miércoles, 15 de junio de 2011

SENSORES

QUE ES UN SENSOR

Un sensor es un dispositivo que detecta, o sensa manifestaciones de cualidades o fenómenos físicos, como la energía, velocidad, aceleración, tamaño, cantidad, etc.
Muchos de los sensores son eléctricos o electrónicos, aunque existen otros tipos. Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa  o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores sensados puedan ser leídos por un humano. 

Entre los sensores electricos existen los sensores de proximidad, los cuales son dispositivos capazes de detectar objetos o señales que se encuentran cerca del elemento(sensor). Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan.Entre los sensores de proximidad se encuentran:

1)sensor inductivo
2)sensor capacitivo
3)sensor fotoelectrico

SENSOR INDUCTIVO


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". 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.

FORMA DE CONEXION

EN SERIE
En la conexión en serie ... 

puede producirse un retardo temporal (p. ej.retardo de disposición). El número de detectores de proximidad interconectableses limitado por la caída de tensión total (suma de todas las Ud).En los sensores de 2 hilos está limitada por la adición de las tensiones de alimen-tación mínimas.En detectores DC de 3 hilos la corriente máxima admisible de la etapa de salidarepresenta otra limitación, ya que la corriente de vacío I0 de todos los detectores se suma a la corriente asignadade servicio Ie.El retardo de disposición tv es el retardo de disposición de un sensor × (número de sensores n–1).:


EN PARALELO

En la conexión en paralelo          
... de detectores de proximidad con indicación de funcionamiento  se recomienda desacoplar las salidas de los diferentes detectores con 
diodos (como se indica en la figura).


De este modo se impide que todos  los LED se iluminen si está conectada una etapa de salida.
VENTAJAS:

1.- Rápida respuesta.
2.- Mayor presicion.
3.- Posibilidad de montar los sensores tanto enrasados como no enrasados.
4.- Larga vida útil (protección IP 67).


NORMATIVIDAD
Las normas referentes a los tipos o grados de protección son:
TIPO 1: Propósito general. Envolvente destinada a prevenir de contactos accidentales con los aparatos.
TIPO 2: Hermético a gotas. Previene contra contactos accidentales que pueden producirse por condensación de gotas o salpicaduras.
TIPO 3: Resistencia a la intemperie. Para instalación en el exterior.
TIPO 3R: Hermético a la lluvia.
TIPO 4: Hermético al agua. Protege contra chorro de agua.
TIPO 5: Hermético al polvo.
TIPO 6: Sumergible en condiciones especificadas de presión y tiempo.
TIPO 7: Para emplazamientos peligrosos Clase I. El circuito de ruptura de corriente actúa al aire.
TIPO 8: Para emplazamientos peligrosos Clase I. Los aparatos están sumergidos en aceite.
TIPO 9: Para emplazamientos peligroso Clase II y funcionamiento intermitente.
TIPO 10: A prueba de explosión.
TIPO 11: Resistente a ácidos o gases.
TIPO 12: Protección contra polvo, hilos, fibras, hojas, rebose de aceite sobrante o refrigerante.
TIPO 13: Protección contra polvo. Protege de contactos accidentales y de que su operación normal no se interfiera por la entrada de polvo
DIN
La norma DIN 40 050 establece la grado de protección IP; éste se compone de dos dígitos:
El primero indica la protección contra sólidos.
El segundo indica la protección contra el agua.
Cuerpos solidos
Agua
0 No está protegido contra el ingreso de cuerpos extraños.
0 Sin protección.
1 Protegido contra ingreso de cuerpos extraños de hasta 50 mm de diametro.
1 Protección contra el goteo de agua condensada.
2 Protegido contra ingreso de cuerpos extraños de hasta 12 mm de diametro.
2 Protección contra el goteo hata 15° de la vertical.
3 Protegido contra ingreso de cuerpos extraños de hasta 2.5 mm de diametro.
3 Protección contra lluvia con ángulo inferior a 60°.
4 Protegido contra ingreso de cuerpos extraños de hasta 1 mm de diametro.
4 Protección contra salpicaduras en cualquier dirección.
5 Protección contra depósito de polvo.
5 Protección contra el chorreo de agua en cualquier dirección.
6 Protección contra ingreso de polvo.
6 Protección contra ambientes propios de las cubiertas de los baarcos.
7 Protección contra la inmersión temporal.
8 Protección contra la inmersión indefinida.

CONSIDERACIONES GENERALES

La superficie del objeto a detectar no debe ser menor que el diámetro del sensor de proximidad (preferentemente 2 veces más grande que el tamaño o diámetro del sensor). Si fuera menor que el 50% del diámetro del sensor, la distancia de detección disminuye sustancialmente.
Debido a las limitaciones de los campos magnéticos, los sensores inductivos tienen una distancia de detección pequeña comparados con otros tipos de sensores. Esta distancia puede variar, en función del tipo de sensor inductivo, desde fracciones de milímetros hasta 40 mm en promedio.
Para compensar el limitado rango de detección, existe una extensa variedad de formatos de sensores inductivos: cilíndricos, chatos, rectangulares, etc.
Los sensores inductivos cilíndricos son los más usuales en las aplicaciones presentes en la industria.Posibilidad de montar los sensores tanto enrasados como no enrasados.
Gracias a no poseer partes móviles los sensores de proximidad no sufren en exceso el desgaste.

SENSOR CAPACITIVO






Los sensores capacitivos  reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de conexión respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto más elevada sea su constante dieléctrica. 

FUNCION
Desde el punto de vista puramente teórico, se dice que 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 modo diferentes; en algunas aplicaciones dicho electrodo es el propio objeto a sensar, previamente conectado a masa; entonces la capacidad en cuestión variará en función de la distancia que hay entre el sensor y el objeto. En cambio, en otras aplicaciones se coloca una masa fija y, entonces, el cuerpo a detectar utilizado como dieléctrico se introduce entre la masa. Y la placa activa, modificando así las características del condensador equivalente.

FORMA DE CONEXION 

Los sensores capacitivos de 2 hilos con salida binaria se pueden utilizar en conexiones serie o paralelo, similar a contactos mecánicos. Su atención debe centrarse en la caída de tensión específica del dispositivo; es decir, la tensión residual Ud, la cual se multiplica, en el caso de conexión en serie, según el número de dispositivos. En el caso de conexión en paralelo de sensores con salida de tiristor, la primera salida en conmutación asume la corriente de carga general.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

Las ventajas de este dispositivo son algunas más que en el caso de los sensores inductivos. La primera ventaja es común para ambos, detectan sin necesidad de contacto físico, pero además esto sensor lo realiza de cualquier objeto. Además, debido a su funcionamiento tiene muy buena adaptación a los entornos industriales, adecuado para la detección de materiales polvorientos o granulados. La duración de este sensor es independiente del número de maniobras que realice y soporta bien las cadencias de funcionamiento elevados. Entre los inconvenientes se encuentra el alcance, dependiendo del diámetro del sensor, puede alcanzar hasta los 60mm, igual que la modalidad inductiva. Otro inconveniente es que depende de la masa a detectar, si quiero realizar una detección de cualquier tipo de objeto este sensor no nos sirve, puesto que depende de la constante eléctrica. Esta desventaja viene encadenada con la puesta en servicio, antes de colocar el sensor lo tenemos que instalar; los detectores cuentan con un potenciómetro de ajuste que permite ajustar la sensibilidad. Según la aplicación será necesario adaptar el ajuste, por ejemplo para materiales de constante dieléctrica (er) débil como el papel, cartón o vidrio, en caso de tener una er fuerte tenemos que reducir la sensibilidad, con objetos del tipo metales o líquidos

CONSIDERACIONES GENERALES

Al elegir un sensor capacitivo el uso final se debe tener presente, de que es el material que se controlaran, su forma y composición.
Los factores de la reducción relacionados con cada material se deben recordar y
también su masa física. Si no es montado a ras de la superficie pues es posible aprovecharse del mucho el mayor campo sensible, este significa que el sensor no necesita ser fijado al máximo donde estará más propenso a los efectos de variaciones de la temperatura,
humedad, depósitos de polvo, etc

SENSOR FOTOELECTRICO


Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que “ve” la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.


Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación y formateo de la señal de salida.



VENTAJAS E INCONVENIENTES

La luz solo tiene que atravesar el espacio de trabajo una vez, por lo que se favorecen grandes distancias de funcionamiento, hasta 60 metros. Son apropiadas para condiciones ambientales poco favorables, como suciedad, humedad, o utilización a la intemperie, así como independientemente del color del objeto realiza una detección precisa del objeto. La instalación se ve dificultada por tener que colocar dos aparatos separados y con los ejes ópticos alineados de manera precisa y delicada, ya que el detector emite en infrarrojos. Además de la imposibilidad de que sean transparentes..
SENSORES DE BARRERA:  

    Cuando existe un emisor y un receptor apuntados uno al otro (este método tienes el mas alto nivel de detección.)

SENSORES REFLEX:

     Cuando la luz es reflejado con un reflector especial, cuya característica es que de vuelvela luz en el mismo ángulo quela recibe.

SENSORES AUTO REFLEX

    Son iguales al anterior, excepto que el emisor tiene un lente que polariza la luz en un
sentido

Todos cuentan con un control de ganancia para aumentar ó disminuir el rango de sensado. Normalmente los primero 2 tipos los ocupamos para detectar la presencia de objetos grandes. Detectar Tránsito de vehículos, personas, cajas, contenedores, etc.  En estos sensores manejamos rango de sensado que van de 1m hasta 150m,  el rango puede variar según el fabricante.
 Para detectar objetos pequeños con un poco más de presición, utilizamos el Sensor Difuso.  El rango de sensado se puede variar con el control de ganancia, y tambien se ve afectado por la luminosidad del objeto a sensar. En estos sensores manejamos rango de sensado que va de 0mm hasta 150mm, el rango puede variar según el fabricante.

El voltaje de alimentación de estos sensores puede ser 220vac, 110vac, 24vdc.  En voltaje Vdc pueden ser NPN  ó PNP.  

SENSOR FINALES DE CARRERA


Un final de carrera es un interruptor que se acciona de forma automática cuando un elemento móvil llega al final de su recorrido. Funciona como un sensor mecánico que detecta la posición del elemento móvil al accionar este algún sistema mecánico (por ejemplo, una palanca) que abre o cierra los contactos de un circuito
Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit switch, 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 o NO en inglés), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado.
Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta elmovimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.
DESCRIPCION
Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc


FUNCIONAMIENTO

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.
MODELOS
Dentro de los dispositivos sensores de final de carrera existen varios modelos:
  Honeywell de seguridad: Este final de carrera está incorporado dentro de la gama GLS de la empresa Honeywell y se fabrica también en miniatura, tanto en metal como en plástico y madera,con tres conducciones metálicas muy compactas..
  Fin de carrera para entornos peligrosos: Se trata en concreto de un microinterruptor conmutador monopolar con una robusta carcasa de aluminio. Esta cubierta ha sido diseñada para poder soportar explosiones internas y para poder enfriar los gases que la explosión genera en su interior. Este interruptor se acciona mediante un actuador de la palanca externo de rodillo que permite un ajuste de 360º.
  Set crews: Estos tipos de finales de carrera se utilizan para prevenir daños en el sensor provocados por el objeto sensado. Están compuestos por un cilindro roscado conteniendo un resorte con un objetivo de metal el cual es detectado por el sensor inductivo por lo que puede soportar impactos de hasta 20 N sin sufrir daños.


Ventajas e Inconvenientes

Entre las ventajas encontramos la facilidad en la instalación, la robustez del sistema, es insensible a estados transitorios, trabaja a tensiones altas, debido a la inexistencia de imanes es inmune a la electricidad estática. Los inconvenientes de este dispositivo son la velocidad de detección y la posibilidad de rebotes en el contacto, además depende de la fuerza de actuación.









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