Los Sensores Ópticos de Barrera

 

Los sensores ópticos de barrera están compuestos por un emisor y un receptor separados. Sirven para la detección segura de objetos a gran alcance y donde exista ambientes adversos como polvo, neblina, nieve, lluvia, granizo, arena, polvo, etc. Son ideales para aplicaciones en superficies altamente reflectantes, por ejemplo, ejemplo, superficies pintadas, de metal o envueltas en papel aluminio. Los campos de aplicación son las industrias de minería, madera, papel, cristal, plástico, alimentaria e industria en general.

INTRODUCCIÓN En esta ocasión les ablaremos un poco acerca de los detectores fotoel!ctricos. "on este circuito será posible montarnos una barrera fotoel!ctrica y un detector de luz infrarroja para acer un comprobador de mandos remotos. #demás de las configuraciones, aciendo una simple variación en el elemento sensor, tambi!n nos podremos montar un detector de nivel de lí$uidos y un detector de to$ue. "on cada una de estas funciones es posible opcionalmente activar una carga mediante la adaptación de un circuito de rel!.

 

 

LOS FOTODETECTORES

Los fotodetectores son dispositivos $ue responden de una u otra forma a cual$uier tipo de radiación óptica, incluyendo la luz visible, infrarroja, ultra violeta, etc. y las convierten en se%ales el!ctricas. Estos son utilizados en m<iples aplicaciones, incluyendo instrumentación m!dica, encoders 'codificadores(, censado de posiciones, sistemas de comunicaciones de fibra óptica, y procesamiento de imágenes) todo esto sin necesidad de un contacto físico directo. Los primeros sensores fotoel!ctricos, desarrollados en la d!cada de *+-, utilizaban una lámpara incandescente como fuente de luz y una celda conductiva o fotocelda como elemento sensible.  #ctualmente se utilizan elementos elementos de estado sólido para estas funciones, funciones, los cuales son más más eficientes, no envejecen/, no se calientan, soportan vibraciones, discriminan la luz ambiente, etc. 0n sensor fotoel!ctrico moderno, en general, lo constituyen tres blo$ues fundamentales '1igura *(. 0n emisor, un receptor y una circuitería electrónica. El emisor en particular utiliza uno o varios Led2s para producir un az de luz modulada roja o infrarroja $ue viaja acia el receptor a trav!s del espacio, una fibra óptica u otro medio. Se utilizan led2s infrarrojos y luz modulada por$ue de esta forma se garantiza garantiza  una gran inmunidad a otras formas de luz ambientales, un alto rendimiento luminoso, una alta velocidad de respuesta, la insensibilidad a los golpes y vibraciones, y una larga vida &til. La luz roja se utiliza para transmisión por fibra óptica plástica y en detectores reflex polarizados. El detector, por su parte, utiliza generalmente como elemento fotosensible un fotodiodo o un fototransistor, asociado a un sistema óptico, para detectar el az de luz enviado por el LE3 del transmisor y producir una se%al el!ctrica e$uivalente de bajo nivel $ue indica la presencia o ausencia del objeto. La circuitería electrónica incluye, entre otros, los siguientes blo$ues funcionales4 5 0n oscilador para modular  la luz del LE3, es decir conectar y desconectar este <imo a una determinada frecuencia. 5 0n amplificador de alta ganancia para reforzar la se%al de salida del dispositivo fotosensible. 5 0n demodulador para identificar identifi car la frecuencia de modulación. 6uede ser, por ejemplo, un simple rectificador con filtro si el amplificador está previamente sintonizado a la frecuencia de modulación, o un 6LL detector de tonos en caso contrario. #lgunos sensores fotoel!ctricos, como los empleados para detectar objetos calientes $ue emiten su propia luz, no incluyen esta etapa puesto $ue el az no viene modulado.

 

• 0n conformador de pulsos Schmitt trigger para convertir la se%al de salida del demodulador en una se%al lógica, es decir un nivel alto o bajo. 0na etapa de salida, con alta capacidad de corriente, para manejarla carga, digamos una bobina de contactor o rel!. 3ependiendo del m!todo de detección, es decir la forma como se posicionen físicamente f ísicamente la fuente de luz y el receptor, son posibles seis tipos de sensores fotoel!ctricos4 de barrera, retrorreflectivos, difusos, convergentes, especulares y detectores de marcas de color. El tipo de sensor a utilizar en una aplicación determinada depende, entre otros factores, de la distancia de detección, la intensidad de la se%al óptica, las restricciones de montaje, las características del objeto a ser detectado, etc. Es importante, por ejemplo, saber si los objetos son opacos, transl&cidos o claros, si son alta o ligeramente reflectivos, y si se sit&an siempre en la misma posición o lo acen aleatoriamente a medida $ue pasan por el sensor.

En un sensor de barrera, transmisivo o de exploración directa, figura 7, el emisor y el receptor se posicionan opuestos entre sí, pero alineados, de modo $ue la luz del primero incide directamente sobre el segundo. La detección se realiza por sombra o blo$ueo,  es decir cuando el objeto interrumpe el az de luz. Este m!todo, adecuado para objetos no trasparentes, incluso reflectantes, es el $ue provee el más alto nivel de energía óptica. 6or esta razón,  razón, los sensores de barrera tienen un largo alcance y toleran la contaminación de los lentes por polvo, umo, etc. Se utilizan principalmente para la detección de objetos pe$ue%os, el posicionamiento preciso de piezas y el conteo de partes. Su principal desventaja es $ue el emisor y el receptor deben conectarse independientemente.

En un sensor retrorreflectivo o reflex, figura 8, el emisor y el receptor  están montados uno adyacente al otro en la misma cápsula y la luz del primero se transmite por reflexión al segundo gracias a la acción de un elemento reflector externo. La detección se realiza por sombra o blo$ueo. El reflector está formado por un gran n&mero de prismas o triedos $ue tienen la propiedad de reflejar todo rayo incidente en la misma dirección y en forma paralela. 6ara ello, debe ubicarse frente al detector, centrado y en un plano perpendicular al eje óptico del mismo. Su tama%o depende de la distancia con respecto al detector, pero debe ser más pe$ue%o $ue el objeto a detectar. Este tipo de sensor tiene un menor alcance $ue uno de barrera y debe ser usado en un ambiente limpio.

 

0n problema $ue se presenta con los sensores anteriores es $ue los objetos altamente reflectivos pueden pasar desapercibidos si los mismos retoman una cantidad de luz similar a la $ue entrega el reflector. 6ara solucionar este inconveniente, se utilizan varias t!cnicas, incluyendo el empleo de filtros de polarización en los lentes del emisor y el receptor $ue blo$uean el paso de las ondas de luz en el plano de polarización vertical u orizontal. 9tro m!todo es la utilización de un retroreflector, formado en su interior por miles de espejos prismáticos diminutos $ue procesan el az de luz enviado por el transmisor y lo devuelven rotado +-: al receptor. ;ambi!n ;a mbi!n se puede controlar la reflexión posicionando el sensor con un cierto ángulo respecto a la superficie del objeto.

En un sensor difuso o auto