S E N S O R D E P R O X I M I D A DEl sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se

encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad

según el principio físico que utilizan.

FUNCIONAMIENTO

El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo, está basado en la

medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito

resonante RC, ante la aproximación de cualquier material.

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de

osciladores, en los que la amplitud de oscilación varía al aproximar un objeto.

Entre un electrodo "activo" y uno puesto a tierra, se crea un campo electrostático

disperso. Para contrarrestar las influencias que pueda ocasionar la humedad, se suele

disponer un tercer electrodo que lo compense.

Si un objeto o un medio (metal, plástico, vidrio, madera, agua) irrumpe en la zona activa

de conmutación, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la

capacidad, la corriente en el circuito oscilador también aumenta (que es el que suministra

la alta frecuencia). El rectificador simplemente convierte la señal alterna en continua.

Cuando esta señal alcance un determinado valor, actuará el circuito disparador (Trigger)

que controla si la señal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia

necesario para conmutar el dispositivo de salida.

Entre los sensores de proximidad se encuentran:

Sensor capacitivo

Sensor inductivo

Sensor fin de carrera

Sensor infrarrojo

Sensor ultrasónico

Sensor magnético

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. El punto exacto de ésta función

puede regularse mediante un potenciómetro, el cual controla la realimentación del

oscilador. La distancia de actuación en determinados materiales, pueden por ello,

regularse mediante el potenciómetro. 

Sensor inductivo

Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para

trabajar generando un campo magnético y detectando las

pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse

en el los objetos de detección férricos y no férricos.

El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un

oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito

de salida.

Al aproximarse un objeto "metálico" o no metálico, se inducen corrientes de histéresis en

el objeto. Debido a ello hay una pérdida de energía y una menor amplitud de oscilación. El

circuito sensor reconoce entonces un cambio específico de amplitud y genera una señal

que conmuta la salida de estado sólido o la posición "ON" y "OFF".

Sensor fin de carrera

El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o

limit swicht, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del

recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el

objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente

pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores

dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados.

Sensor infrarrojo

El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El circuito de

salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema

pueda entender. La señal enviada por el emisor puede ser codificada para distinguirla de

otra y así identificar varios sensores a la vez. Esto es muy utilizado en la robótica en

casos en que se necesita tener más de un emisor infrarrojo y solo se quiera tener un

receptor.

Sensor ultrasónico

Los sensores ultrasónicos son dispositivos autónomos de estado sólido diseñados para la

detección sin contacto de objetos sólidos y líquidos. Para muchas aplicaciones, tales

como el monitoreo del nivel de agua en un tanque, la tecnología ultrasónica permite que

un dispositivo haga el trabajo que de otro modo requeriría varios sensores.

Sensor magnético

Los sensores magnéticos están conformados por contactos tipo reed, cuyas placas

encapsuladas en un bulbo de vidrio junto con gas inerte, son fácilmente influenciados por

campos magnéticos. Estos sensores se utilizan en conjunto con un imán o una superficie

imantada, de tal forma que la salida del sensor conmuta al acercarse a dicha fuente de

campo magnético.

Con una amplia variedad de tamaños cilíndricos, estos sensores pueden ser utilizados

con contactos NO o NC, y ser alimentados con tensión VAC o VDC. 

CARACTERISTICAS

Módulo SHT11

El SHT11 de Sensirion es un sensor integrado de humedad, calibrado en fábrica y con salida digital. La comunicación se establece a través de un bus serie sincrónico, usando un protocolo propio. El dispositivo posee además en su interior un sensor de temperatura para compensar la medición de humedad con respecto a la temperatura, de ser necesario. Cuenta también con un calefactor interno que evita la condensación en el interior de la cápsula de medición en condiciones de niebla o cuando existe condensación.

Las características del integrado SHT11 son:

Dos sensores: humedad relativa y temperatura Rango de medición: Humedad relativa 0-100% Precisión en humedad relativa: +/- 3% Precisión en temperatura: +/- 0,5 °C a 25 °C Salida calibra y salida digital (interfaz de dos líneas) Respuesta rápida: < 4 segundos Bajo consumo: (típico 30 µW) Bajo costo Diseñado para aplicaciones de gran volumen de costo sensible Tecnología de avanzada CMOS para estabilidad superior a largo plazo Facilidad de uso debido a la calibración y a la interfaz digital de dos líneas El SHT11 se puede alimentar con un rango de tensión comprendido entre 2,4 a

5V. El sensor se presenta en forma de un encapsulado para montaje superficial LCC (Lead Chip Carrier).

FUNCIONAMIENTO

Sensor capacitivo

El sensor está formado por un oscilador cuya capacidad la forman un electrodo interno

(parte del propio sensor) y otro externo (constituido por una pieza conectada a masa).

El electrodo externo puede estar realizado de dos modos diferentes; en algunas

aplicaciones dicho electrodo es el propio objeto a censar, previamente conectado a masa;

entonces la capacidad en cuestión variará en función de la distancia que hay entre el

sensor y el objeto.

Sensor inductivo

El funcionamiento es similar al capacitivo; la bobina detecta el objeto cuando se produce

un cambio en el campo electromagnético y envía la señal al oscilador, luego se activa el

disparador y finalmente al circuito de salida hace la transición entre abierto o cerrado.

Sensor fin de carrera

Estos sensores tienen dos tipos de funcionamiento: modo positivo y modo negativo. En el

modo positivo el sensor se activa cuando el elemento a controlar tiene una tara que hace

que el eje se eleve y conecte el contacto móvil con el contacto NC. Cuando el muelle

(resorte de presión) se rompe el sensor se queda desconectado. El modo negativo es la

inversa del modo anterior, cuando el objeto controlado tiene un saliente que empuje el eje

hacia abajo, forzando el resorte de copa y haciendo que se cierre el circuito. En este

modo cuando el muelle falla y se rompe permanece activado.

Sensor de infrarrojo

Sensor ultrasónico

Un sensor ultrasónico de distancia mide empleando un transductor que emite “paquetes”

de ultrasonido que contienen una serie de ondas sonoras intermitentes. El paquete se

emite en forma cónica, se rebota o refleja en la superficie objetivo y se recibe e regreso en

un transductor. El tiempo requerido por el sonido para ir y volver se mide y se convierte a

unidades de distancia. Varios factores afectan la medición con ultrasonido: la naturaleza

de la superficie, el ángulo del cono y la distancia el sensor objetivo. Las condiciones

ambientales como son temperatura, humedad relativa, gases, vapores y la presión

también afectan.

Los sensores están diseñados con ajustes ya sean manuales o automáticos para

compensar la mayoría de estas condiciones cambiantes.

Sensor magnético

Su principio de funcionamiento está basado en que al acercarse un imán, el sensor

detecta. Internamente, poseen un reed switch, que es el que provoca la detección. Son

extremadamente económicos, pero poseen una vida más limitada que cualquier otro tipo

de sensor (poseen una lámina metálica que tiene movimiento mecánico, con el tiempo se

daña), pero rinde muchísimas más operaciones que un microswitch mecánico standard.

Los hay cilíndricos en varios diámetros y rectangulares. El imán puede proveerse con el

sensor, o puede proveerse el sensor solo. 

APLICACIONES

En el amplio aspecto de aplicaciones industriales que existen, una de las principales

informaciones que es necesario extraer de un proceso determinado es la presencia o

ausencia de un objeto, al paso por un punto determinado, la cercanía a una región de

importancia, el contaje de número de piezas que pasan, el verificar la completitud de un

lote de elementos, etc., es decir, el detectar la presencia o proximidad de un objeto

determinado.