Sensores capacitivos e inductivos

CONTROLES INDUSTRIALES II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

EXPOSICIÓN N° 01 TEMA: SENSORES

SEMESTRE: SEPTIMO

ESTUDIANTES: JUAN GUNSHA JORGE SEGOVIA CESAR VITERI

PROFESOR: ING. PATRICIO VILLACRÉS

Sensores

INDICE

1. TEMA.............................................................................................................................. 2 2. ANTECEDENTES ................................................... .................................................... ... 2 3. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................ 2 4. OBJETIVOS.................................................................................................................... 3 Objetivo General ................................................ ....................................................... .......... 3 Objetivos Específicos ......................................................................................................... 3 5. MARCO TEORICO ................................................. .................................................... ... 3 5.1.

MATERIALES Y EQUIPOS ................................................................................ 41

6. DIAGRAMAS................................................ ....................................................... ........ 42 7. DESARROLLO DE PRACTICA ...................................................... ........................... 43 7.1.

GRÁFICOS ............................................. ....................................................... ........ 43

8. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 45 9. RECOMENDACIONES: .............................................................................................. 45 10.

BIBLIOGRAFÍA: ................................................. .................................................... . 46

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Sensores

CONTROLES INDUSTRIALES II 1. TEMA SENSORES

2. ANTECEDENTES Al hablar de automatización industrial, es imprescindible definir un sistema de manufactura flexible, ya que es de vital importancia que los dispositivos que actúan como elementos integradores del mismo, ofrezcan un nivel de seguridad que permita garantizar el desarrollo completo del proceso en ejecución. En industrias tales como las alimenticias, refresqueras, manufactureras, comerciales, extractivas, de igual forma en lugares como museos, bancos, entre otros. En este sentido, resulta favorable la inclusión de algunos sensores, en los manipuladores robot, que hacen parte del Sistema de Manufactura Flexible en el Centro de Automatización de Procesos CAP. Como sabemos un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de materiales, con el objetivo de mandar una señal y permitir que continúe un proceso. Dentro de la selección de un sensor, se deben considerar diferentes factores, tales como: la forma de la carcasa, distancia operativa, datos eléctricos y conexiones. De igual forma, existen otros dispositivos llamados transductores, que son elementos que cambian señales, para la mejor medición de variables en un determinado fenómeno.

3. JUSTIFICACIÓN Se pretende realizar este tipo de investigación ya que uno de los aspectos de mayor importancia en el área de Automatización Industrial es el tema de los Sensores, los cuales  juegan un rol primordial en el sistema Productivo. En un sistema, el sensar se realiza r ealiza mediante la utilización de elementos tales como: un micro Switch, un limit Switch ó sensores que pueden ser del tipo óptico, de proximidad, prox imidad, de color ó de cualquier otro tipo de acuerdo a la necesidad de sensado, para controlar el sistema puede

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Sensores

utilizar de un nivel básico de elementos tales como: relevadores , temporizadores, contadores o más sofisticados como serían un PLC, Microprocesadores Microcontroladores, así mismo se vale de elementos tales como: motores, solenoides, válvulas y lámparas. Es necesario y fundamental el dominio de dispositivos, dispo sitivos, ya que en la gran empresa industrial, es imprescindible toparse con este tipo de procesos, donde el profesional debe estar anticipado a realizar y corregir cualquier imprevisto o problema.

4. OBJETIVOS Objetivo General 

Investigar los diferentes tipos de sensores utilizados en la automatización industrial

Objetivos Específicos 

Evidenciar el respectivo uso y aplicación de los sensores



Desarrollar circuitos de aplicación practica

5. MARCO TEORICO1 Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés. de interés. Algunos  Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), (temperatur as), los velocímetros (velocidad). Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo, fuerza, ejemplo, fuerza, presión,  presión, temperatura,  temperatura, velocidad,  velocidad, etc.)  etc.) en otro. Cualquier sensor o transductor necesita esta calibrado para ser útil como dispositivos de medida. La calibración es el procedimiento el procedimiento mediante el cual se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida.

1

 Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos31/transductores-sensores/transductoressensores.shtml 

3

Sensores

Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida. Los dos tipos son: 

Transductores analógicos



Transductores digitales

Los transductores analógicos  proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide. Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de  procesos.

Características deseables de los transductores Exactitud La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.

Precisión La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.

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Sensores

Rango de funcionamiento El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango.

Velocidad de respuesta El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.

Calibración El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración.

Fiabilidad El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar sujeto a fallos frecuentes durante el funcionamiento.

Selección de los Sensores en la automatización La selección se basa en la decisión sobre cuál es el sensor más adecuado. Esto depende del material del objeto el cual debe detectarse.Si el objeto es metálico, se requiere un sensor inductivo. Si el objeto es de  plástico,  papel, o si es líquido (basado en aceite o agua), granu1ado o en polvo, se requiere un sensor capacitivo. Si el objeto puede llevar un imán, es apropiado un sensor magnético. Para elegir un sensor adecuado se deben seguir estos cuatro  pasos: 

FORMA DE LA CARCASA



DISTANCIA OPERATIVA.



DATOS ELECTRÓNICOS Y CONEXIONES



GENERALIDADES

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Sensores

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SIMBOLOGIA DE LOS DIFERENTES SENSORES/TRANSDUCTORES

Símbolo

Descripción

Símbolo

Descripción

Transductor Símbolo genérico

Transductor piezoeléctrico

Resistencia / Resistor LDR Resistencia sensible a la luz

Micrófono Detector de sonidos

Detector de líquidos

Detector de termoluminiscencia

Fotodiodo Diodo sensible a la luz visible o infrarroja

Fototransistor Transistor sensible a la luz

Sensor electrostático Sensor sensible al tacto

Sensor electrostático Sensor sensible al tacto

Sensor electrostático Sensor sensible al tacto

Interruptor de mercurio Detecta la inclinación

Reed / Relé de láminas Se cierra a la proximidad de un imán

Interruptor detector de fin de carrera o límite

Símbolos de contactos por efectos o dependencias Contacto de nivel Accionado por el nivel de un fluido

Contacto térmico Accionado por un relé térmico por el efecto de la temperatura

Sensores

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Contacto de nivel Accionado por el nivel de un fluido

Contacto térmico Accionado por el efecto de la temperatura

Contacto por flujo Accionado por el flujo de un fluido

Presostato Contacto accionado por presión

Contacto por flujo Accionado por el flujo de un fluido

Presostato Contacto accionado por presión

Contacto accionado por el flujo de un gas

Termostato Contacto térmico, accionado por el efecto de la temperatura

Contacto por frecuencia

Contacto accionado por un contador de impulsos

Símbolos de sensores por proximidad Contacto por proximidad Símbolo genérico

Sensor sensible por proximidad Representación unifilar Símbolo genérico

Contacto por proximidad a un imán

Contacto por proximidad al hierro

Sensor sensible al tacto

Sensor capacitivo sensible por proximidad a sólidos

Sensor de proximidad capacitivo, salida normalmente abierta

Sensor de proximidad capacitivo, salida normalmente cerrada

Sensores

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Sensor de proximidad capacitivo de 3 hilos, salida normalmente abierta

Sensor de proximidad capacitivo de 3 hilos, salida normalmente cerrada

Sensor de proximidad capacitivo de 4 hilos, con 2 salidas, una bierta y otra cerrada

Sensor con fibra optica

Símbolos de optoacopladores / Optoaisladores Detectores fotoeléctricos, optoelectrónicos

Optoacoplador / Optoaislador Diodo - Semiconductor

Optoacoplador / Optoaislador Diodo - Diac

Optoacoplador de dos receptores

Optoacoplador Diodo - Transistor

Optoacoplador encapsulado Diodo - Transistor con hueco para el corte del haz

Optoacoplador encapsulado Diodo - Transistor

Símbolos de termopares / termocuplas Transductores detectores de temperatura Termopar / Termocupla Termoacoplador

Termopar / Termocupla Termoacoplador

Termopar / Termocupla

Termopar / Termocupla

Termopar polarizado El lado grueso es el polo negativo

Termopar polarizado

Sensores

TIPOS DE CONEXION DE SENSORES CONEXIÓN A DOS HILOS En este tipo de conexión, los sensores se conectan en serie entre la carga y la red de alimentación. Existen modelos para diferentes tensiones y tipos de corriente (ac y cc).

La carga puede ser una bobina de contactor o un relé industrial de tensión y tipo de corriente idéntica a la de trabajo del propio sensor. CONEXIÓN A TRES HILOS Se disponen de tres hilos, dos de ellos son para su alimentación desde una fuente de corriente continua

auxiliar

y

el

restante

para

la

salida

de

la

carga.

En función del tipo de conmutación, los sensores de tres hilos pueden ser PNP y NPN. En los

primeros

la

salida

es

positiva

y

en

los

segundos

negativa.

Es importante tener esto en cuenta, ya que la carga se conecta de diferente forma en cada uno de ellos. CONEXIÓN A CUATRO HILOS Se suele empelar para detectores de cc. Emplean dos hilos para la alimentación y los otros dos corresponden al contacto de salida para control de carga.

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Sensores

SENSORES INDUCTIVOS2 Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirve para detectar materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de  posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de codificación y de conteo.

Funcionamiento.Una corriente (i) que circula a través de un hilo conductor, genera un campo magnético que está asociado a ella. Los sensores de proximidad inductivos contienen un devanado interno. Cuando una corriente circula por el mismo, un campo magnético es generado, que tiene la dirección de las flechas anaranjadas. Cuando un metal es acercado al campo magnético generado por el sensor de  proximidad, éste es detectado.

2

Tomado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_inductivo

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Sensores

Diagrama

Forma de conexión

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Sensores

Constitución física Estos son los bloques que habitualmente constituyen un sensor inductivo, aunque en algunos modelos el amplificador de salida puede estar implementado en otro dispositivo con carcasa independiente, para reducir el tamaño del sensor.

Estados de un sensor inductivo En función de la distancia entre el sensor y el objeto, el primero mantendrá una señal de salida (ver figura inferior): 1.- Objeto a detectar ausente: 

amplitud de oscilación al máximo, sobre el nivel de operación;



la salida se mantiene inactiva (OFF ).

2.- Objeto a detectar acercándose a la zona de detección: 

se producen corrientes de Foucault, por tanto hay una “transferencia de energía”;



el circuito de detección detecta una disminución de la amplitud, la cual cae por debajo del nivel de operación;



la salida es activada (ON ).

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Sensores

3.- Objeto a detectar se retira de la zona de detección: 

eliminación de corrientes de Foucault;



el circuito de detección detecta el incremento de la amplitud de oscilación;



como la salida alcanza el nivel de operación, la misma se desactiva (OFF ).

Sensores blindados y no blindados SENSOR BLINDADO

SENSOR NO BLINDADO

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Sensores

Los blindados tienen un agregado al núcleo y un blindaje metálico que limita el campo magnético al frente del sensor.

Los no blindados no tienen blindaje extra, resultando en un área de sensado mayor.

Características: 

Enrasables.



Especiales para posicionamiento.



Distancias

Características:

más

cortas

de



 No enrasables.



Detección de presencia.



Distancias más grandes de detección.

detección. 

Sensado limitado al frente del sensor.

Los sensores blindados, al tener todo el cuerpo roscado son más resistentes a los golpes que los no blindados y además permiten el enrasado si bien su zona de muestreo se limita al frontal del sensor.

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Sensores

Histéresis Se denomina histéresis a la diferencia entre la distancia de activación y desactivación. Cuando un objeto metálico se acerca al sensor inductivo, éste lo detecta a la "distancia de detección" o "distancia de sensado". Cuando el mismo objeto es alejado, el sensor no lo deja de detectar inmediatamente, sino cuando alcanza la "distancia de reset " o "distancia de restablecimiento", que es igual a la "distancia de detección" más la histéresis propia del sensor.

Distancia de sensado La distancia de sensado (Sn) especificada en la hoja de datos de un sensor inductivo está  basada en un objeto de estándar con medidas de 1" x 1" de hierro dulce. Este valor variará sensiblemente si se quiere detectar otros tipos de metales, incluso con materiales ferrosos como el acero inoxidable (SS). Para otros no ferroros, como el aluminio, pueden ser detectados, pero a menores distancias. En el siguiente gráfico se puede ver como varía la distancia de detección en función del material a detectar y el tamaño del mismo.

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Sensores

SENSORES CAPACITIVOS Los sensores capacitivos (KAS) están especialmente diseñados para lograr detectar materiales aislantes tales como el plástico, el papel, la madera, entre otros, no obstante también cuentan con la capacidad de de detectar metales. Es importante tener en cuenta que los sensores capacitivos funcionan de manera inversa a los inductivos, es decir que a medida que el objetivos se va a acercan al sensor las oscilaciones del mismo aumentan hasta que llega a un límite que activa el circuito que dispara las alarmas. Ahora bien, para que podamos comprender como funcionan los sensores capacitivos, debemos decir que en un principio éstos constan de una sonda que se encuentra situada en la cara posterior en donde se encuentra colocada una placa condensadora, y al aplicar una corriente al sensor por más mínima que sea, se produce una especie de campo electroestático cuya reacción se produce frente a los cambios de la capacitancia provocados por la presencia de un objeto cualquiera.

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Sensores

En el caso de que el objeto se encuentre fuera del campo electroestático entonces el oscilador de los sensores capacitivos se encontrará inactivo pero como bien decíamos anteriormente a medida que el objeto se va a acercando al sensor, éstos se activa. Para que podamos entender exactamente cómo funcionan los sensores capacitivos debemos decir que los mismos están compuestos con algunas piezas las cuales son el oscilador, que representa a la amplitud de oscilación variante según la distancia a la cual esté el objeto. También tenemos el rectificador, cuya función es controvertir la señal alterna del oscilador de manera que la cercanía de un objeto a los sensores se verá traducida en una variación de la señal en la corriente constante; el potenciómetro el cual ayuda a que la señal de los sensores capacitivos pueda ajustarse con la finalidad de eliminar la detección de algunos medios, es decir que por ejemplo el nivel de un líquido puede llegar a medirse a través de las paredes de su recipiente. Por último, los sensores capacitivos cuentan con un circuito disparador en cual compara la señal proporcionada por el rectificador con la de un umbral que varía dependiendo de si los sensores capacitivos se encuentran activos o no. Como podemos notar en esta explicación, los sensores capacitivos son parte importante de los sistemas de alarmas.

Funcionamiento 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 modos 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

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Sensores

masa fija y, entonces, el cuerpo a detectar se utiliza como dieléctrico se introduce entre la masa y la placa activa, modificando así las características del condensador equivalente.

Aplicaciones Estos sensores se emplean para la identificación de objetos, para funciones contadoras y para toda clase de control de nivel de carga de materiales sólidos o líquidos. También son utilizados para muchos dispositivos con pantalla táctil, como teléfonos móviles o computadoras ya que el sensor percibe la pequeña diferencia de potencial entre membranas de los dedos eléctricamente polarizados de una persona adulta.

Detección de nivel En esta aplicación, cuando un objeto (líquidos, granulados, metales, aislantes, etc.) penetra en el campo eléctrico que hay entre las placas sensor, varía el dieléctrico,  variando consecuentemente el valor de capacidad.

Sensor de humedad El principio de funcionamiento de esta aplicación es similar a la anterior. En esta ocasión el dieléctrico, por ejemplo el aire, cambia su permisividad con respecto a la humedad del ambiente.

Detección de posición Esta aplicación es básicamente un condensador variable, en el cual una de las placas es móvil,  pudiendo de esta manera tener mayor o menor superficie efectiva entre las dos placas, variando también el valor de la capacidad, y también puede ser usado en industrias químicas. Pero como sabemos este tipo de aplicación no suele ser lo correcto

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Sensores

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 con la posibilidad de detectar materiales distintos del metal. 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 elevadas. 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 se quiere realizar una detección de cualquier tipo de objeto este sensor no sirve, puesto que depende de la constante eléctrica. Esta desventaja viene encadenada con la  puesta en servicio, antes de colocar el sensor se debe de instalar; los detectores cuentan con un potenciómetro que permite ajustar la sensibilidad. Según la aplicación será necesario ajustar la sensibilidad para que se adapte al material, por ejemplo para materiales de constante dieléctrica débil como el papel, cartón o vidrio se tiene que aumentar la sensibilidad, y en caso de tener una constante dieléctrica fuerte hay que reducir la sensibilidad, por ejemplo con objetos metálicos o líquidos.

Forma de conexión

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Sensores

SENSORES MAGNETICOS3 Detecta los campos magnéticos que provocan los imanes o las corrientes eléctricas. El  principal es el llamado interruptor Reed; consiste en un par de láminas metálicas de materiales ferromagnéticos metidas en el interior de una cápsula que se atraen en presencia de un campo magnético, cerrando el circuito. Su símbolo recuerda vagamente al del interruptor convencional:

El interruptor Reed puede sustituir a los finales de carrera para detectar la posición de un elemento móvil, con la ventaja de que no necesita ser empujado físicamente por dicho elemento sino que puede detectar la proximidad sin contacto directo. Esto es muy útil cuando interesa evitar el contacto físico, por ejemplo para detectar el nivel de agua de un depósito sin riesgo de cortocircuitos.

Principio de Funcionamiento: Los sensores magnéticos constan de un sistema de contactos cuyo accionamiento vendrá ocasionado por la aparición de un campo magnético. Los contactos se cerrarán bajo la influencia de un campo magnético provocado por un dispositivo imantado alojado en el objeto a detectar, en los cilindros neumáticos el imán permanente va integrado en el émbolo, estos cuando el campo magnético se acerca al sensor, estos

3

 Tomado de: http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf 

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Sensores

transmiten una señal eléctrica o neumática a los controles, electro válvulas o elementos de conmutación neumáticos.

Aplicación Los interruptores magnéticos tipo Reed se suelen emplear para sustituir a los interruptores de fin de carrera accionados mecánicamente con émbolos, rodillos y palancas giratorias, y también como un elemento de conexión importante para interruptores de fin de carrera sin contacto. En la industria de los ascensores, los interruptores magnéticos tipo Reed se emplean  para el control y el posicionamiento. Se usan preferentemente cuando los interruptores de fin de carrera ya no funcionan de forma satisfactoria debido a condiciones desfavorables, como velocidades de arranque altas o bajas, frecuencias de conmutación elevadas, gran incidencia de polvo o suciedad, humedad elevada, atmósferas químicas o grandes fluctuaciones en los intervalos de funcionamiento. Los interruptores magnéticos tipo Reed constan de dos unidades, el interruptor y el imán accionador. Los contactos del interruptor se protegen del  polvo, la humedad y la corrosión mediante el tubo de cristal que incorporan. Por consiguiente,  presentan una fiabilidad de contacto extraordinariamente elevada. Las carcasas son de termoplástico, y según la aplicación existen versiones rectangulares, cilíndricas o planas. La instalación de los interruptores se realiza mediante orificios de fijación, tuercas, bridas o b ien mediante perfiles en C. Se proporcionan con un tornillo de fijación central o bien con ranuras  para su ajuste. El BN 260 es extremadamente insensible a la desalineación transversal. Diseño y funcionamiento Por lo general, los contactos son normalmente abiertos (NA), normalmente cerrados (NC) o biestables; en algunos tipos, la condición de conmutación se

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indica mediante un LED. Los interruptores se accionan mediante imanes con o sin carcasa. Dependiendo del tipo de interruptor puede elegirse un imán específico de acción lateral o frontal, así como diferentes distancias de accionamiento. Para evitar errores, los planos de accionamiento se indican con símbolos. Por su voltaje de polarización, los contactos  biestables son los interruptores más sensibles. Según la aplicación, existen interruptores magnéticos tipo Reed precableados, con entrada de cable o con conectores. La clase de  protección llega hasta la categoría IP 67. Aspectos tecnológicos La precisión del punto de conmutación depende de la temperatura, a la que la fuerza magné- tica es inversamente  proporcional. En el sector de los ascensores estas fluctuaciones no tienen demasiada importancia, ya que el margen de temperatura es relativamente constante. Los interruptores magnéticos tipo Reed tienden a soldarse cuando se supera el amperaje máximo especificado. Aunque pueden seguir funcionando tras separarse, pierden precisión con toda seguridad. También puede producirse una soldadora de los contactos al emplear cables muy largos. Para evitar la soldadura pueden utilizarse bobinas de compensación. Cuando se instalan interruptores magnéticos tipo Reed próximos entre sí, puede producirse un accionamiento indeseado del interruptor adyacente. En ese caso, un remedio eficaz consiste en colocar  placas de blindaje eléctrico entre los interruptores. Los interruptores BN 85-5 y BN 325 ya llevan las placas de blindaje incorporadas en la carcasa. Debe procurarse que las unidades meticulosamente ajustadas no queden dañadas por sobrecargas o vibraciones durante la instalación o comprobación. Cuando los componentes se tratan con cuidado, se obtiene de ellos una larga vida útil. El funcionamiento sin contacto y el accionamiento a fuerzas bajas de los interruptores los hace inmunes al desgaste, por lo que su vida mecánica es  prácticamente ilimitada. Los interruptores magnéticos tipo Reed, como dispositivos de acción mecánica rápida, presentan una histéresis de conmutación; es decir, los puntos de activación y desactivación no coinciden. Este fenómeno se explica por la diferencia entre la excitación de enganche y desenganche de los contactos. V A Gráfica de voltaje-amperaje Los interruptores magnéticos tipo Reed pueden funcionar con diferentes amperajes a diferentes voltajes. Como estos valores varían según cada interruptor, se representan en gráficas U-I. El eje X representa el voltaje, y el Y, el amperaje correspondiente.

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Sensores

SECTORES DE APLICACIÓN: SECTOR INDUSTRIAL - Contaje - Posición de pistón - Seguridad de máquinas - Panel publicitario - Posición de accionistas - Nivel líquido - Control de velocidad DOMÓTICA: - Alarmas

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Sensores

- Detección de intrusión - Posición de ventana (persianas) - Ascensores - Control de persianas - Pequeños y grandes electrodomésticos - GTC (gestión técnica centralizada) - Piscinas -AERONAUTICA,

ESPACIAL

Y

MILITAR:

- Nivel de carburante/aceite - Control de obturadores de cámara - Sensores y actuadores para el Airbus

APLICACIONES ESPECIALES: - Ambientes explosivos ATEX. La mayoría de los sensores magnéticos funcionan por un fenómeno físico llamado efecto hall. Veamos un poco de que trata. En un conductor por el que circula una corriente, en presencia de un campo magnético  perpendicular al movimiento de las cargas, aparece una separación de cargas que da lugar a un campo eléctrico en el interior del conductor, perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magnético aplicado. A este campo eléctrico se le denomina campo Hall. Llamado efecto Hall en honor a su modelador Edwin Herbert Hall.

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Sensores

SENSORES FOTOELECTRICOS4

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Son dispositivos electrónicos que pueden abrir y/o cerrar un circuito eléctrico, por acción de un haz de luz y un elemento fotosensible. todo detector fotoeléctrico está compuesto por un EMISOR, que produce y emite una luz infrarroja o una luz visible roja, producida por unos diodos electroluminiscentes LED o por fototransistores; y un RECEPTOR compuesto por el fototransistor, sensible a la luz infrarroja el cual la capta, para luego controlar una carga. FORMA DE CONEXIÓN

4

Tomado de: http://conociendotemporizadores.blogspot.com/2011/06/sensores-fotoelectricos.html 

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Sensores

SENSOR FOTOELÉCTRICO TIPO BARRERA: El haz de luz impulsado por el diodo emisor es captado por una lente y enviado, a través de un filtro de polarización, a un reflector.

Una parte de la luz reflejada alcanza otro filtro de polarización del reflector. Los filtros se eligen y disponen de forma que solamente el haz luminoso enviado por el reflector alcance el receptor, y no los haces de luz de otros objetos que se encuentran dentro del campo de irradiación. Un objeto que interrumpa el haz de luz enviado por el emisor a través del re-flector hacia el receptor origina una conexión de la salida.

SENSOR FOTOELÉCTRICO TIPO REFLEX

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Sensores

Tienen el componente emisor y el componente receptor en un solo cuerpo, el haz de luz se establece mediante la utilización de un reflector catadióptrico. El objeto es detectado cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente receptor es interrumpido. Debido a esto, la detección no es afectada por el color del mismo. La ventaja de las barreras réflex es que el cableado es en un solo lado, a diferencia de las barreras emisorreceptor que es en ambos lados. SENSOR FOTOELÉCTRICO TIPO AUTOREFLEX

La luz infrarroja viaja en línea recta, en el momento en que un objeto se interpone el haz de luz rebota contra este y cambia de dirección permitiendo que la luz sea enviada al receptor y el elemento sea censado, un objeto de color negro no es detectado ya que este color absorbe la luz y el sensor no experimenta cambios. ESPECIFICACIONES A TENER EN CUENTA 

Tienen elevada inmunidad a perturbaciones electromagnéticas (EMI) externas.



Distancias de detección grandes respecto a los inductivos o capacitivos, se obtiene fácilmente hasta 500 m en modo barrera y hasta 5 m por reflexión.



Alta velocidad de respuesta y frecuencia de conmutación.



Permiten la identificación de colores.



Capaces de detectar objetos del tamaño de décimas de milímetro.

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Sensores

Un sensor fotoeléctrico tiene la capacidad de captar luz y activar o desactivar una señal en función de los valores de esa luz. Indican la presencia de un objeto al medir los cambios de luz en el área de detección frente del sensor.

Principio de funcionamiento • La luz se convierte en una señal eléctrica, con un valor de 0 a 100%. • Esta medición se compara con valor umbral, para tomar la decisión de cuando hay un objeto

y activar la salida. Ejemplo de un sensor tipo BARRERA.

OBJETO EN LA CERCANÍA • Al comenzar a acercarse el objeto,

el haz de luz comienza a verse interrumpido. • El nivel de intensidad comienza a

 bajar, pero aún está por ENCIMA del valor del umbral, y la salida  permanece ACTIVA.

OBJETO EN LA CERCANÍA • Al comenzar a acercarse el objeto,

el haz de luz comienza a verse interrumpido.

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Sensores

• El nivel de intensidad comienza a

 bajar, pero aún está por ENCIMA del valor del umbral, y la salida  permanece ACTIVA.

OBJETO ATRAVESANDO LA BARRERA

•

Cuando

el

nivel

baja

por

DEBAJO del umbral, la salida se DESACTIVA,

indicando

la

 presencia del objeto.

Sensor Fotoelectrico tipo Barrera Utiliza un emisor y un receptor para realizar la detección. • Envía luz desde el emisor al receptor, que están en cuerpos separados. • El receptor detecta cuando se interrumpe el haz para generar una señal de salida. • Si un objeto se mueve entre el emisor y el receptor, cortando el haz, el receptor emite una

señal.

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Sensores

Los colores o tipo de superficie NO AFECTA al sensor de barrera. Los sensores tipo BARRERA se construyen en varios formatos, según su aplicación.

REDUCIDO : • El formato al que tiende la tecnología de hoy, por su

espacio reducido y por su alta capacidad de  prestaciones. • Pueden ser pre-cableados o tener un conector para

cambio rápido en la línea.

CILÍNDRICOS: • El formato al que tiende la tecnología de hoy, por su

espacio reducido y por su alta capacidad de  prestaciones. • Pueden ser pre-cableados o tener un conector para

cambio rápido en la línea.

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Sensores



STANDARD :

• Sensores rectangulares de tamaño que han sido

standard de la industria en los últimos años. • Por su tamaño físico, permiten características únicas,

como fuente de alimentación universal DC/AC y salida a relé.



LARGO ALCANCE:

• Distancias de detección más grandes. También por

robustez. • Los sensores para industria pesada o para ambientes

agresivos en general tienen un tamaño considerado. Incluso, se construyen de materiales resistentes a golpes y vibraciones.



HERRADURA:

• Los sensores en herradura son una versión de la

tecnología de barrera, pero en un cuadro para estar enfrentados con posición. • Usualmente se utilizan para detección de marcas y

separación de etiquetas. 

FIBRAS ÓPTICAS:

• Este formato permite trabajar en lugares con poco

espacio o de difícil acceso para el operador.

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Sensores

• Constan de fibras 2 ópticas flexibles, una para el

emisor y otra para el receptor de luz, y así detectar de los objetos. 

VENTAJAS

DESVENTAJAS

• Envía la luz desde el emisor al receptor y este

• Dificultad para ser alineados.

último detecta cuando se interrumpe el haz para generar una señal de salida.

• Dificultad para detectar material

transparente. • Gran distancia de detección. • Más  costosos e instalación más • Buen desempeño en ambientes contaminados. • Buena precisión. • No se ve afectado por el color o la reflexión de la

superficie.

dificultosa.

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Sensores

Sensor Fotoelectrico tipo Reflectivo • El EMISOR y el RECEPTOR se encuentran del mismo lado, dentro del cuerpo del sensor. • Envía la luz desde el emisor a un reflector especial. La luz se refleja de nuevo y se recibe

en el detector para determinar la ausencia o presencia del objeto. • Por simplicidad de uso y popularidad, puede encontrárselo en las más diversas aplicaciones

y en todo tipo de industrias.

En función de la aplicación es los formatos son:

REFLECTIVO REDUCIDO: Formato standard para manejo y transporte de materiales.

LARGA DISTANCIA: Robustez en la medición.

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Sensores

INDUSTRIA PESADA: Aplicaciones que requieren protección física en ambientes agresivos.

VENTAJAS

DESVENTAJAS

• Fácil de instalar, ya que el emisor y el • Distancia de detección moderada

receptor están del mismo lado • Distancia más corta que en barrera • Montaje rápido y sencillo • Se requiere un reflector • Ahorra espacio y cableado • Puede detectar objetos muy reflectivos o • Alineación simple usando LED invisible.  brillantes como si fuera el espejo. • Menos exceso de luz que en los de barrera

Reflectivo polarizado Envía la luz polarizada desde el emisor a un reflector especial.

Polarización: El uso de la luz polarizada permite distinguir entre un espejo “especial” y una superficie reflectiva o aún espejada.

Filtros: El uso del filtro polarizado permite el paso de la onda de luz oscilando en un solo sentido.

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Es el modo más común utilizado en Automatización Industrial. Los sensores Reflectivos Polarizados tienen todas las ventajas de los Reflectivos, sumando el hecho de que distinguen objetos espejados.

Sensor Fotoelectrico tipo difuso • El EMISOR y el RECEPTOR se encuentran del mismo lado, dentro del cuerpo del sensor. • Envía la luz desde el emisor a un objeto a sensa r, la luz se refleja en el objeto y se recibe en

el detector para determinar la ausencia o presencia. • Se procesa luz recibida para emitir una señal basada en la cantidad que llega.

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Sensores

Este tipo de sensores se encuentran en muchas aplicaciones por la sencillez de montaje y ajuste.

Partes de un sensor. Se toma como ejemplo un sensor de tipo DIFUSO:

EMISOR

Emite la luz hacia el objeto.

RECEPTOR

Recibe la luz proveniente del objeto.

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AJUSTE DE SENSIBILIDAD

SELECTOR DE OPERACIÓN INDICADOR DE OPERACIÓN

Permite regular el UMBRAL al cuál se hará la detección. Define si se activará la salida al recibir luz (light-

on) o cuando deja de recibirse (dark-on) Se enciende cuando se está activando la salida. Se enciende cuando la cantidad de luz recibida

INDICADOR DE ESTABILIDAD

supera en más del 20% del nivel requerido para activar el sensor, permitiendo un funcionamiento ESTABLE de la aplicación.

Aplicaciones

Detección de etiquetas

Detección de marcas

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Sensores

Detección del paso de personas

Conteo de cajas en transporte

Inspección de frascos

Verificación de calidad

Ante cada aplicación es recomendable hacer el ejercicio de repasar los distintos parámetros que se especifican para un sensor:

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SENSORES DE PRESIÓN5 Sensores para el control de presión Presostato El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.

Funcionamiento 

El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja, un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.

5

Tomado de: http://www.sensing.es/Transductores_de_presion_Cm.htm

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

Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado.



 No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión); mientras estos últimos entregan una señal variable con base al rango de presión, los  presostatos entregan una señal apagado/encendido únicamente.

Tipos Los tipos de presostatos varían dependiendo del rango de presión al que pueden ser ajustados, temperatura de trabajo y el tipo de fluido que pueden medir. Puede haber varios tipos de  presostatos:

Presostato diferencial:  Funciona según un rango de presiones, alta-baja, normalmente ajustable, que hace abrir o cerrar un circuito eléctrico que forma parte del circuito de mando de un elemento de accionamiento eléctrico, comúnmente motores.

Alta diferencial: Cuando se supera la presión estipulada para el compresor, el rearme puede ser manual o automático.

Baja diferencial: Cuando la presión baja más de lo estipulado para el compresor, el rearme  puede ser manual o automático. Usos

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Los usos son muy variados. Algunos ejemplos: 

La luz roja de falta de presión de aceite de un automóvil está conectada a un presostato



La bomba de agua está controlada por un presostato en el sistema hidroneumático (hidráulico) de una casa



Para proteger motores en refrigeración de falta de aceite, se utilizan presostatos diferenciales, cuando la presión de aceite se acerca a la presión del circuito detiene al motor. Al variar constantemente la presión del circuito la única forma de controlar la  presión del aceite es compararla con la del circuito en ese momento, de esta manera el  presostato actúa por diferencia de presiones y no por una presión fija.



Para proteger equipos de refrigeración de altas o bajas presiones

Los presostatos en general no tienen la capacidad para encender directamente el equipo que están controlando y se ayudan con un relevador o contactor eléctrico, no obstante en refrigeración es bastante común observar presostatos que comandan directamente compresores monofásicos sin pasar la potencia por un contactor o relé. El encendido del aire acondicionado de un coche también va determinado por un presostato de alta cuando está en su funcionamiento completo a plena carga.

5.1. MATERIALES Y EQUIPOS 

Instrumentos y/o software

Cadesimu

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6. DIAGRAMAS

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7. DESARROLLO DE PRACTICA

7.1. GRÁFICOS

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8. CONCLUSIONES Sin importar el tipo de sensor, la parte fundamental para su selección es atender minuciosamente a la aplicación, ya que de ésta depende en gran medida su correcta selección. El medio ambiente es otra variable importante, ya que puede entorpecer en cierto rango el medio de sensado, además de los problemas de operación del mismo. Es importante atender las recomendaciones de uso y aplicación del fabricante, en particular por el hecho de que algunos sensores son de precio elevado y un error en su instalación o manejo puede ocasionar una inversión adicional al volverlos a comprar. Sin lugar a dudas, el empleo de los sensores y transductores, nos permiten mejoras en algún  proceso que se esté llevando a cabo, traducidas en: exactitud, seguridad, disminución de tiempos, pocas fallas, etc. Así, en el presente trabajo se dieron a conocer los diferentes tipos de sensores que existen, así como sus características dependiendo de cada fabricante.

9. RECOMENDACIONES: Es necesario indagar más la información obtenida, porque se pudo comprobar la inmensa utilidad de los sensores, más aun la correcta de manera de aplicarlos y conectarlos de acuerdo al tipo de funcionamiento al que va ser sometido. Es fundamental también que la institución educativa pueda gestionar los respectivos procesos de adquisicion de los principales sensores ocupados en la industria a fin de que el estudiante  pueda evaluar y realizar las prácticas pertinentes que compensaran el conocimiento sobre esta rama importante de la automatización.

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10. BIBLIOGRAFÍA: http://www.antirrobo.net/sensores/sensores-capacitivos.html https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_capacitivo http://www.uaeh.edu.mx/docencia/Tesis/icbi/licenciatura/documentos/Sensores%20magnet icos.pdf http://www.gestiopolis.com/transductores-y-sensores-en-la-automatizacion-industrial/ http://www.dte.uvigo.es/recursos/capacitivos/funcionamiento/_funcionamiento.htm http://automatizacion-ute.wikispaces.com/sensores http://cmapspublic2.ihmc.us/rid=1H2B63T5G-1SLKJ1LJ52/Sensores%20fundamentos,%20tipos%20y%20caracter%C3%ADsticas.pdf

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ANEXOS PRINCIPALES MARCAS DE SENSORES

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