciones de los sensores capacitivos incluyen: Gran variación de la distancia de operación de acuerdo al

material a sensar. Muy sensible al ambiente, se ve afectado por humedad. Poco selectivo del objeto a detectar, es esencial controlar los

elementos cercanos al sensor.


Sensado de Proximidad CapacitivoSensado de Proximidad CapacitivoAplicacionesAplicaciones

1. Sensado de nivel de líquido

● Detectar a través de un cristal el nivel de líquido, por ejemplo de manteca en procesamiento de alimentos o tinta para impresoras.

● Inserción en tubos sellados para industrias químicas.

2. Líneas de llenado

● Llenado de botellas por ejemplo shampoo.

● Control de llenado total en packaging.

● Chequeo de llenado total, por ejemplo cereal en cajas.

3. Detección de partes plásticas

● Detección, por ejemplo de picos vertedores en empaques.

● Materiales plásticos dentro de una tolva.

4. Detección de pallets para logística y movimiento de materiales

5. Detección de productos con formas irregulares

● Objetos orientados aleatoriamente en una cinta transportadora

● Objetos con texturas variadas.


Los sensores ultrasónicos emiten un pulso ultrasónico que se refleja en el objeto que ingresa en el campo emisión. El sonido reflejado o “eco” es detectado por el sensor. La detección del sonido genera una señal de salida que puede ser usada por un actuador, un regulador, o una computadora. La señal de salida puede ser análoga o digital.

La detección ultrasónica se basa en el principio de que el sonido tiene una velocidad relativamente constante. El tiempo necesario para que la onda llega al objeto y regrese al sensor es directamente proporcional a la distancia a la que se encuentra el objeto. En consecuencia los sensores ultrasónicos son muy utilizados para la medición de distancias como por ejemplo el control de nivel. Los sensores ultrasónicos son capaces de detectar la mayoría de los objetos; metales, no metales, opacos o claros, líquidos o sólidos, granulados; que tengan reflectividad acústica. Otra ventaja es que son menos afectados por la humedad que los sensores fotoeléctricos. Una contra de la tecnología de ultrasonido son los materiales que absorben el sonido, como paños, caucho, harinas, espumas. Esta característica los convierte en blancos pobres para la tecnología.

Sensado de Proximidad UltrasónicoSensado de Proximidad Ultrasónico


Sensado de Proximidad UltrasónicoSensado de Proximidad Ultrasónico Un sensor ultrasónico tiene cuatro componentes básicos:

• Transductor / Receptor• Comparador• Circuito detector• Salida de estado sólido

Transductor / ReceptorEl transductor ultrasónico emite ondas desde la cara del sensor. El mismo transductor recibe el eco de esas ondas reflejadas en el objeto. Comparados y Circuito detectorCuando el sensor recibe el eco, el comparador calcula la distancia, comparando los tiempos de emisión y recepción con los de la velocidad del sonido. Salida de estado sólidoLa salida de estado sólido genera una señal eléctrica que puede ser interpretada por un PLC. La señal de sensores digitales indica la presencia o ausencia de un objeto en el campo sensible. La señal de un sensor análogo indica la distancia en ese momento del objeto a la cara del sensor.


Sensado de Proximidad UltrasónicoSensado de Proximidad Ultrasónico La gama de detección de un sensor ultrasónico es el área entre el mínimo y el máximo que detecta. Los sensores de proximidad ultrasónicos tienen un área inutilizable cerca de la cara del sensor. Si la onda ultrasónica sale del sensor, ataca el blanco, y regresa antes de que el sensor haya terminado su transmisión, el sensor no puede recibir el eco en forma precisa. Esta área inutilizable se conoce como zona ciega. El borde externo de la zona ciega es la distancia mínima a la que un objeto puede estar del sensor. El tamaño y el material del objeto determinan la distancia máxima en la cual el sensor es capaz de ver el objeto. Materiales que absorben el sonido como algodón, el caucho, etc. son más difíciles de detectar que los materiales acústico reflexivos, como el acero, plástico, o cristal. Si se pueden detectar estos materiales absorbente pueden limitar la distancia máxima de detección.



El espacio entre sensores es determinado por el ángulo de onda. Los sensores deben ser ubicados de tal forma que no interfieran el uno con el otro.

C uand o se utiliza m s d e un ásensor las siguientes m ed id as se

pued en utilizar com o gu a:í



Generalmente, los sensores de proximidad ultrasónicos están menos afectados pos las características de la superficie del objeto que los sensores fotoeléctricos difusos. Sin embargo, requieren que la cara del objeto a detectar este dentro de los 3º de la superficie.

La temperatura de la superficie a detectar también puede influir en el rango de sensado. El calor irradiado de los objetos a alta temperatura distorsiona la onda sonora y provoca una reducción en el rango de sensado y/o lecturas incorrectas.


Sensado de Proximidad UltrasónicoSensado de Proximidad Ultrasónico Ventajas Los sensores ultrasónicos logran sensar objetos grandes hasta a 8 o mas metros de distancia. La respuesta de un sensor ultrasónico no es dependiente del color o la reflectividad óptica de la superficie del objeto. Para un ultrasónico es lo mismo un plato de vidiro transparente, un plato cerámico o uno de aluminio. Los sensores ultrasónicos con salida digital (ON/OFF) tienen excelente precisión y repetibilidad. Es posible ignorar objetos del fondo, incluso en distancias de medición largas ya que la histéresis es relativamente baja. La respuesta de sensores análogos es proporcional a la distancia. Esto combinado con una correcta indicación hace a esta tecnología ideal para el monitoreo de nivel.


Sensado de Proximidad UltrasónicoSensado de Proximidad Ultrasónico Desventajas Los sensores ultrasónicos deben “ver” una superficie en forma perpendicular para recibir un eco. Además según el tipo de sensor debe tener una superficie mínima para funcionar correctamente. Si bien los sensores ultrasónicos exhiben muy buena inmunidad al ruido ambiente se ve distorsionado su funcionamiento con ruidos muy altos como los compresores o determinado tipo de valvulas. Esta tecnología requiere un tiempo para que el sensor deje de emitir el sonido antes de comenzar a recibir el eco. Como resultado de esto el tiempo de respuesta es más bajo que el de otras tecnologías en aprox. 0.1 segundo. Tienen una distancia mínima de sensado. Cambios en en el ambiente como temperatura, humedad, presión y partículas en el aire afectan la respuesta ultrasónica. Los materiales absorbentes de sonido son más difíciles de sensar, sobre todo en distancias más largas.


Medición de distancia, Medición de altura, Posicionadora de piezas.

Control de nivel en tanques

(Granulados / Líquidos)

Presencia / Ausencia de partes, Detección de piezas de vidrio o transparentes.


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoTodos los sensores fotoeléctricos operan sensando un cambio en la cantidad de luz recibida en un detector. El cambio en el registro de luz le permite al sensor detectar la presencia o ausencia de un objeto, su tamaño, color, forma, opacidad, reflectividad o transparencia.Los sensores fotoeléctricos proveen una detección precisa sin contacto físico.

• Fuente de luz (LED)

• Detector o Receptor de luz

• Lentes

• Circuito lógico

• Salida

• Emiten luz con una onda constante

• Diámetro del haz muy chico

• Rango de sensado largo

• Calor

• VARIABLE: Emisión de luz y Reflectividad de los objetos.

http://images.google.com.ar/imgres?imgurl=www.robotics.is.tohoku.ac.jp/TORO/english/images/diode2.gif&imgrefurl=http://www.robotics.is.tohoku.ac.jp/TORO/english/bon10-2.html&h=150&w=150&prev=/images?q=light+emitting+diode&start=20&svnum=10&hl

Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoLos sensores fotoeléctricos pueden ser alojados en unidades separadas o en la misma unidad.

Detección Directa

Detección con espejo (cinta)

Detección por oposición

E / R

E / R

E R

Lentes Los LEDs generalmente emiten luz y los foto detectores son sensibles en un área amplia. Los lentes se utilizan para angostar ese área o darle una determinada forma. Al angostarse el área el alcance del LED o del foto detector aumenta. Como resultado: los lentes sirven para aumentar la distancia de sensado de los sensores.

El ángulo de emisión que se logra utilizando un lente y un LED es, generalmente cónico. En la mayoría de los sensores el área del cono se incrementa con la distancia.Los emisores láser son angostos y paralelos. En el caso de esta tecnología el emisor láser sólo tiende a divergir en el límite de su máxima distancia de detección.

Sensado FotoeléctricoSensado Fotoeléctrico

Patrones de los rayos

Distancia máxima de sensado• Del sensor al reflector en retroreflectivos y polarizados retroreflectivos.• Del sensor al objeto en todos los sensores de detección directa.• Del emisor al receptor en sensores de barrera o por oposición. Distancia mínima de sensadoMuchos retroreflectivos, retroreflectivos polarizados y difusos tienen una pequeña “zona ciega” cercana al sensor. Los espejos, las cintas reflectivas o los objetos a detectar deben estar ubicados fuera de este área para una operación correcta del sensor.MargenEl Margen (también conocido como exceso de ganancia) es un concepto muy importante de entender cuando nos referimos a sensores fotoeléctricos. Se puede minimizar el mantenimiento a esta tecnología

obteniendo el mejor nivel de margen para la aplicación:

Sensado FotoeléctricoSensado Fotoeléctrico


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoPor oposiciónEn este tipo de sensado, la fuente de luz y el receptor están alojados en carcazas separadas. Las dos unidades son colocadas enfrentándose para que la luz del emisor llegue al receptor. El haz entre los dos dispositivos debe ser interrumpido para que actúe la salida.El haz efectivo entre sensores es equivalente al diámetro del lente del emisor y el receptor.

Ventajas

Las ventajas del sensado por oposición son:

Son muy apropiados para el conteo preciso de piezas.

Descarta la variable de la reflectividad de superficies o su color

Ofrece el margen más alto

Ofrece menores costos de mantenimiento al desempeñarse bien en ambientes sucios.

Si se utilizan fibras ópticas por oposición es ideal para el posicionamiento de piezas pequeñas

Detección de sólidos opacos dentro de envases traslucidos o transparentes.

Un uso específico es la detección de superficies basado en la detección especular. DesventajasCuando se utilizan en rangos cortos, y teniendo un margen alto esta tecnología puede “ver a traves” de materiales opacos (papel, tela, algún plástico). Esto se soluciona con la

tecnología TEACH-IN, con atenuadores mecánicos (filtros, diafragmas) o con ajustes de sensibilidad(trimmers).

Los objetos pequeños que no interrumpen, al menos el 50% del campo efectivo pueden tener errores en la detección. Se soluciona con diafragmas o con fibras ópticas.

Será difícil detectar objetos translucidos o transparentes.


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoAplicaciones por oposición


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoRetroreflectivosSon los modos más comunes de sensar. Un retroreflectivo contiene al emisor y al receptor en la misma carcaza.

La luz emitida es devuelta por un espejo catadrióptico o una banda reflectiva y detectada por el receptor. Un objeto se detecta cuando se corta el haz de luz.

Retroreflectivo polarizado

Estos sensores contienen filtros polarizados que orientan la luz hacia un solo plano. Estos filtros están perpendiculares o a 90° de fase uno de otro.

El haz de luz se polariza cuando es emitido, cuando la luz es devuelta por un objeto permanece polarizada, mientras que si lo que refleja es un espejo la luz volverá despolarizada.

El receptor sólo detecta luz despolarizada. De esta manera el receptor no puede “ver” la luz reflejada de los objetos.


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoVentajas Retroreflectivos Cuando el cableado en ambos lados es dificultoso siempre se recomienda utilizar esta tecnología.

Siempre y cuando se pueda colocar un espejo. Tener la posibilidad de trabajar con polarizados abre un amplio espectro de aplicaciones. Los polarizados permiten evitar los objetos brillantes (según aplicación) Es una de las formas más populares de sensar.

Desventajas Retroreflectivos Menor distancia de sensado Los polarizados tienen 30%-40% menos distancia de detección, por características del emisor y la pérdida

en el filtro. Es difícil crear un haz angosto, lo que dificulta el uso para posicionamiento.

Aplicaciones


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoDetección directaCuando trabajamos por oposición o con espejo creamos un haz entre el emisor y el receptor o entre el emisor y

el espejo. Para ambos es necesario tener acceso a ambos lados. Esto, a veces, es complicado o hasta imposible, para estas aplicaciones es necesario detectar el reflejo directo del objeto. La superficie del objeto refleja hacia muchos ángulos y una pequeña porción de luz llega al receptor. Este método es conocido como difuso.

Supresión de fondoPara determinadas aplicaciones la supresión de fondo obtiene mejores resultados que la detección directa normal. Esta tecnología permite ignorar un fondo reflectivo incluso muy cercano a un objeto oscuro. Evidentemente estos sensores son más complejos y, por ende más caros. Lo que hacen estos sensores es detectar ambos, tanto el fondo como el objeto. Las dos señales son comparadas. Si el objeto es localizado entre el plano de foco y el receptor el haz caerá en el receptor R1. Si el objeto es colocado fuera del plano será recibida la señal por R2. La señal R2 es suprimida electrónicamente.

P

O

Foco Fijo

En un sensor de foco fijo, el haz y el área de detección están enfocados a un punto muy preciso. El sensor es muy sensible en ese punto y muy poco sensible atrás y delante de ese punto. Este tipo de sensores tiene tres aplicaciones típicas:

•Detección confiable y precisa de objetos pequeños.

•Detección a una distancia dada.

•Detección de marcas de color.


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoVentajas y AplicacionesDirecto Aplicaciones donde la distancia del sensor al objeto es desde pocos milímetros a unos pocos metros

y donde no es práctico utilizar sensores por oposición o retroreflectivos. Aplicaciones donde se requiere sensibilidad con diferentes superficies.

Supresión de fondo Detección precisa aún con fondos más brillantes que los objetos. Detectar objetos directamente sobre superficies reflectivas.

De Foco fijo Tiene el punto de detección bien especificado. Es una muy buena segunda opción (1º por oposición)

para el sensado de posición. Detección de partes muy pequeñas. Se logra enfocar exactamente porque el punto es visible. Detección de marcas de color.


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoFibras ópticas

Los sensores para fibras ópticas permiten el acoplamiento de cables ópticos. La luz emitida por el emisor se transmite por la fibra y emerge en la punta. El haz reflectado también vuelve al sensor mediante una fibra. Se utilizan en espacios donde físicamente no entra otro fotoeléctrico. Se puede utilizar en ambientes de alta temperatura o donde hay vibraciones y/o movimiento. También se utilizan para detectar objetos muy pequeños. Pueden ser configurados para trabajar por oposición o en forma directa.

Los cables de fibra óptica de vidrio contienen múltiples filamentos de fibra de vidrio ultrafina que están unidas en una funda flexible. Soportan mayores temperaturas, con fundas de acero inoxidable hasta 260°C. La mayoría de estas fibras se ofrecen recubiertas de PVC o de una funda de acero inobidable flexible. Los de PVC son más económicos, los de acero inoxidable más durables y soportan altas temperaturas.

Los cables de fibra óptica plásticos son generalmente de un solo filamento de acrílico. Son más económicos. Son indicadas para utilizar en aplicaciones con continuo movimiento.


Sensado FotoeléctricoSensado FotoeléctricoVentajas Habilidad para tolerar condiciones ambiente muy críticas con la electrónica separada. Excelente para toda aplicación con objetos muy pequeños. Fácil de montar en áreas de acceso restringido. Existen puntas dobladas, metálicas, plásticas, y de distinta configuración para cada aplicación. Desventajas Las fibras plásticas funcionan mejor con luz roja visible. Las fibras de vidrio pueden dañarse con los movimientos frecuentes o constantes. Tienen una distancia de sensado limitada. Se ven muy afectadas por la contaminación ambiente.Aplicaciones


REPASO DE LOS SENSORESREPASO DE LOS SENSORES

ReflectividadEmisión de luzFotoeléctricos

Absorción sonoraPulso ultrasónicoUltrasónicos

Constante dieléctricaCampo electroestáticoCapacitivos

Metales - DistanciaCampo electromagnéticoInductivos

Principal limitanteMétodo Análisis

Tecnología

Accesorios

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IEC – Comisión de electrónica IEC – Comisión de electrónica internacional - Seguridadinternacional - Seguridad

En la publicación de IEC Nro. 529 se definen los grados de protección respecto a:

Personas Equipamiento Ingreso de agua

No se incluye: Protección por riesgo de explosión Protección ambiental

El grado de protección se indica con dos letras (IP) y dos números.



El primer numeral indica conformidad con las siguientes pruebas realizadas:

Todo el diámetro de una esfera de acero de 2.5 mm. no debe pasar por ninguna apertura.

IP3_

Es satisfactorio si no se manifiesta depósito de polvo dentro del equipo despues del testeo

IP6_Todo el diámetro de una esfera rígida de 12.5 mm. no debe pasar por ninguna apertura.

IP2_

Se introduce en una cámara con polvos y talcos en suspensión en el aire no debe interferir en su operación

IP5_Todo el diámetro de una esfera rígida de 50 mm. no debe pasar por ninguna apertura.

IP1_

Todo el diámetro de una esfera de acero de 1 mm. no debe pasar por ninguna apertura.

IP4_No se precisan testeosIP0_



El segundo numeral indica conformidad con las siguientes pruebas realizadas:

Las condiciones son adaptadas con el cliente pero deben ser superiores a IP_7

IP_8

Se introduce al equipo en agua por 30 minutos 1000 mm. debajo de la superficie.

IP_7Se lo somete a un srpay de agua en un arco de 60 grados.

IP_3

Se lo somete a un spray de agua por todos lados de 100 litros/min.

IP_6Se dejan caer gotas durante 10 minutos y no debe modificar la operación. Se dejan caer 3mm./min. El equipo esta inclinado 15 grados.

IP_2

Se lo somete a un spray de agua por todos lados de 12.5 litros/min.

IP_5Se dejan caer gotas durante 10 minutos y no debe modificar la operación. Se dejan caer 1mm./min.

IP_1

Se lo somete a un spray de agua en un arco de 180 grados.

IP_4No se precisan testeosIP_0


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