detectores
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DETECTORESAUTOMATIZACION INDUSTRIALTRANSCRIPT
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DetectoresSon sensores con salida discreta, que detectan presencia / ausencia de un elemento, evento, propiedad o condición.
Los mas usuales son los siguientes:
InductivosCapacitivosÓpticosMagnéticosUltrasónicosFines de carrera
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DetectoresLuego de identificar la aplicación se debe considerar:
La alimentación eléctrica disponible.220 VAC; 24 VDC; 12 VAC, etc
Los requisitos de salida y carga.Por ejemplo: Salida relé; carga de 1 ampere
Las características del objeto en sí.Por ejemplo: Metálico, brillante, etc.
Las condiciones ambientales.Por ejemplo: Presencia de polvo, humedad, temperatura, etc.
Otras características:Por ejemplo: distancia de medición, limitaciones de montaje, etc.
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DetectoresDentro de las características del objeto a detectar se deben tener en cuenta
– Tamaño– Material– Color– Forma– Reflectividad, Opacidad– Posición, orientación, distancia– Rasgo a detectar
El fondo y el entorno también influyen:
– Proximidad– Material– Propiedades de emisividad y reflectividad– Color, iluminación– Temperatura, ruido
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Tipo de Salida
NC: Normal cerrado
Corresponde a un detector cuya salida (transistor, tiristor o relé) se vuelve no pasante, se abre en su estado activo.(Por ejemplo al detectar presencia de un
objeto)
NA: Normal abierto
Corresponde a un detector cuya salida (transistor, tiristor o relé) se vuelve pasante, se cierra en su estado activo.(Por ejemplo al detectar presencia de un
objeto)
NA + NC: Complementarios
Corresponde a un detector que posee dos salidas complementarias
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Tipo de Salida
En función de la corriente de carga que van a controlar, hay dos categorías:
Para corrientes de cierta importancia, como por ejemplo bobinas de contactores, dondela corriente puede llegar a algunos Amperes, se utilizan los de salida a Relé (o contacto seco), pudiendo ser la salida tipo NA o NC.
Para cargas pequeñas, generalmente elementos electrónicos, la salida es a transistorcon colector abierto, pudiendo ser del tipo PNP o NPN.
Es raro ver salidas a colector cerrado (equivalente a un NC).
En todos los casos de salida a transistor, debe tenerse presente que si se manejan elementos de carga inductivos tales como relés, pueden aparecer sobretensionesexternas al sensor producto de la autoinducción de dichos elementos, que pueden dañar el transistor de salida. Para protegerlos, deben agregarse al circuito elementos tales como diodos con polaridad inversa que cierren el circuito de la sobretensión.Una variante de estos, cuando se debe trabajar en C.A., son los de salida a Triac.
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Alimentación
En general, estos elementos se colocan lejos de sus fuentes de alimentación externas, y su electrónica tiene su propia fuente de alimentación interna de tensión regulada, por lo que permiten alimentarlos en un amplio rango de valores de tensión, por ejemplo de entre 15 y 90V, independizando su elección de los valores de la tensión disponible y de la distancia de su ubicación desde la fuente principal.
Los sensores de uso industrial se diseñan para operar en los siguientes rangos:– 10-30 V CC– 20-130 V CA– 90-250 V CA– 20-250 V CA / CC
Consumo eléctrico típico de un detector
– Fotoeléctrico: 35 mA– Ultrasónico: 70 mA– Inductivo: 15 mA– Capacitivo: 15 mA
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Tipo de conexión
La carga se conecta en serie con la alimentación.
2 hilos no polarizados, salida NA o NC
Funciona con independencia del sentido de conexión +/-.
Protegidos contra las sobrecargas y loscortocircuitos.
Técnica de 2 hilos
2 hilos CA salida NA o NC
No protegidos contra las sobrecargas ni los cortocircuitos.
2 hilos CA / CC salida NA o NC
Alimentación en el rango 20…264 V tanto en CA como CC
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Técnica de 2 hilos
Estos aparatos se alimentan en serie con la carga que seva a controlar. Por ello están sujetos a:
una corriente residual (en estado abierto)una tensión residual (en estado cerrado).
Ventajas:Se conectan en serie como los interruptores deposición mecánicos.En la versión CA y CC la conexión es indiferente en las entradas de lógica positiva (PNP) o negativa (NPN).No hay riesgos de error de conexión.
Pero se debe comprobar la posible influencia de lacorriente y la tensión residuales en el elemento controlado(umbrales de activación y desactivación).
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Conexión a dos hilos
Conexión a dos hilos en corriente continua Conexión a dos hilos
en corriente alterna
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Técnica de 3 hilos
Estos aparatos incluyen 2 hilos para la alimentación en corriente continua yun hilo para la transmisión de la señal de salida.
tipo PNP: conmutación en la carga del potencial positivo,tipo NPN: conmutación en la carga del potencial negativo.
Los aparatos universales programables realizan las funcionesPNP/NO, PNP/NC, NPN/NO, NPN/NC.
Nota: la conexión sólo puede realizarse con una única carga. Es obligatorio añadir un diodo de descarga en caso de utilizarse cargas inductivas.
Señalización del estado de salida en el modo de funcionamiento NPN salida pasante: LED encendido, salidabloqueada: LED apagado. En la conexión en modo PNP, la señalización está invertida.
Ventajas:Adaptabilidad de la señal de salida, sin corriente residual, baja tensión residual.
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Conexión a tres hilos
Corriente continua PNP
Corriente continua NPN
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Técnica de 3 hilosProtegidos contra la inversión de los hilos.Protegidos contra las sobrecargas y los cortocircuitos.
3 hilos de C.C.Son los mas comunes, y pueden ser salida a relé o a transistor. Los de salida a relé pueden
ser tipo P o tipo N dependiendo de la polaridad que entrega el contacto del relé. A su vez, el contacto puede ser NA o NC.Los de salida a transistor, pueden ser a colector abierto tipo P (o PNP) o tipo N (o NPN).
Son raros de encontrar, pero existen también los de colector cerrado, equivalentes a un NC, y generalmente traen el diodo de protección internamente.
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Salida tres hilos en corriente alterna
En esta salida de estado sólido a tres hilos en corriente alterna el dispositivode salida es un triac
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Fin de carreraEs un dispositivo electromecánico que consta de un accionador unido mecánicamente a una serie de contactos.
Cuando un objeto entra en contacto físico con el accionador, el dispositivo activa (o acciona) los contactos (o interruptores) para establecer o interrumpir una conexión eléctrica.
Permiten detectar:PresenciaAusenciaPasoPosición
Son muy utilizados por:Sencillez de operaciónResistencia y robustezFacilidad de instalaciónConfiabilidad
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Fin de Carrera
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Fin de carrerraSencillez de instalación, ventajas
•Desde el punto de vista eléctrico
Separación galvánica de los circuitos,
Muy buena aptitud para conmutar corrientes de baja carga, según el modelo, combinada con una gran resistencia eléctrica,
Muy buena resistencia a los cortocircuitos en combinación con los fusibles adecuados,
Inmunidad total a los parásitos electromagnéticos,
Tensión de empleo elevada.
• Desde el punto de vista mecánico
Apertura positiva de los contactos,
Gran resistencia a los diversos entornos industriales (ensayos normalizados y específicos en laboratorio),
Buena fidelidad, hasta 0,01 mm en los puntos de activación.
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Fin de carrerra
Movimientos de detección
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Actuadores
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Fin de carrera
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Detectores InductivosSe compone de un circuito tanque donde el inductor es el elemento detector, y el capacitortiene un valor tal que pone al sistema enresonancia.
Un circuito comparador mide la tensión delcapacitor con respecto a una tensión patrónprefijada.
Cuando el circuito tanque está en resonancia, la tensión en el capacitor es máxima. En esas condiciones, el comprador no entregasalida.
Si se acerca un elemento metálico al inductor, seproducen corrientes de Foucault que lo sacande resonancia. En esas circunstancias, la tensiónen el capacitor cae, y el comparador entrega unasalida proporcional a la diferencia entre la máximay la que ahora existe en el capacitor.
Detecta cualquier tipo de metal.
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Detectores Inductivos
Detecta exclusivamente objetos metálicos.
El bobinado –inductancia- es ellado sensible.
Cuando se coloca una placa metálica en el campo magnético del detector, las corrientes inducidas constituyen una carga adicional que provoca la parada de las oscilaciones.
Después del tratamiento, se genera una señal de salida correspondiente a un contacto de cierre NA, de apertura NC o complementaria NA + NC.
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Resumiendo
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Alcance
Los detectores de proximidad inductivos permiten detectar sin contacto objetos metálicos auna distancias del orden varias decenas de milímetros. Por ejemplo 0 a 60 mm. Detectan desde cero, es decir en contacto con la cara del sensor
Se encuentran en aplicaciones muy variadas tales como la detección de posición de piezas demáquinas (levas, topes, engranajes), el conteo de presencia de objetos metálicos, como envases y contenedores. Control indirecto de nivel, etc.
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Aplicaciones
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Ventajas
Sin contacto físico con el objeto, por lo tanto, sin deterioro y es posible detectar objetos frágiles, o recién pintados.
No dependen del color del objeto. No tienen zona ciega. Baja dependencia de la superficie a detectar
Frecuencias de funcionamiento elevadas, detección de eventos de corta duración.
Muy buena resistencia a los entornos industriales (productos resistentes completamente encapsulados en resina).
No se ven afectados por la humedad, polvo o suciedad
Aparatos estáticos: sin piezas en movimiento dentro del detector, por lo tanto, duración de vida independiente del número de ciclos de maniobras.
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DesventajasSolamente detectan objetos metálicos.Dependiendo del material a detectar la distancia de operación será distinta, perocualquier objeto metálico será detectado
La distancia de operación es más corta que para otro tipo de sensores.Esta depende del diámetro de la bobina del sensor y de que esta esté blindada o no.
Pueden ser afectados por campos magnéticos. Para disminuir este efecto existentécnicas de montaje.
Presentan histéresis
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Zona activaPoseen una zona activa próxima a la sección extrema del inductor, que estástandarizada por normas para distintos metales.
Esta zona activa define la distancia máxima de captación o conmutación Sn.La distancia útil de trabajo suele tomarse como de un 90% de la de captación:Su = 0,9 x Sn
Para acero SAE 1020
Para otros metales se dan valores relativos al acero: S = k x Sacero
1810.87.2Sn(mm)301812d(mm)
0.40.50.60.80.9K CuAlBronceCrNiA°I°Material
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Detectores Inductivos
Campo de acción: Dentro de la zona activa, el inductor tiene un alcance delimitado por un arco de circunferencia de radio d desde el borde exterior hacia el centro.
Precisión del alcance: Tanto para montaje empotrado como sobresaliente está en el orden del 5%.
Distancias de Actuación: Dentro de la zona activa, se definen distancias de on y off, con una histéresis o banda muerta (death band) entre ambas, de modo de evitar oscilaciones.
Tensión residual: En condiciones de abierto, nunca llega a hacer contacto franco debido a la tensión en la juntura del transistor. Por eso, con la carga de otro transistor de control, muchas veces no llega a conducir.
Su valor es Vr = V - Vcarga = 0,4 a 2,5 V.Para los de salida a transistor, la carga máxima puede estimarse en función del diámetro en:
.
40020050Imax (mA)301812Ø
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Alcance: Factores de Corrección
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Blindaje
Blindado No Blindado
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Blindaje
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Montaje Cuando la zona activa debe contarse desde la carcasa de un equipo, o desde alguna placa base o superficie plana de algún dispositivo, se dispone de detectores de montaje embutido.
Si se debiera montar mas de un detector, se debe respetar una distancia mínima entre los mismos. Aunque depende de las recomendaciones del fabricante, en general puede considerarse de 1 a 1,5 veces el diámetro. Para detectores enfrentados, se toma 2 veces el diámetro.
Cuando la zona activa no está enrasada, se dispone de detectores de montaje saliente, los que deben guardar una distancia mínima con cualquier otro elemento metálico que pueda distorsionar la medición. Esta distancia debe ser del orden de 2 diámetros.
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Especificaciones
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Aplicaciones
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Reed SwitchSe compone de dos láminas ferromagnéticas (hierro y níquel) herméticamente selladas en una cápsula de vidrio.
Se ponen en contacto cuando están en presencia de un campo magnético.
El área de contacto en ambas hojas está impregnada con un metal muy duro, por lo general rodio o rutenio, que permite alargar la vida útil.El gas en la cápsula por lo general consiste de nitrógeno o algún gas inerte equivalente.
Las hojas actúan como conductores de flujo magnético cuando se exponen a un campo magnético externo ya sea producido por un imán permanente o un bobina electro magnética.
Se crean polos de polaridad opuesta y contactos se cierran cuando la fuerza magnética essuperior a la fuerza del resorte de las hojas. Cuando el campo magnético externo se reduce de manera que que la fuerza entre las láminas sea menor que la fuerza de restauración, loscontactos se abren.
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Reed SwitchSon muy baratos, pero tienen poca vida útil porque se magnetizan.
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Detectores Capacitivos.
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Detectores Capacitivos.Principio de funcionamiento: Un detector de proximidad capacitivo se componebásicamente de un oscilador cuyo condensador está formado por 2 electrodos situados enla parte delantera del aparato. En el aire (er = 1), la capacidad del condensador es C0.
er es la constante dieléctrica y depende de la naturaleza del material. Cualquier material cuya er > 2 será detectado. Es muy común utilizarlos como detectores de nivel, especialmente para polvos y líquidosinflamables.
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Detectores Capacitivos.
Cuando un objeto de cualquier tipo (er > 2) se encuentra frente a la cara
sensible del detector, este fenómeno se traduce en una variación del acoplamiento
capacitivo (C1).
Dicha variación de capacidad (C1>C0) provoca el arranque del oscilador.
Después del tratamiento se suministra una señal de salida.
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Resumiendo
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Alcance nominal Sn
El alcance nominal se define mediante una placa de medida cuadrada de acero dulcede 1 mm de grosor. El lado de la placa es igual al diámetro de la circunferencia de la cara sensible del detector.
Se definen en función de la constante dieléctrica (er) del material que se detecta.
Cuanto mayor es er, más fácilmente se detecta el material.
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Alcance de trabajo
El alcance de trabajo depende de la naturaleza del objeto en cuestión: St = Sn x Fc
St = alcance de trabajo, Sn = alcance nominal del detector,
Fc = factor de corrección relacionado con el material del objeto que se detecta.
Ejemplo: detector X con un objetivo de caucho.
Sn = 10 mm, Fc = 0,3.
Alcance de trabajo St = 10 x 0,3 = 3 mm.
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Detectores Capacitivos.
Los sensores blindados cuentan con una banda de metal alrededor de la sonda. Esto ayuda a dirigir el campo electrostático hacia el frente del sensor.
Distancias mínimas para montaje múltiple:Al igual que los inductivos, existen los de montaje embutido y de montaje saliente. Como en los inductivos, cuando se montan varios sensores próximos entre sí, deben respetar distancias mínimas entre ellos.
El diseño blindado permite embutir el sensor en el maertial circundante sin causar falsas deteccciones, y son apropiados para la detección de materiales de constante dieléctrica baja
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Ventajas
Elevadas frecuencias de funcionamiento.
Rápida respuesta.
Detección de objetos de cualquier naturaleza, conductores o no, líquidos o sólidos como: metales, minerales, madera, plásticos, vidriocartón, cuero, cerámica, fluidos, etc.
Producto de estado sólido sin piezas en movimiento, estables, robustosLarga vida útil.
Pueden detectar a través de ciertos materiales (por ejemplo detección delíquidos a través de pared plástica)
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Desventajas
La distancia de detección es corta (pocos cm) dependiendo del material a detectar.
No son selectivos respecto al objeto detectar.
Son muy afectados por condiciones ambientales, como polvos,suciedad o humedad.
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Detectores Capacitivos.
Detectores empotrables en su soporte
Modelos de forma cilíndrica (cuerpo metálico) o rectangular (cuerpo de plástico).
Se utilizan para detectar materiales aislantes (maderas, plástico, cartón, vidrio, etc.).
Se recomienda utilizar este modelo cuando:
Las distancias de detección son relativamente pequeñas.
Las condiciones de montaje requieren la empotrabilidad del detector.
La detección de un material no conductor se debe realizar a través de una pared, a su vez, no conductora (ejemplo: detección de vidrio a través de un embalaje de cartón).
(a): campo de compensación (eliminación de la contaminación exterior)
(b): campo eléctrico principal
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Detectores Capacitivos.
Detectores no empotrables en su soporte
Modelos de forma cilíndrica (cuerpos de plástico).
Se utilizan para detectar materiales conductores (metal, agua, líquidos, etc.).
Se recomienda utilizar este modelo para:
Detectar un material conductor a gran distancia.
Detectar un material conductor a través de una pared aislante.
Detectar un material no conductor situado sobre o delante de una pieza metálica conectada a la tierra.
(a): campo eléctrico
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Detectores CapacitivosSensibilidad del detectorLos detectores cilíndricos Ø 18 o 30 mm y paralelepípedos están dotados de un potenciómetro de ajuste (20 vueltas) que permite ajustar la sensibilidad del aparato según el tipo de objeto que se vaya a detectar.
En fábrica ya se realiza un ajuste nominal de la sensibilidad. Según el tipo de aplicación, podrá ser necesario adaptar el ajuste, por ejemplo;
- para aumentar la sensibilidad de objetos de débil influencia (er débil): papel, cartón, vidrio, plástico,
- para mantener o reducir la sensibilidad de objetos de fuerte influencia (er fuerte): metales, líquidos.
Algunos detectores capacitivos poseen unos electrodos de compensación que permiten evitar la influencia de las variaciones provocadas por el medio ambiente (humedad, contaminación).
Sin embargo, cuando se producen variaciones importantes del medio ambiente es necesario procurar no colocar el producto dentro de una zona de funcionamiento crítica mientras aumenta la sensibilidad.
El aumento de la sensibilidad se traduce igualmente en un aumento de la histéresis de conmutación.
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Detectores Capacitivos.
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Especificaciones
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Detectores CapacitivosControl de nivel de diferentes productos: baja constante dieléctrica, baja densidad o pegajosos.
Control de llenado y protección de desborde
Detección y conteo
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Aplicaciones
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Detectores ópticosLos sensores fotoeléctricos se utilizan para lograr una exacta detección de objetos sinnecesidad de contacto físico.
En su forma más básica un sensor fotoeléctrico puede considerarse como un “sensorde fin de carrera”, donde el actuador mecánico, o palanca de operación, ha sido reemplazada por un haz de luz.
Los sensores fotoeléctricos trabajan detectando el cambio en la cantidad de luz que, o bien es reflejada, o bien interrumpida por el objeto a detectar. El cambio en el hazde luz puede ser el resultado de la presencia o ausencia del objeto, o el resultado de un cambio en el tamaño, perfil, receptividad o color del mismo.
Se puede utilizar un sensor fotoeléctrico para aplicaciones que detecten a distanciasinferiores a 5 mm (0.2 pulgadas) hasta 250 m (820 pies). Para la detección eficaz utilizando un sensor fotoeléctrico es necesario que el objeto a detectar provoque un cambio suficiente en el nivel de luz percibido por el sensor y que el usuario posea un conocimiento clarode los requisitos de detección.
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Detectores ópticosHan de tenerse claros los siguientes puntos:
– Los requisitos de detección, entorno de detección, y las capacidades y limitaciones del sensor fotoeléctrico.
– Tamaño, forma, opacidad y cualidades reflectivas del objeto.– Tiempo de respuesta– Configuración de montaje– Restricciones físicas o posicionales– Frecuenciar y velocidad de operación– Requisitos de carga tales como tensión, corriente, impedancia de carga– tensión y corriente de alimentación se dispone– Temperatura ambiente– Condiciones ambientales, tales como suciedad o altos valores de humedad,
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Detectores ópticos
Existe un gran número de sensores fotoeléctricos para elegir. Cada uno de ellos ofrece una combinación única decaracterísticas de detección, salida y opciones de montaje. Muchos sensores también ofrecen lógica incorporada ocapacidades únicas de conexión en red de dispositivos.
Conceptos y componentes básicosUn sensor fotoeléctrico tiene cuatro componentes básicos:
– Fuente de luz– Sensor de luz– Lentes– Dispositivo de conmutación de salida
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Fuente de luz
Un diodo emisor de luz (LED) es un semiconductor de estado sólido que emite luz cuando se aplica corriente. Los LEDs infrarrojos son los más eficaces, pues son los que más porcentaje de luz emiten y los que menos calor disipan comparados con los de los tipos visibles. Los LEDs infrarrojos se utilizan donde hace falta la máxima emisión de luz en un margen de sensibilidad extendido.En muchas aplicaciones es deseable un haz de luz visible como ayuda en el ajuste o como confirmación de la indicación. Los LEDs se construyen para emitir longitudes de ondaespecíficas o colores de la luz. Como fuente de luz se utilizan LEDs que emiten radiación infrarroja, roja visible, verde y azul en la mayoría de sensores fotoeléctricos. El tipo rojo visible es el más eficaz en el cumplimiento de estos requisitos.Los LEDs de espectro visible rojo, azul y amarillo también se utilizan en aplicaciones especiales donde han de detectarse colores específicos o contrastes de color determinados.Estos LEDs se utilizan asimismo como indicadores de estado en sensores fotoeléctricos. Los indicadores LED son componentes resistentes y confiables, lo cual los hace ideales para uso en sensores fotoeléctricos. Son capaces de trabajar en un amplio margen de temperatura yson muy resistentes a los impactos y vibraciones.
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Detección de luz
Un fotosensor es el componente usado para detectar la fuente de luz. Elfotodiodo o fototransistor es un componente robusto de estado sólido que proporciona un cambio en la corriente conducida dependiendo de la cantidad de luz detectada. Los fotosensores son más sensibles a la emisión lumínica de ciertas longitudes de onda. La respuesta espectral de un fotosensor determina su sensibilidad a las diferentes longitudes de onda del espectro lumínico. Para mejorar la eficacia en la detección, es frecuente que el LED y el fotosensor hayan de acoplarse espectralmente. En la Figura 2 se muestra un ejemplo. El receptor es el fotosensor y el circuito asociado.
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Lentes
Los LEDs emiten luz y los fotosensores son sensibles a la luz en un amplio campo de visión. Para restringir este campo se utilizan lentes acopladas a los LEDs y a los fotosensores. Al reducir el ángulo de visión se incrementa el rango del LED o del foto-sensor. Como resultado, las lentes también aumentan la distancia de detección de los sensores fotoeléctricos (vea la Figura 3).
El haz de luz que emerge de una combinación de LED y lente es de una conicidad característica. El área del cono se incrementa con la distancia. Algunos sensores fotoeléctricos se optimizan para lograr una distancia de detección extra. El haz de luz (o campo de visión) emitido por estos sensores es sensiblemente estrecho. En cualquier caso la operación de alineamiento puede llegar a ser dificultosa si el campo de visión es demasiado estrecho. Otros sensores fotoeléctricos se han diseñado para la detección de objetos en un área amplia. Estos sensores poseen un campo de visión más amplio pero un rango global más reducido.
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Modos de detección fotoeléctrica
Los diferentes métodos de detección reciben el nombre de modos de detección. Hay tres tipos básicos:
– Haz transmitido (algunas veces llamado a través del haz)– Retroreflectivo (algunas veces llamado reflejo)– Difuso (llamado también de proximidad)
Mientras que muchas aplicaciones se pueden resolver por cualquiera de estos métodos de detección, cada una de ellas tienen sus pros y sus contras a considerar.
Detectores ópticos
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Haz transmitido
Fuente de luz y el receptor están separados y en posición opuesta una a la otra de manera que laluz de la fuente va directamente sobre el receptor. El objeto debe bloquear el haz.Los sensores de haz transmitido proporcionan las distancias más largas de detección y el nivelmás alto de margen operativos.
Margen: Cantidad real de luz detectada / Cantidad mínima necesaria para cambiar de estado el dispositivo de salida
Son el mejor modo de detección en ambientes industriales muy polvorientos o sucios.
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Retrorreflectivo
El modo retrorreflectivo (reflejo) de detección es el más común. Un sensor retrorreflectivo contiene la fuente de luz y el receptor.El haz de luz emitido por la fuente de luz es reflejado por un objeto reflectivo especial y detectado porel receptor. El objeto se detecta cuando rompe este haz de luz. Para la detección retrorreflectiva se utilizan reflectores especiales o cintas reflectivas. A diferencia delos espejos y otras superficies reflectivas planas, estos objetos reflectivos no necesitan serperfectamente perpendiculares al sensor.El mal alineamiento de un reflector o cinta reflectiva por arriba de 15 ° generalmente no significará unareducción del margen del sistema de sensores. Los sensores retrorreflectivos son más sencillos deinstalar que los de haz transmitido. Los márgenes en ausencia del objeto son del orden de 10 a 1000 veces menores que los correspondientes a la detección por haz transmitido, lo que hace menos deseable la detecciónretrorreflectiva en ambientes altamente contaminados.Cuando se apliquen sensores retrorreflectivos normales hay que tener un cuidado especial si losobjetos a detectar son altamente brillantes o reflejantes. Quizás se pueda orientar el sensor y el reflector o la cinta reflectiva de manera que el objeto brillanterefleje la luz en dirección contraria al receptor.
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Reflectores y objetos brillantes
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Sensores polarizados retrorreflectivos
En la mayoría de aplicaciones con objetos brillantes, la detección polarizada retrorreflectiva ofreceuna mejor solución. Estos contienen filtros polarizantes al frente de la fuente de luz y delreceptor, que están en a 90° fuera de fase uno con respecto a otro.La luz polarizada reflejada no puede pasar a través del filtro polarizador ubicado frente alreceptor. Los receptores despolarizan la luz reflejada. Parte de la luz reflejada despolarizadapuede pasar a través del filtro polarizador frente al receptor y puede ser detectada por elsensor. En resumen, el sensor puede “ver” la reflexión de un reflector y no puede “ver” lareflexión de la mayor parte de las dianas brillantes.Los sensores polarizados retrorreflectivos ofrecen un rango 30-40 % más corto (y menosmargen) que los sensores normales retrorreflectivos. Los sensores polarizados retrorreflectivos deben usar una fuente de luz visiblemenos eficiente (generalmente un indicador LED rojo visible). Existen pérdidas adicionalesde luz a causa de los filtros polarizadores. Los sensores polarizados sólo ignoran los reflejosde “primera superficie” procedentes de una superficie reflejante expuesta. La luz polarizadadeja de serlo al atravesar la mayoría de las películas de plástico, o los materiales deenvoltorio fabricados por estiramiento.Todos los reflectores estándares despolarizan la luz yson adecuados para detección polarizada retrorreflectiva. Sin embargo, la mayoría de cintasreflectivas no despolarizan la luz y son adecuadas sólo para uso con sensores normalesretrorreflectivos. Hay disponibles cintas reflectivas hechas especialmente para detecciónpolarizada retrorreflectiva.
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Sensores polarizados retrorreflectivos
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Hay situaciones en las que es difícil, por no decir imposible, acceder a ambos lados del objeto. En estasaplicaciones, es necesario apuntar la fuente de luz directamente al objeto. La luz es dispersada por la superficie en todos los ángulos y una pequeña porción es reflejada nuevamente para serdetectada por el receptor contenido en la misma carcasa. Este modo de detección se llama difusa o de proximidad.Existe varios modos diferentes de detección difusa. La más simple, la detección difusa normal. Los otros tipos sondifusa de corte abrupto, difusa de foco fijo, difusa gran angular, y supresión del fondo difuso.
La meta de la detección difusa normal es obtener un margen relativamente alto al detectar el objeto. En ausencia deésta, los reflejos procedentes de cualquier fondo que se halla detrás del objeto han de proporcionar un margen tancercano a cero como sea posible. La reflectividad del objeto puede variar ampliamente. Las superficiesrelativamente brillantes pueden reflejar la mayor parte de la luz en dirección opuesta al receptor, lo cual dificultamucho la detección. La cara activa del sensor ha de ser paralela a estos tipos de superficies pertenecientes a lasdianas. Los objetos muy oscuros o mate absorben la mayor parte de la luz incidente y reflejan muy poca para serdetectados. Estos objetos pueden ser muy difíciles de detectar, a no ser que el sensor se sitúe muy cercano. Lamáxima distancia de detección especificada relativa a un sensor fotoeléctrico se determina utilizando un objetodifuso calibrado. Por ejemplo una hoja de papel blanco de 216 mm (8.5 pulgadas) x 292 mm (11 pulgadas)especialmente formulada para poseer un 90 % de reflectancia (lo que significa que el 90 % de la energía lumínicaprocedente de la fuente de luz será reflejada)
Difusa
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Detectores ópticos
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Detectores ópticos
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Alcance
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Detectores UltrasónicosPrincipios de operaciónLos sensores ultrasónicos funcionan emitiendo y recibiendo ondas de sonido de alta frecuencia. La frecuencia generalmente es del orden de 25kHz and 500kHz, un valor demasiado alto para ser detectado por el oído humano. La distancia de sensado varía aproximadamente de 1 a 10 m
Modos de operaciónHay dos modos básicos de operación: modo opuesto y modo difuso (eco).En el modo opuesto, un sensor emite la onda de sonido y otro, montado en posición opuesta al emisor, recibe la onda de sonido. En el modo difuso, el mismo sensor emite la onda de sonido y luego escucha el eco que rebota de un objeto.
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Características
Margen de detección
El margen de detección es la distancia dentro de la cual el sensor ultrasónico detectará un objeto bajo fluctuaciones de temperatura y voltaje.
Zona ciega
Los sensores ultrasónicos tienen una zona ciega inherente ubicada en la cara de detección. El tamaño de la zona ciega depende de la frecuencia del transductor. Los objetos ubicadosdentro de la zona ciega no se pueden detectar de manera confiable.
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Consideraciones sobre el objeto
Se deben tener en cuenta ciertas características de los objetos cuando se usan sensores ultrasónicos. Éstas incluyen la forma, el material, la temperatura, el tamaño y la posición del objeto.Los materiales suaves tales como telas o caucho esponjoso son difíciles dedetectar por la tecnología ultrasónica difusa porque no reflejan el sonidoadecuadamente.El objeto estándar para un sensor ultrasónico tipo difuso tine forma cuadrada, un grosor de 1 mm y está hecho de metal con acabadolaminado. El tamaño del objeto depende del margen de detección.Para los sensores ultrasónicos de modo opuesto, no hay un estándar establecido.Los objetos estándar se usan para establecer los parámetros de rendimiento de los sensores. El usuario debe tener en consideración lasdiferencias de rendimiento debido a objetos no estándares.
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•Alcance nominal (Sn)No tiene en cuenta las tolerancias de fabricación ni las variaciones debidas a lascondiciones externas, como la tensión y la temperatura.•Campo de detección (Sd)Campo en el que el detector es sensible a los objetos.•Alcance mínimo: Límite inferior del campo de detección especificado.•Alcance máximo: Límite superior del campo de detección especificado.•Alcance de trabajo (Sa): Corresponde al campo de funcionamiento del detector (activación de las salidas) y está incluido en el campo de detección. Sus límites se fijan:– En fábrica para los detectores de alcance fijo.– En la instalación de la aplicación para los detectores de aprendizaje.•Recorrido diferencial o Histéresis: es la distancia entre el punto de acción cuando la placa de medida se acerca al detector y el punto de desactivación cuando la placa se aleja del mismo.•ReproductibilidadLa reproductibilidad (R) es la precisión de reproducción entre dos medidas sucesivasdelalcance efectuadas en condiciones idénticas.•Ángulo total del hazÁngulo sólido alrededor del eje de referencia de un detector de proximidad ultrasonido.
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Factores de influencia.Los detectores ultrasonido están especialmente adaptados a la detección de objetos duros y con una superficie planaperpendicular al eje de detección.El funcionamiento del detector puede verse afectado por: Las corrientes de aire que pueden acelerar o desviar la ondaacústica emitida por el producto (expulsión de piezas por chorro de aire).Los gradientes de temperatura importantes en el campo de detección: un fuerte calor generado por un objeto puede crearzonas de temperatura diferentes que modifican el tiempo de propagación de la onda.Los aislantes de sonido: materiales que absorben el sonido(algodón, tejidos, caucho...).El ángulo entre el lado del objeto que se va a detectar y el eje de referencia del detector: cuando el ángulo difiere de 90°, la onda yano se refleja en el eje del detector y el alcance de trabajodisminuye. Este efecto se acentúa más cuanto más grande es la distancia entre el objeto y el detector. Superados los ± 10°, la detección es imposible.La forma del objeto que se va a detectar: al igual que en el casoanterior, un objeto muy anguloso podrá ser difícil de detectar 1.
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Detección por corte de haz (modo réflex).
En los casos de detección de aislantes de sonido, de objetosangulosos o de presencia de un ángulo entre el lado del objeto quese va a detectar y el eje de referencia del detector, se recomiendaelegir el detector de aprendizaje que permite detectar por corte de haz utilizando un reflector. Este reflector puede ser cualquier parteplana, dura y fija de la máquina 2.
El detector de aprendizaje puede también utilizarse en espaciosreducidos utilizando un reenvío de ángulo. Al igual que para el reflector, el reenvío de ángulo puede ser una parte plana de la máquina 3.
También se puede utilizar la detección por corte de haz (modoréflex) con el reenvío de ángulo 4.
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Modos
Difuso
Reflex
A través del Haz
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Consideraciones de aplicación
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Consideraciones de aplicación
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Consideraciones de Montaje
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Influencia del ambiente
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