Curso de Sensores 1

CAPACITACIN TCNICO COMERCIAL SENSORES Lady HincapiIngeniero de Producto

Schneider Electric*- Gerencia de Marketing 2010

Una gama de productos adaptados permiten una mayor aplicabilidad en las instalaciones

Mayor productividad gracias a tecnologas que abren nuevos horizontes

Un servicio hecho a la medida da pie a unos procesos de fabricacin seguros

Costos reducidos gracias a productos innovadoresDISPONIBILIDAD DE SENSORES SCHNEIDER ELECTRIC


. COMO INTERVIENE EN EL PROCESO

Conocimiento tecnolgico del sectorInnovacionesProveedor globalde sistemas desensoresServicioy asistenciatcnica en todoel mundoPresencia Global


Conocer las tecnologas bsicas de sensores industriales para deteccin de objetos usadas por Schneider Electric.

Brindar las herramientas necesarias para el desarrollo de soluciones tcnicas a problemas de deteccin mediante la utilizacin de sensores Schneider - Electric.

Analizar los diferentes dispositivos y tener un buen criterio de seleccin y evaluacin tanto a nivel de un elemento como a nivel de conjunto.

Aplicaciones tpicas en la industriaOBJETIVOS


Qu s un sensor industrial?. Terminologa Cmo interviene en el proceso?. Tipos de sensores ofrecidos por Schneider Electric. Principios de funcionamiento. Especificaciones Tcnicas de cada tecnologa. Ventajas y desventajas de cada tipo. Parmetros de seleccin. Trabajo prctico finalCONTENIDO


Un sensor es un dispositivo capaz de medir magnitudes fsicas o qumicas, llamadas variables de instrumentacin, y transformarlas en variables elctricas.

QUE ES UN SENSOR INDUSTRIALUN SENSOR INDUSTRIALDetecta informacin en un estado de la mquinaTransmite esta informacin a un controlador

UN SENSOR DETECTALa presencia de un objetoLa posicin de un objetoLa condicin de un objeto






FAMILIA DE SENSORESDIVISIN GENERALDeteccion por contactoDeteccion sin contactoFinales de CarreraEncoders Switches de PresinSensores FotolectricosSensores Inductivos / CapacitivosSensores UltrasnicosSensores de Radiofrecuencia


FAMILIA DE SENSORESDIVISIN GENERALDeteccion por contactoDeteccion sin contactoFinales de CarreraEncoders Switches de PresinSensores FotolectricosSensores Inductivos / CapacitivosSensores UltrasnicosSensores de Radiofrecuencia


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. SENSORES FOTOELCTRICOSPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Conceptos y componentes bsicos:

Fuente de luz

Detector de luz:

Lentes

Dispositivos de conmutacin de salida


. SENSORES FOTOELCTRICOSPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luzcomponente receptor que ve la luz generada por el emisor


Los LEDs infrarrojos son los mas usados en aplicaciones de deteccin pticaLEDS COMO TRANSMISORESLEDs infrrojos

LEDs verdes

LEDs rojos

EnergaElctricaEnergaLuminosaEl diodo emisor transforma una corriente elctrica en energa luminosa


LEDS COMO TRANSMISORES


La recepcin usa el fenmeno inverso el foto-receptor, transforma la energa luminosa enEnerga elctrica.Representacin estndar de un diodo receptorReceptor fotoelctricoDiodo receptorfotodiodoLed receptorDiodo fotorreceptorFototransistorUn diodo receptor enva una corriente elctrica que es proporcional a la intensidad de luz que el recibeLEDS COMO RECEPTORES


. SENSORES FOTOELCTRICOSTERMINOLOGA

Margen: Es una medida de la cantidad de luz procedente de la fuente de luz que el receptor detecta Cantidad de luz real que se detecta La cantidad mnima que se requiere para cambiar el estado del dispositivo de salida

Modulacin del LED:

Deteccin Sncrona: Para mejorar la confiabilidad se sincroniza el receptor y la fuente de luz. El receptor busca pulsos de luz que sean idnticos a los pulsos generados por la fuente de luz.

Haz Efectivo: onda emitida al receptor.


Luz de interferencialuzemitidaLuz recibidaFiltro de procesoSeal tilEliminacin de cualquier seal de interferenciaLa modulacin permite al receptor distinguir entre una falsa sealde interferencia y la verdadera seal.Para evitar la influencia de fuentes luminosas ambientales, la luz enviada al receptor es modulada. La modulacin permite eliminar cualquier interferenciaTRANSMISIN MODULADA E INTERFERENCIA


La forma de los objetos puede causar efectos contrarios, que interfieren en la deteccin.ObjetoA detectarAPLICACIONES DE DETECCIN PTICA


. MODOS DE DETECCIN FOTOELCTRICALos distintos mtodos de deteccin se conocen como modos de deteccin, Existen cuatro tipos bsicos:

(Thru beam Barrera) Emisor transmisor o Haz Transmitido Reflex (Con reflector)Auto ReflexAuto Reflex con supresin de fondoFibras pticas

Nota: Aunque cualquiera de estos modos de deteccin pueden manejar muchas aplicaciones, cada uno ofrece ventajas y desventajas especficas que se deben considerar


. 1. THRU BEAM (CON ACCESORIO DE BARRERA)


EMISORRECEPTOROBJETOSistema de BarreraMxima distancia 15 20 mts


. Ventajas:

Sensibilidad a gran distancia; el haz luminoso slo deber viajar en una direccin, del transmisor al receptor.Alta seguridad operacional, Las interferencias por reflexin, rara vez disparan el receptor.Para ambientes difciles y todo tipo de objetos. Estn diseados especialmente para la deteccin, clasificacin y posicionado de objetos; la deteccin de formas, colores y diferencias de superficie

Precauciones:

Elevado costo de instalacin, debido a tener que montar dos aparatos, cableadosEl alineamiento es importante.Evita la deteccin de objetos de material transparente


. 2. REFLEX


.

Se usan cintas reflectivas o reflectores especiales para la deteccin. La distancia mxima de deteccin disponible de un sensor y reflector estar en funcin parcialmente de la eficiencia del reflector o cinta reflectiva. Estos materiales reflectivos estn caracterizados por un ndice reflectivo


OBJETOREFLECTOREMISOR+RECEPTORSistema ReflexMxima distancia 2 mts


. Ventajas

Facilidad de instalacin del sensor y del reflector.El reflector puede montarse en objetos mviles, por ejemplo en cintas transportadoras

Precauciones

Distancia sensible inferior al sistema de emisor receptor separados, debido a que el haz luminoso debe recorrer doble distancia, del emisor al reflector, y retorno al receptor.Los objetos brillantes pueden ocasionar reflexiones y con ello errores.


. 2.1 REFLEX POLARIZADO

Mxima distancia 0.8 mts


. Ventajas

Los reflejos, rebotes pticos, u objetos transparentes, sern ignorados de forma fiable.

Precauciones

La distancia sensible ser ms corta, comparado con los dispositivos sin filtros de polarizacin.


. 2. AUTOREFLEX


OBJETOEMISOR+RECEPTORAlgunas veces es difcil e incluso imposible obtener acceso a ambos lados del objetoMxima distancia 0.30 mts


. Ventajas:

Instalacin muy fcilReflexin no necesaria

Precauciones:Son necesarias distintas distancias y ajustes de sensibilidad, segn el objeto a detectar (superficie,color)


. 2. AUTO REFLEX DE SUPRESION DE FONDO


. Mxima distancia 0.12 mts


. Ventajas:

No existe el efecto del fondo del objeto a detectar (por ejemplo, en la deteccin de un objeto poco reflectante, situado sobre un fondo muy brillante)

Precauciones:

Distancia sensitiva reducidaCosto tcnico superior


FIBRAS OPTICAS


Los detectores fotoelctricos de fibra ptica utilizan los mismos principios que los convencionales.Se utiliza una FO para el Emisor y otra para el Receptor.Su construccin es en plstico o vidrio.Se utiliza para la deteccin de piezas pequeas, acceder a espacios muy reducidos, en zonas con riesgo de explosinLa envolvente de la F.O. puede ser metlica o plsticaLas longitudes de las fibras pueden ser de hasta 20 m en plstico y 100 m en vidrioTrabajan siempre asociados a un amplificador (el verdadero detector)

FIBRAS OPTICAS


COMPARACIN DE LOS CABLES DE FIBRA OPTICA

VIDRIOPLSTICOCONSTRUCCINDelgados hilos de vidrio agrupados con un recubrimiento de acero inoxidable o PVCMonofilamentos acrlicos simplesRANGO DE TEMPERATURADe -40C a 260C con recubrimiento ce acero inoxidableDe -30C a 70CDURABILIDADMuy durableAdecuado para muchas aplicacionesFLEXIN CONTNUARomper rpidamente las fibras de vidrioFuncionar muy bienFUENTE DE LUZAcepta la visible y la infrarrojaDebe usar luz visibleMRGEPuede tener un mayor rango debido a que tiene un dimetro mayorAdecuado para muchas aplicaciones


. ESPECIFICACIONES DE LOS SENSORES FOTOELCTRICOS

Distancia mxima de deteccinDistancia mnima de deteccinCurvas de respuestas tpicasTiempo de respuestaCampo de visinContorno del hazContorno de has transmitidoContorno de has retrorreflectivoContorno de haz difusoHistresis


. OFERTA SCHNEIDER - ELECTRIC


. OFERTA SCHNEIDER - ELECTRIC


Sensores Fotoelectricos- Universales y Optimum UNIVERSAL

Programable5 modos de operacin en un producto:

Un solo equipo remplaza hasta 10 referencias de la competencia.

OPTIMUM

Un modo de operacin por producto.Posisicionamiento de precio.XUBOptimumDesign 18MiniatureDesignCompact Design 50X50CompactDesign XUKXUM FiberDesignXUD TeachXUX UniversalXUKXUM XUD Teach + displayXUB XUX Auto-teach


OSIRIS, la deteccin fotoelctricaSerie Universal: principales innovaciones


OSIRIS, la deteccin fotoelctricaSerie Universal: principales innovaciones


OSIRIS, la deteccin fotoelctricaESPECIFICACINXUB5APANL2Diseo: B: Cilndrico K: Compacto 50X50 M; Miniatura X: CompactoModelo: 0: Osciconcept 2: Barrera 1; Reflex 5: Difuso 9: Reflex PolarizadoMaterial: A: Plstico B: Metal

Salida: P: PNP N: NPN

Salida: A: NA B: NC S: NA/NC

Conexin: L2: Precableado Longitud 2 m M12: Conector M12 M8: Conector M8 T16: Terminal ISO 16 Entrada Cable


. APLICACIONES RECOMENDADAS





















En el mbito de la fabricacin y la logstica automatizada, la prevencin eficaz de accidentes y la proteccin del personal son la mayor importancia. Como firma especializada en sensores, SCHNEIDER-ELECTRIC desarrolla y fabrica productos pioneros para la deteccin desde hace muchos aos que hacen ms seguros los procesos de trabajo sin obstaculizarlos. En la realidad, un sensor es un transductor el cual se utiliza para convertir variaciones del tipo mecnico, magntico, trmico, ptico qumico en seales del tipo elctrico. Las variaciones de tipo mecnico corresponden a un movimiento que se detecta mediante un sensor y se enva una informacin elctrica, o bien cuando se genera un campo de origen magntico y este se ve afectado por la presencia de un elemento metlico, tambin cuando se detectan cambios de temperatura , o cambios en la intensidad luminosa (cambios pticos), Todos estos elementos no podemos utilizarlos de manera directa en un controlador sino que tenemos que convertir esas variaciones a seales del tipo elctrico. Los sensores en la industria son categorizados de acuerdo a la magnitud que miden, pero tambin al rol que juegan en el moderno proceso de control de manufactura. En un sistema industrial flexible, es de vital importancia que los dispositivos que actan como elementos integradores del mismo, ofrezcan un nivel de seguridad que permita garantizar el desarrollo completo del proceso en ejecucin. En industrias tales como las alimenticias, pulpa & papel, manufactureras, comerciales,, de igual forma en lugares como museos, bancos, entre otros. En este sentido, resulta favorable la inclusin de algunos sensores. La seleccin se basa en la decisin sobre cual es el sensor ms adecuado. Esto depende del material del objeto el cual debe detectarse

Hagamos ahora una analoga con referencia al ser humano; el ser humano realiza actividades similares, nosotros sensamos, el ser humano puede sensar utilizando sus cinco sentidos, como; mirar, or, oler, probar y puede tocar y esto le sirve para emvar informacin al cerebro que es el sistema pensante Los sensores permitenreaccionar de manera autnoma ante la presencia de fallas, antes de que se produzca un eventual bloqueo general del sistema o la ejecucin de tareas inconsistentes segn la planeacin realizada. Tambin ofrecen la posibilidad de emplearse para desarrollar tareas bajo condiciones parcialmente predeterminadas, en las que la capacidad de decisin del mismo, sustituye la rigurosa programacin de cada uno de sus movimientos. Sin importar el tipo de sensor, la parte fundamental para su seleccin es atender minuciosamente a la aplicacin, ya que de sta depende en gran medida su correcta seleccin. El medio ambiente es otra variable importante, ya que puede entorpecer en cierto rango el medio de sensado, adems de los problemas de operacin del mismo.

Uno de los aspectos de mayor importancia en el rea de Automatizacin Industrial es el tema de los Sensores, los cuales juegan un rol primordial en el sistema Productivo. Que son los sensores?, Dnde se utilizan? y por qu? , son las preguntas que nos hacemos. Pero para poder llegar a responder estas preguntas tenemos que hacer un anlisis de lo que significa automatizacin: automatizar significa que en un proceso productivo no se cuenta con la participacin del ser humano, y solo lo hace para fijar instrucciones bien modificarlas. Con este concepto podemos decir que en una operacin controlada de manera automtica se llevaran a cabo tres acciones: observar, juzgar y decidir y por ultimo actuar. En un sistema, el sensar se realiza mediante la utilizacin de elementos tales como: un micro Switch, un limit Switch sensores que pueden ser del tipo ptico, de proximidad, de color de cualquier otro tipo de acuerdo a la necesidad de sensado, para controlar el sistema puede utilizar de un nivel bsico de elementos tales como: relevadores , temporizadores, contadores o ms sofisticados como seran un PLC, Microprocesadores Microcontroladores, as mismo se vale de elementos tales como: motores, solenoides, vlvulas

AS-Interface o AS-i es un Bus de Sensores y Actuadores (bus de campo), estndar internacional IEC62026-2 y europeo EN 50295 para el nivel de campo ms bajo.Fue diseado en 1990 como una alternativa econmica al cableado tradicional. La idea original fue crear una red simple para sensores y actuadores binarios, capaz de transmitir datos y alimentacin a travs del mismo bus, manteniendo una gran variedad de topologas que faciliten la instalacin de los sensores y actuadores en cualquier punto del proceso con el menor esfuerzo posible.

Las Caractersticas Principales de AS-Interface son:Ideal para la interconexin de sensores y actuadores binarios. A travs del cable AS-i se transmiten datos y alimentacin. Cableado sencillo y econmico. Se puede emplear cualquier cable bifilar de 2 x 1.5 mm2 no trenzado ni apantallado. El cable especfico para AS-i, el Cable Amarillo, es autocicatrizante y est codificado mecnicamente para evitar su polarizacin incorrecta. Gran flexibilidad de topologas, que facilita el cableado de la instalcin. Sistema monomaestro, con un protocolo de comunicacin con los esclavos muy sencillo. Ciclo del bus rpido. Mximo tiempo de ciclo 5 ms con direccionamiento estndar y 10 ms con direccionamiento extendido. Permite la conexin de sensores y actuadores No AS-i mediante mdulos activos. Hasta 124 sensores y 124 actuadores binarios con direccionamiento estndar. Hasta 248 sensores y 186 actuadores binarios con direccionamiento extendido. Longitud mxima de cable de 100 m uniendo todos los tramos, o hasta 300 m con repetidores. La revisin 2.1 del estndar facilita la conexin de sensores y actuadores analgicos. Transmisin por modulacin de corriente que garantiza un alto grado de seguridad. Deteccin de errores en la transmisin y supervisin del correcto funcionamiento de los esclavos por parte del maestro de la red. Cables auxiliares para la transmisin de energa: Cable Negro (24 V DC) y Rojo (220 V AC). Grado de Proteccin IP-65/67 para ambientes exigentes. Cumple la normativa IP-20 para aplicaciones en cuadro. Temperaturas de funcionamiento entre 25C y +85C.

Entonces tenemos una idea del porqu utilizar sensores, que son los elementos que se van a utilizar para recolectar la informacin. A continuacin veremos que son los sensores?, A continuacin la familia de sensores sin contactoFuente de luz: LED

Detector de luz: El Fotodetector es el componente que se usa para detectar la fuente de luz (Transductor)

Lentes: Elemento que hace el rea de emisin y deteccin ms angosta. El haz de luz proveniente de la combinacin LED-Lente normalmente presenta una forma cnica el rea del cono aumenta con la distancia

Dispositivos de conmutacin de salida: Cuando se detecta un cambio suficiente en el nivel de luz, el sensor fotoelctrico activa un dispositivo de salida para producir una interconexin con el controlador

Un sensor Fotoelctrico es un dispositivo electrnico 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...Los LEDS Infrarrojos son los ms eficientes, Generan la mayor cantidad de luz y el menor Calor. Los LEDs Infrarrojos se usan en sensores en los que se requieren de una salida Mxima de luz para un rango extendido de deteccin

De este modo la fuente de luz y el receptor estn contenidos en envolventes separados. Estos dos elementos se colocan en posicin opuesta entre s de manera que la luz procedente de la fuente de luz brille directamente en el receptor. Los objetos debern interrumpir el haz entre la fuente de luz y el receptor

El retrorreflectivo (Reflejo) es el modo de deteccin ms popular. Un sensor reflectivo contiene la fuente de luz y el receptor en un mismo equipo. El haz de luz emitido por la fuente de luz es reflejado por un objeto reflectivo especial y es detectado por el receptor. El objeto se detecta cuando interrumpe ste haz de luz.

Este dispositivo es un tipo especial de sensor retroreflectante. Contiene filtros de polarizacin lineal o circular (lminas) montadas entre los elementos de recepcin transmisin, y las lentes del sensor. Se usan LEDs rojosAlgunas veces es difcil o incluso imposible obtener acceso a ambos lados de un objeto. En estas aplicaciones es necesario apuntar la fuente de luz directamente al objeto. La superficie dispersa la luz en todos los ngulos y una pequea parte es reflejada directamente en la direccin opuesta para ser detectada por el receptor que est contenido en el mismo equipo

Este tipo de sensores son una versin especial de sensor de reflexin difuso. Est basado en dos elementos receptores (receptores segmentados). Utilizando el principio de la triangulacin, las reflexiones de objetos situados ms all del objeto a detectar, no alcanzan la superficie activa del mdulo de recepcin.

Los sensores de fibra optica permiten la conexin de tuberas de luz llamadas cables de fibra ptica. La luz emitida por la fuente de luz se transmite a travs de las fibras opticas transparentes en los cables y emergen en el extremo de la fibraDistancia mxima de deteccin: Esta especificacin se refiere a la distancia mxima de operacin de: El sensor al reflector en sensores retroreflectivos, el sensor al objeto especificado y la fuente de luz al receptor en sensores de haz transmitido.

Distancia mnima de deteccin: Muchos de los sensores tienen un area ciega cerca del sensor, el equipo que realiza la reflexin debe ponerse a una distancia mayor del sensor que esta distancia mayor del sensor que esta distancia mnima de deteccin a fin de obtener un funcionamiento confiable.

Tiempo de respuesta: Cantidad de tiempo que trnascurre entre la deteccin de un objeto y el cambio de estado y el dispositivo de salida de activado o desactivado

Campo de visin: medida en grados del area cnica de deteccin

Histresis: La diferencia entre la distancia cuando un objeto se puede detectar mientras se acerca al sensor y la distancia que tiene que alejarse del sensor para que ya no sea detectado

Curso de Sensores 1

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