5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 1/62
1. NOTAS GENERALES
1.1 La importancia de la tecnología de los sensores.
Los sensores son herramientas muy importantes en estos últimos
tiempos donde se necesitan procesos con tecnología de medición y en la de
control en bucle cerrado y abierto. Además se necesita la utilización de
componentes capaces de adquirir y transmitir información respecto a
variables de estado tales como temperatura, presión, fuerza, longitud, ángulo
de giro, nivel caudal, etc.
1.2 Términos relacionados con los sensores.
Un sensor es un convertidor técnico, que mediante una variable física
como las mencionadas en el párrafo anterior la convierte en otra variable
diferente y más fácil de evaluar que por lo general es una señal eléctrica. Los
sensores pueden funcionar mediante contacto físico y sin contacto físico.
El componente de un sensor es la parte que registra una variable medida,
pero que no permite una utilización independiente, ya que se especifica un
procesamiento de la señal y un pre montaje.
El sistema sensor es un conjunto de componentes de medida y
evaluación que cuenta con una parte significativa de funciones de
procesamiento de señales y dependiendo de las capacidades de
procesamiento de las señales podemos hablar de sensores inteligentes o
activos. Un sistema multi-sensor es un sistema con varios tipos de sensores
similares o diferentes, es una combinación de varios sensores como por
ejemplo un sensor de temperatura y humedad.
1
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 2/62
1.3 Típicas señales de salida de los sensores
Las típicas señales de salida de los sensores son las siguientes:
• Tipo A: Sensores con señal de salida por interrupción, señal de salida
binaria.
• Tipo B: Sensores de salida por trenes de pulsos.
• Tipo C: Componentes de sensores con salida analógica y sin
amplificador integrado ni conversión electrónica que proporcionan una
señal de salida analógico muy débil, no apta para la evaluacióninmediata que puede ser evaluada utilizando circuitería adicional.
• Tipo D: Son sensores con salida analógica, amplificador y conversión
electrónica integrados, que proporcionan señales de salida que
pueden evaluarse inmediatamente.
• Tipo E: Sensores y sistemas de sensores con señal de salida
estandarizada.
Los sensores binarios son sensores que convierten una magnitud
física en una señal lógica o binaria, principalmente en una señal de salida
eléctrica con los estados de “prendido” y “apagado”. Los sensores analógicos
son sensores que convierten una magnitud física en una señal analógica
principalmente una señal de salida eléctrica de tensión o intensidad
normalizada.
1.4 Sensores de proximidad.
Son sensores que detectan si un objeto se halla o no en una
determinada posición. La información que nos proporcionan es un “sí” o un
“no” dependiendo de si el objeto alcanza o no lo posición definida.
Algunas ventajas de los sensores de proximidad son que cuentan con una
detección precisa y autómata de posiciones geométricas; características de
2
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 3/62
conmutación rápidas; resistencia al desgaste ; número ilimitado de ciclos de
conmutación y cuenta además con versiones disponibles para la utilización
en ambientes peligrosos.
1.5 Campos de aplicación de los sensores de proximidad.
Algunos campos de aplicación de los sensores de proximidad son: la
industria automotriz, la ingeniería mecánica, la industria del embalaje, la
industria de la madera, la industria de la impresión y papelera, la industria
de la alimentación así como la industria cerámica y de construcción. Algunos
ejemplos de sensores de proximidad son los que se muestran en las
siguientes figuras:
Figura 1.1 Detección sin contacto.
Figura 1.2 Detección de la posición.
3
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 4/62
Figura 1.3 Conteo de elementos.
Figura 1.4 Detección de movimientos giratorios.
Figura 1.5 Medición de distancias.
4
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 5/62
2. INTERRUPTORES DE POSICIÓN
ELECTROMECÁNICOS
2.1 Descripción del funcionamiento.
La vida útil de un contacto es de un máximo de aproximadamente 10
millones de ciclos de interrupción. El espacio que separa dos contactosabiertos de diferente polaridad es el intervalo entre contactos refiriéndonos al
caso de un final de carrera mecánico, como se muestra en la siguiente figura:
Figura 2.1 Final de carrera (accionado y sin accionar).
5
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 6/62
2.1.1 Características técnicas.-
Los diferentes tipos de finales de carrera electromecánicos son:
• Interruptores de posición de precisión.
• Interruptores de posición de seguridad.
• Interruptores de posición sumergidos en metal.
• Interruptores de posición sumergidos en plástico.
• Interruptores de posición al aire.
•
Interruptores de ruptura brusca o de contacto progresivo.• Interruptores de control, finales de carrera.
• Interruptores miniatura de posición, micro ruptores miniatura y sub
miniatura.
2.1.2 Notas sobre la instalación.-
En cuanto a notas sobre la instalación podemos decir que debetenerse cuidado en: La precisión en relación con el montaje entre el
componente que actúa el micro ruptor y el objeto o leva. La rigidez de la
conexión del interruptor/soporte de montaje. Y por último la cuidadosa
observancia de los dispositivos de actuación es decir la aproximación lateral
o frontal.
6
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 7/62
2.1.3 Ejemplos de aplicación.-
Algunos ejemplos de aplicación los podemos ver en las figuras siguientes:
Figura 2.2 Vigilancia de una puerta.
Figura 2.3 Interruptor de luces de freno.
2.2 Interruptores de posición mecánico neumáticos.
2.2.1 Descripción del funcionamiento.-
7
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 8/62
Con este tipo de sensor de proximidad se influye directamente sobre
un circuito neumático por medio del efecto mecánico que produce la
aproximación de un objeto o pieza. Una ventaja que ofrece este tipo de
interruptor es que no cuenta con contactos eléctricos por consiguiente no hay
manera de que estos se dañen.
2.2.2 Observaciones sobre su aplicación.-
Estos finales de carrera se utilizan de preferencia en procesos donde
ya estén en funcionamiento componentes neumáticos. En estos procesos no
es necesario transformar la señal de salida en un valor eléctrico.
8
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 9/62
9
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 10/62
3. SENSORES DE PROXIMIDAD MAGNÉTICOS
3.1 Sensores de proximidad Reed.
3.1.1 Descripción del funcionamiento.-
Estos sensores reaccionan antes los campos magnéticos de imanes
permanentes y de electroimanes. En los sensores Reed sus láminas de
contacto están hechas de material ferro magnético y están selladas dentro de
un pequeño tubo de vidrio el cual se llena con un gas inerte. Su principio de
funcionamiento consiste en que si se acerca un campo magnético al sensor
de proximidad sus láminas se unen por magnetismo y se produce un campo
eléctrico.
Figura 3.1 Sensores magnéticos de proximidad Reed.
3.1.2 Características técnicas.-
En ocasiones poseen un diodo emisor de luz incorporado en su cuerpo
para indicar su estad, ya sea prendido o apagado. Los diodos emisores de
luz, junto con una resistencia en serie, asumen la función de un circuito de
protección para una carga inductiva. Cuando se desplaza un imán
10
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 11/62
Permanente delante de un sensor de proximidad Reed son posibles
diferentes acciones. El rango de conmutación depende de la orientación del
eje polar del imán.
Figura 3.2 Esquema con LEDs.
3.1.3 Observaciones sobre la disposición.-
Al utilizarse los sensores de proximidad Reed es importante
asegurarse de que no haya interferencias cerca del mismo, ya que el campo
magnético no debe sobrepasar un valor de 0.16mT. Al montarse varios
actuadores neumáticos con sensores de proximidad debe haber una
distancia mínima de 60mm entre los sensores de proximidad y las paredes
externas de los actuadores adyacentes.
En estos sensores es de vital importancia reducir el máximo flujo de
corriente de lo contrario esto puede provocar un arco de descarga eléctrico
durante la conexión o la desconexión y provocar un daño total en las laminas
de contacto. Una resistencia en seria hace esta función. Cuando se
interrumpe cargas inductivas se crea una sobretensión al momento de
desconectarse por lo cual se incorpora un circuito de protección que puede
consistir ya sea en un elemento RC adecuado, como un diodo o un varistor.
11
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 12/62
Los valores eléctricos de estos componentes dependen de la potencia
requerida del elemento que conecta el contacto.
Figura 3.3 Circuitos de protección.
3.1.4 Ejemplos de aplicación.-
La aplicación más famosa de este tipo de sensores de proximidad es
la detección de la posición del vástago de los actuadores lineales, también
con estos sensores se resuelven otros problemas de detección si al objeto a
detectar se le aplica un imán, por ejemplo:
• Medición de la velocidad de rotación de piezas de cualquier material.
• Detección selectiva de piezas individuales de series.
• Dispositivos de conteo.
• Interruptores de puertas.
• Posicionamiento de material.
12
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 13/62
3.2 Sensores de proximidad magnéticos sin contacto.
3.2.1 Descripción del funcionamiento.-
Cuentan con un oscilador incorporado (circuito oscilador RC) pero a
diferencia de los sensores de proximidad inductivos la bobina osciladora
cuenta con un núcleo de capa cerrada, es decir, una bobina con un núcleo de
ferrita apantallado. Al aproximarse un imán permanente el material del núcleo
del oscilador se satura causando con ello una variación en la corriente del
oscilador del sensor de proximidad. Una etapa de salida evalúa el cambio y loconvierte en una señal definida. El rango de conmutación depende de la
orientación del eje polar del imán, estos sensores de proximidad solo
reaccionan ante campos magnéticos y no ante cualquier metal.
Figura 3.4 Sensor de proximidad magnético inductivo.
3.2.2 Características técnicas.-
Este tipo de sensores tiene las siguientes ventajas en comparación
con los sensores de proximidad Reed.
• No hay problemas con los rebotes de los contactos.
• No tienen desgaste al no haber partes móviles.
• Se crea solamente un área de conmutación polar magnético.
• Se alinea adecuadamente.
13
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 14/62
Figura 3.5 Características de respuesta.
3.2.3 Observaciones sobre la aplicación.-
Debe comprobarse que el sensor conmute o cambie de estado de una
forma confiable en condiciones reales de trabajo. Los materiales ferro
magnéticos cerca de un sensor de proximidad pueden hacer cambiar surespuesta o producir interferencias al igual que cuando estos sensores se
utilizan bajo la influencia de fuertes campos magnéticos como pasa, por
ejemplo, en equipos de soldadura o en hornos eléctricos de fundición de
aluminio. Al montarse varios actuadores neumáticos con sensores de
proximidad debe haber una distancia mínima de 60mm entre los sensores de
proximidad y las paredes externas de los actuadores adyacentes. Estos
sensores cuentan con protección incorporada para cargas inductivas así
como para sobretensiones de voltaje.
3.2.4 Ejemplos de aplicación.-
Como en el caso de los sensores de proximidad Reed su principal
aplicación es la detección de la posición del vástago en actuadores lineales,
sin embargo su campo de utilización es muy variado.
14
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 15/62
3.3 Sensores de proximidad magnética neumáticos.
3.3.1 Descripción del funcionamiento.-.
Se activa una válvula neumática a través de un imán permanente
generando con ello una señal de control.
Figura 3.6 Descripción de funcionamiento.
3.3.2 Características técnicas.-
El sensor de proximidad corresponde en un principio a una barrera de
aire en la que una lámina de conmutación obstruye el flujo de aire
comprimido de una señal inminente. Al acercarse un campo magnético se
atrae la lámina provocando la liberación del flujo de aire que a su vez crea
una señal de salida. En ocasiones se combinan este tipo de sensores con
amplificadores de presión.
15
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 16/62
3.3.3 Observaciones sobre la aplicación.-
La distancia mínima entre dos sensores de este tipo debe ser por lo
menos de 50mm. Si se trabaja con baja presión en la señal de salida es
recomendable incorporar es serie un amplificador de presión en la misma.
3.3.4 Ejemplos de aplicación.-
De preferencia se utilizan para la detección de la posición del embolo
en actuadores. Son especialmente aptos para aplicaciones puramente
neumáticas, es decir aquellas en que el aire comprimido es la base del
proceso de trabajo.
16
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 17/62
4. SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS
Los componentes más importantes de un sensor de proximidad
inductivo son un oscilador, circuito LC, un rectificador demodulador, un
amplificador bi-estable y una etapa de salida. El campo magnético que es
dirigido hacia el exterior, es generado por medio del núcleo de ferrita semi-
abierto de una bobina osciladora y de un apantallado adicional. Esto crea un
área limitada a lo largo de la superficie activa del sensor de proximidad
inductivo.
Cuando se aplica una tensión al sensor, el oscilador se activa y fluye
una corriente de reposo definida. La oscilación se atenúa y esto produce un
cambio en el consumo de corriente del sensor. Los dos estados, oscilación
atenuada y oscilación sin atenuar se evalúan electrónicamente. Por medio de
los sensores de proximidad solo pueden detectarse materiales conductores
de electricidad. La distancia del área activa se conoce como distancia de
conmutación.
Por ello un criterio importante para los sensores inductivos es el
tamaño de la bobina incorporada en la cabeza del sensor. Para determinar la
distancia de conmutación de los sensores de proximidad inductivos, se utiliza
una placa de calibración estandarizada. La utilización de placas consuperficies mayores no conduce a cambios significativos en la distancia de
conmutación de medida.
17
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 18/62
Figura 4.1 Diagrama de bloques de un sensor inductivo.
4.1 Características técnicas.
Muchos de los sensores de proximidad que se ofrecen tienen las
siguientes características de protección:
• Protección contra polaridad inversa.
• Protección contra cortocircuito.
• Protección contra picos de tensión.
• Protección contra rotura de cable.
18
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 19/62
Figura 4.2 Sensor en ejecución roscada.
4.2 Observaciones de aplicación.
Si los sensores de proximidad inductivos se montan en alojamientos
metálicos, debe tenerse cuidado de no alterar las características del sensor.
Debe distinguirse entre dos tipos de sensores. Los de montaje enrasado y los
no enrasados. Allí donde los sensores deban montarse completamente
enrasados en metal, deben instalarse de forma que el campo
electromagnético este dirigido desde la zona activa hacia adelante. Los
sensores de proximidad no enrasables que se montan en materiales que
influyen en sus características, lógicamente metales, requieren una zona libre
que circunde toda el área activa. Sin embargo pueden montarse embebidos
en plásticos, madera u otros materiales no metálicos sin que se vean
afectadas las características del sensor.
Figura 4.3 Montaje enrasado.
19
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 20/62
20
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 21/62
5. SENSORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS
El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo,
está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un
condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier
material. En un sensor de proximidad capacitivo, entre un electrodo activo y
uno puesto a tierra, con ello se crea un campo electroestático disperso. Si un
objeto o un medio, háblese de un metal, plástico, vidrio, madera, agua;
irrumpe en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito
resonante se altera. La sensibilidad, que es también la distancia de
detección, de la mayoría de los sensores de proximidad capacitivos, puede
ajustarse por medio de un potenciómetro. Esta distancia viene determinada
por medio de una placa de metal puesta a tierra. La máxima distancia de
estos sensores para su conmutación es de 60 mm.
Con este tipo de sensores puede observarse que la distancia de conmutación
es una función resultante del tipo, longitud lateral y grosor del material
utilizado.
Figura 5.1 Diagrama de bloques de un sensor capacitivo.
21
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 22/62
5.1 Observaciones de aplicación.
Igual que con los sensores de proximidad inductivos, debe distinguirseentre los sensores de proximidad capacitivos enrasables y no enrasables.
Debe de observarse que este tipo de sensores son más sensibles a
perturbaciones. Debido a esta propiedad de responder ante una amplia gama
de materiales, el sensor de proximidad capacitivo es más universal en
aplicaciones que el sensor inductivo. Por otro lado estos sensores, son
sensibles a los efectos de la humedad en la zona activa de detección.
Algunas consideraciones que se deben de tomar en la aplicación se citan a
continuación:
• Por razones económicas, en la detección de metales, se prefieren
mejor los sensores inductivos que los capacitivos.
• En la detección de no metales, compiten como alternativa, los
sensores de proximidad ópticos.
• Hay campos particulares de aplicación donde su utilización de
sensores capacitivos, proporcionan diversas ventajas.
Los sensores de proximidad capacitivos son adecuados para variedad
de procesos, como ejemplos:
• Detección de objetos mate y negros.
• Detección de nivel de llenado de líquidos.
• Detección de nivel de llenado a granel.
• Verificación del contenido de paquetes.
• Supervisión del bobinado de cables de hilos eléctricos.
• Comprobación de la presencia de bombillas en su empaque.
22
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 23/62
6. SENSORES DE PROXIMIDAD OPTICOS
Los sensores de proximidad ópticos utilizan medios ópticos y
electrónicos para la detección de objetos. Para ello se utiliza una luz roja o
infrarrojo. Los diodos semiconductores emisores de luz, comúnmente
conocidos como LED’s; son una fuente particularmente fiable de luz
infrarroja. Son pequeños y robustos, tienen una larga vida útil y pueden
modularse fácilmente. Los fotodiodos y los fototransistores se utilizan como
receptores. Cuando se ajusta este sensor, la luz roja tiene la ventaja frente a
la infrarroja que es visible. Además pueden utilizarse cables de fibra óptica.
La luz infrarroja se utiliza en ocasiones en las que se requieren mayores
prestaciones, un ejemplo, el de cubrir mayores distancias. El receptor, con
excepción de los de barrera, se sintoniza con pulsos del emisor. Estos
sensores, como otros, incorporan medidas de protección:
• Protección contra polaridad inversa.
• Protección contra cortocircuito.
• Protección contra picos de tensión.
Con sensores de barrera y de retro reflexión, se distinguen las
siguientes funciones de conmutación:
• Detección por luz.- la salida conecta cuando el rayo de luz no está
interrumpido por un objeto.
• Detección por obscuridad.- la salida está inactiva, ósea sin conmutar
cuando el rayo de luz no está interrumpido por ningún objeto.
Las funciones de conmutación de los sensores de reflexión directa son
como se pone a continuación:
23
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 24/62
• Detección por luz.- la salida cierra si el objeto a detectar se introduce
en el rayo de luz, salida normalmente abierta.
• Detección por obscuridad.- la salida abre si el objeto a detectar se
introduce en el rayo de luz, salida normalmente cerrada.
Figura 6.1 Diagrama de bloques de un sensor óptico.
6.1 Formas constructivas de un sensor de proximidad óptico.
Los sensores de proximidad ópticos consisten en dos partes
principales, que son el emisor y el receptor. Dependiendo del tipo y de la
aplicación, se requieren adicionalmente reflectores y cables de fibra óptica. El
emisor y el receptor se hayan instalados en un cuerpo común. El emisor aloja
la fuente de luz roja, la cual y según las leyes de la óptica, se propaga en
línea recta y puede ser desviada, enfocada, interrumpida, reflejada y dirigida.
El sensor de proximidad se monta con un apantallamiento interno, que es
aislado del cuerpo. Lo electrónico es encapsulado y se pone un
potenciómetro externo en el lado de la salida del cable, para ajustar la
sensibilidad. Generalmente incluyen un emisor de luz, que luce cuando la
salida esta activada.
24
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 25/62
Figura 6.2 Vista de sección de un sensor óptico.
6.2 Margen de funcionamiento para sensores ópticos.
Los sensores de proximidad ópticos a menudo están expuestos a la
contaminación de polvo, virutas o lubricantes durante su funcionamiento. Esta
contaminación puede ser causa de interferencias en los sensores de
proximidad. Tanto el ensuciamiento de las lentes de los reflectores, que
puede ser causa de fallos en el funcionamiento. También la suciedad del
propio objeto a detectar puede conducir a considerarlo como no presente,
resultado de esta suciedad el objeto refleja menos luz. Para conseguir un
funcionamiento fiable, tómese las siguientes medidas:
• Hacer trabajar el sensor con suficiente margen operativo, realizando
pruebas y una buena selección del sensor.
• Utilizando sensores con ayuda de ajuste.
• Utilizando sensores con indicación automática de ensuciamiento.
Los sensores tiene un cierto margen de funcionamiento también
conocido como reserva funcional, que es el cociente de la potencia real de la
señal óptica en la entrada del receptor, dividida por la potencia de la señal
óptica mínima detectable en el umbral de conmutación. El factor del margen
de funcionamiento depende de la distancia s en relación con cada sensor.
25
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 26/62
Cuanto mayor es el riesgo de contaminación, tanto mayor debe ser el
factor del margen de funcionamiento. Si no hay especificaciones del
fabricante, el margen de funcionamiento puede verificarse por medio de la
simulación de las condiciones contaminantes. Existen otras razones aparte
de la contaminación, que pueden ser la causa de que este fuera del margen
de funcionamiento:
• Sobrepasar el margen de seguridad de detección.
• Cambios en la superficie del material.
• Montaje incorrecto.
• Envejecimiento del diodo emisor.
• Rotura del cable de fibra óptica.
6.3 Sensores de barrera.
Los sensores de barrera constan de dos componentes, emisor y
receptor, montados separadamente, con los cuales pueden obtenerseamplios rangos de detección. Para poder detectar la interrupción del rayo de
luz, debe cubrirse la selección activa del rayo. Un fallo del emisor se evalúa
como objeto presente. Los receptores tienen salidas por transistor PNP o
NPN. La zona de respuesta está definida con precisión por el tamaño de la
apertura óptica del emisor y el receptor. Algunas ventajas son:
•
Incremento de fiabilidad debido a la presencia permanente de luz.• Amplio alcance.
• Detección de objetos pequeños.
• Adecuado en ambientes agresivos.
• Buena precisión de posicionado.
• Objetos reflejantes, espectaculares o traslucidos.
26
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 27/62
Las barreras deben cumplir con las normas de prevención de
accidentes de las asociaciones profesionales.
Figura 6.3 Principio de sensor de barrera.
6.4 Sensores de retro reflexión.
El emisor y el receptor de luz se hallan instalados en un solo cuerpo,
con lo que se requiere un reflector. Se evalúa la interrupción del rayo de luz
reflejado. La interrupción del rayo de luz no debe ser compensada por la
reflexión directa o difusa de un objeto. Los objetos especulares deben
posicionarse de tal forma que el rayo reflejado no sea devuelto por el propioobjeto. La zona de respuesta se halla dentro de las líneas que forman el
límite del borde de apertura de la óptica emisor receptor y el borde del
reflector. Por norma, la zona de respuesta cerca del reflector es inferior a la
sección del propio reflector, dependiendo del la distancia del sensor y del
ajuste del potenciómetro. Algunas ventajas de estos sensores son:
•
Mejor fiabilidad dado que hay luz permanente.• Instalación y ajuste sencillo.
• El objeto detectable puede ser reflejante.
• Cubren un mayor rango.
27
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 28/62
Figura 6.4 Principio del sensor de retro reflexión.
6.5 Sensores de reflexión directa.
El emisor y el receptor se hallan alojados en un mismo cuerpo. El
objeto refleja directamente un porcentaje de luz emitida, activando con ello el
receptor. Dependiendo del diseño del receptor, la salida es activada o
desactivada. La distancia de detección depende mucho de la reflectividad del
objeto. El tamaño, forma y superficie, densidad y color del objeto, así como el
ángulo de incidencia del rayo, determinan la intensidad de luz reflejada, de
forma que, en general, solo pueden detectarse objetos a distancias cortas, de
unos cuantos decímetros. Por norma la amplitud de detección especificada
en las fichas técnicas se refiere a cartón blanco, donde se usa generalmente
el lado blanco del reverso de una tarjeta gris kodak. Algunas de las ventajas
del sensor de reflexión son:
• No se requiere un reflector adicional.
• El objeto puede ser reflejante, especula o transparente.
• Permiten detectar en la dirección del rayo de luz.
• Los objetos pueden detectarse frente a un fondo.
28
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 29/62
6.6 Sensibilidad ajustable.
El efecto del sensor de reflexión directa depende de la diferencia entrela reflexión del objeto y la del fondo. Con contrastes muy pequeños, el umbral
de respuesta debe ajustarse, si es preciso, modificando la sensibilidad del
sensor, de forma que el objeto sea detectado con fiabilidad incluso bajo estas
circunstancias difíciles. Cuando se ajusta el sensor de reflexión directa con su
potenciómetro, debe dejarse un cierto margen teniendo en cuenta los
cambios en las condiciones del objeto, del grado de suciedad del sensor o de
la contaminación de la atmosfera.
6.7 Sensores ópticos de proximidad con cables de fibra
óptica.
Los sensores de proximidad con adaptadores para fibra óptica se
utilizan cuando los dispositivos convencionales ocupan demasiado espacio.
Otra aplicación, donde es ventajosa la utilización de cables de fibra óptica esen áreas con riesgo de explosión. Con la utilización de cables de fibra óptica,
puede detectarse con precisión la posición de pequeños objetos. Utilizando
dos cables de fibra óptica separados, es posible construir un sensor de
barrera. Dada su extrema flexibilidad, pueden utilizarse universalmente. La
zona de respuesta está determinada con precisión por la apertura de los
extremos del cable de fibra óptica. Esto permite una buena precisión en
aproximación lateral, incluso con objetos pequeños. Algunas de las ventajas
de los sensores ópticos adaptados para utilización con fibras ópticas:
• Detección de objetos en áreas de acceso restringido.
• Posibilidad de instalación a distancia del cuerpo del sensor.
• Detección precisa de pequeños objetos.
• Elementos detectores pueden desplazarse.
29
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 30/62
Algunas de las ventajas de los cables ópticos de polímero:
• Mecánicamente más resistentes que los de fibra de vidrio.
• La longitud puede reducirse cortando los extremos de los cables.
• Ahorro de costes.
Algunas ventajas de los cables ópticos de fibra de vidrio:
• Adecuados para altas temperaturas.
•
Menor atenuación óptica en distancias largas.• Mayor durabilidad.
30
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 31/62
7. SENSORES DE PROXIMIDAD ULTRASÓNICOS
7.1 Descripción del funcionamiento.
El sensor se basa en la emisión y reflexión de ondas acústicas
mediante el emisor, un objeto y un receptor. Normalmente es el aire el
portador de dichas ondas. Por lo que se debe medir el tiempo que tarda en
desplazarse el sondo así como evaluarlo. La siguiente figura muestra el
diagrama de bloques de un sensor de proximidad.
Figura 7.1 Diagrama de bloques de un sensor de proximidad ultrasónico.
El sensor se divide en tres módulos, la unidad de evaluación, el
transductor ultrasónico y la etapa de salida. Su velocidad está limitada por la
frecuencia máxima de repetición de pulsos y oscila entre 1 Hz y 25 Hz. Por lo
que pueden detectar una variedad grande de materiales, y la suciedad así
como el color del material no influye en la detección del objeto. Algunas áreas
de aplicación de este tipo de sensores son la supervisión de material de
granet, procesos de metales, vidrio y plástico, industria de la alimentación,
31
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 32/62
sistemas de transporte y en instalaciones de almacenamiento. Las ventajas
que tienen estos tipos de sensores son: la posibilidad de detección sin
contacto con puntos de conmutación de precisión variable. La zona de
detección puede dividirse a voluntad. Se dispone de versiones programables;
posibilidad de aplicaciones al aire libre; posibilidad de desvanecimiento
gradual del fondo; es relativamente insensible a la suciedad y al polvo;
detecta objetos de transparentes; detecta objetos sin importar el color o
material; y tiene varios metros de rango. Las desventajas que tienen son: es
necesario que el objeto este perpendicular al eje de propagación del sonido
ya que con superficies inclinadas se desvía el sonido; cuestan casi el doble
que los sensores de proximidad ópticos.
7.2 Características técnicas.
Este tipo de sensores esta equipado con diodos emisores de luz para
indicación de su estado y en ocasiones con un potenciómetro para ajuste del
rango de funcionamiento o sensibilidad. Algunos de estos también cuentan
con entradas sincronizadas para hacer posible un funcionamiento alternado y
libre de intermitencias cuando en el proceso se encuentran varios sensores
de proximidad montados muy próximos unos de otros.
7.3 Observaciones sobre la aplicación.
Las distancias mínimas de detección están entre 6 a 30 cm con una
distancia mínima típica de 15; de 20 a 100 cm con una distancia mínima
entre 60 cm y un rango de 80 a 600 cm con un rango 250 cm.
El tamaño que debe tener el objeto depende del ángulo de aceptación
del rayo ultrasónico. Si el objeto a sensar es demasiado pequeño, cualquier
objeto que se halle al lado o en fondo, puede inferir.
32
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 33/62
Los cambios naturales en la presión atmosférica, no producen cambios
significativos en la velocidad del sonido. Solo a grandes altitudes, la velocidad
del sonido decrece ligeramente. Los objetos muy calientes como metales al
rojo vivo o baños fundentes producen fuerte estiramientos del aire y pueden
interferir en la propagación ultrasónica. El ruido externo influye cuando son
interferencias intensas y muy selectivas.
33
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 34/62
8. SENSORES DE PROXIMIDAD NEUMÁTICOS
8.1 Características generales.
Son detectores de presencia o ausencia de objetos mediante chorros
de aire que detectan sin contacto.
Algunas ventajas son:
• No son afectados por ambientes con brillo intenso.
• No son sensibles a influencias magnéticas y ondas sónicas.
• Son seguros en ambientes de explosión.
• Son seguros en ambientes de alta temperatura.
• La suciedad no influye en su funcionamiento.
8.2 Sensores de obturación de fuga.
Los sensores de obturación de fuga consisten en un chorro de aire que
fluye por un taladro, por medio del objeto a detectar, se produce una presión
de salida del sensor hasta el nivel de la presión de alimentación. En la
siguiente figura se muestra el principio de funcionamiento de un sensor de
obturación.
34
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 35/62
Figura 8.1 Principio de funcionamiento de un sensor por obturación de fuga.
8.3 Sensores de reflexión.
El sensor de reflexión neumático consiste en un chorro anular de aire y
en una boquilla central receptora. Al aproximarse un objeto hacia el chorro de
aire que escapa de la boquilla anular, se forma una sobrepresión en laboquilla central, cuando el objeto se halla a una determinada distancia del
chorro. La figura nos muestra un esquema del flujo de aire.
Figura 8.2 Principio de funcionamiento de un sensor réflex.
35
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 36/62
El chorro de aire en el objeto provoca una sobrepresión en la salida del
control en función de la distancia y presión de alimentación. Cuando situamos
la boquilla anular emisora frente a la boquilla anular receptora, se forma una
barrera de aire. La barrera se puede interrumpir mediante otro chorro de aire
en lugar de hacerlo con un objeto. Muchas barreras funcionan según el
principio de desviación de chorro, en las cuales el aire se escapa de ambos
lados de la barrera. Algunas aplicaciones ventajosas son: Las áreas con
riesgo de explosión, la utilización en zonas de soldadura donde se generan
fuertes campos de interferencias de AC y DC. En ambientes húmedos y
sucios, en ambientes de temperaturas elevadas y en medición de niveles de
líquidos espumantes.
8.4 Barreras de aire.
Estos sensores se forman situando una boquilla anular emisora frente
a una boquilla anular receptora; con las cuales es posible formar una barrera
de aire que puede interrumpirse por un objeto. Este tipo de barreras también
pueden interrumpirse con un chorro de aire en lugar de un objeto, y se
conoce como barrera de chorro interferente. Estos sensores pueden cubrir
distancias de hasta 100 mm por medio de barreras de aire. Existen otro tipo
de barreras de aire; las cuales se forman cuando escapa aire solamente del
emisor, donde el receptor está sometido a la acumulación de suciedad en la
boquilla receptora, la cual puede producir funcionamientos defectuosos o
fallos totales.
36
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 37/62
Figura 8.3 Principio de desviación de chorro.
Una gran variedad de las barreras de aire, funcionan según el principio
mostrado en la figura anterior, en el cual escapa aire de ambos lados de la
barrera. El receptor se compara a un sensor réflex debido a que de esta
forma, se disminuye el riesgo de contaminación del mismo.
8.5 Observaciones sobre la aplicación.
El coste de un sensor de proximidad neumático completo, que incluye
las boquillas y amplificador/interruptor de presión; es un tanto elevado si lo
comparamos con un sensor estándar inductivo, capacitivo, incluso óptico. Es
por eso, que solo se limitan a aplicaciones especiales y nuevos desarrollos.
Algunas de sus ventajas para estos sensores son:
• Áreas con riesgo de explosión .- Son ideales ya que su funcionamiento
es puramente neumático, sin la posibilidad de arcos eléctricos.
• Zonas de soldadura .- Son insensibles a los campos de interferencia
generados por corriente alterna y corriente directa.
37
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 38/62
• Ambientes húmedos y sucios .- Se utilizan en estos ambientes ya su
mantenimiento es muy sencillo.
• Ambientes de temperaturas elevadas .- Son insensibles a las altas
temperaturas.
• Medición de niveles .- Se utilizan para la medición de niveles de
líquidos, en especial los espumantes.
8.6 Ejemplos de aplicación.
A continuación se hace una breve explicación sobre ejemplos de
aplicación, en los cuales se intervienen sensores de proximidad neumáticos.
• Medición de velocidad y conteo de pantallas de impresión .- Estas
pantallas se ensucian fácilmente; por lo que un sensor óptico seria
inadecuado. En la figura de abajo se muestra que se ponen intervalos
entre las hojas para que un sensor neumático las detecte.
Figura 8.4 Barrera de aire para detección de hojas de impresión.
• Supervisión de herramientas .- Se ejemplifica con la detección de la
rotura de una broca, donde por ejemplo los sensores ópticos son
inadecuados debido a la suciedad que ocasionan los líquidos
38
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 39/62
refrigerantes. La figura de abajo muestra la aplicación para la
comprobación de una broca; los sensores pueden dar señal si la broca
está en la posición correcta antes de taladrar.
Figura 8.5 Comprobación de rotura de una broca (barrera simple).
• Detección de nivel.- Se hace uniendo por medio de una rosca un tubo
de inmersión a una tobera de contrapresión, una vez que se ha
alcanzado el nivel, la contrapresión en la salida de la tobera activa el
amplificador de presión. Es adecuada para líquidos espumantes, yaque solo responde este tipo de sensores, al fluido y no a la espuma.
En la figura de abajo se muestra el funcionamiento de un sensor de
contrapresión.
Figura 8.6 Detección de nivel por medio de un sensor de contrapresión.
39
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 40/62
• Verificación de tapas .- En este ejemplo, se utiliza un sensor de
proximidad neumático tipo réflex, esto para comprobar que se hayan
montado las tapas de unos envases. Una condición es de que si se
detecta la presencia de la tapa, el producto pasa a la estación de
etiquetado, para después pasar a área de empaque. Si no se detecta
la presencia de la tapa, el producto es rechazado y movido de lugar
para su re trabajo. La figura muestra el proceso de verificación de
tapas, en donde se rechaza el producto al que no comprueba
presencia de la tapa.
Figura 8.7 Verificación de tapas usando un sensor réflex.
• Comprobación de agujeros .- Un ejemplo sencillo, sería un proceso, en
el cual se desea comprobar que se han hecho correctamente,
perforaciones de láminas de cubierta, perforaciones situados en cada
esquina de la misma. Se pueden situar sensores neumáticos para sucomprobación.
• Verificación de planitud .- Se tiene un proceso, en el cual están
saliendo placas de un horno; a las cuales se les debe pasar a la
siguiente estación que tiene por objetivo, verificar la planitud de dichas
placas. Fijando un sensor de proximidad neumático por encima de los
rodillos que transportan la placa, y cualquier variación de la distancia
40
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 41/62
entre la placa y el sensor, generando una señal de presión, la cual se
puede interpretarse como variación de la planitud de la placa.
Otros ejemplos en donde se pueden utilizar sensores de proximidad
neumáticos están descritos en las siguientes figuras.
Figura 8.8 Control de guiado de una banda.
Figura 8.9 Detección de la aguja de un instrumento de medición.
41
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 42/62
9. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE SENSORES DE
PROXIMIDAD
9.1 Criterios de Selección De Festo.
• Material del Objeto.
•
Condiciones para la Detección de Objetos.• Condiciones de Instalación.
• Consideraciones Ambientales.
• Aplicaciones de Seguridad.
• Opciones/Características de los Sensores de Proximidad.
9.1.1. Material del objeto.-
• Materiales Conductores de Electricidad.
• Materiales No Conductores de Electricidad.
• Naturaleza de Materiales No Conductores.
• Tamaño y Forma.
9.1.2. Condiciones para la detección de objetos.-
• Con o Sin Contacto.
• Distancia requerida entre el Sensor de Proximidad y el Objeto.
• Velocidad de un Objeto en Movimiento.
• Requerimientos de Detección Constantes.
• Distancia a los Objetos Adyacentes.
• Tipo de Fondo.
42
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 43/62
9.1.3. Condiciones de Instalación.-
• Espacio Libre Disponible.
• Necesidad de un Montaje Enrasado.
• Distancia Mínima Requerida entre Sensores.
9.1.4. Consideraciones Ambientales.-
• Temperatura Ambiente.
• Efectos Ambientales.
• Influencia de Campos Magnéticos o Eléctricos.
• Influencia de emisiones de luz Externas.
• Zonas de Riesgo de Explosión.
• Ambiente de Salas Limpias.
• Requerimiento de Higiene.
9.1.5. Aplicaciones de Seguridad.-
En áreas con Riesgo de Explosión.
Con Fines de Prevención de Accidentes.
Donde se Requiera Extremar Medidas de Seguridad ante Paros.
9.1.6. Opciones/Características de los Sensores de Proximidad.-
• Ejecución/Tipo con Especificación de Dimensiones.
• Alimentación de Corriente.
• Tipo de Salida y Tipo de Circuito de Protección.
43
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 44/62
• Conexión.
• Clase de Protección.
• Temperatura Ambiente.
• Ejecuciones Especiales.
• Alcance.
• Distancia Nominal de Detección.
• Histéresis de Conmutación.
• Repetibilidad.
• Frecuencia Máxima de Funcionamiento.
• Intensidad de Ruptura Máxima.
• Opción para Montaje Enrasado o No Enrasado.
• Distancia Mínima Requerida entre sensores de Proximidad.
• Factor de Reserva.
• Disponibilidad de Ejecución en Fibra Óptica para sensores de
proximidad ópticos.
• Accesorios Disponibles.
• Costos.
9.2 Criterios de Selección de Sensores Bernstein.
• Distancia Sensible Nominal.
• Caja Metal/Plástico.
• Montaje.
• Alimentación.
• Salida.
• Conmutación.
• Conexión.
44
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 45/62
9.2.1 Selección de Sensores Bernstein.-
Tabla 9.1 Código de Información de Pedido
Catálogo Comus.
Tabla 9.2 Códigos de pedido.
45
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 46/62
Tabla 9.3 Tabla de modelos y tipos de sensores.
46
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 47/62
10. TECNICAS DE CONEXIÓN Y CIRCUITERIA
10.1 Tipos de conexión para sensores de proximidad.
10.1.1 Conexión a 2 hilos.-
Se conectan en serie con la carga a activar, por lo que reciben su
tensión de alimentación a través de la carga. Esto produce como resultado
una cierta corriente residual que fluye hacia la carga incluso cuando la salida
se halla bloqueada, y una caída de tensión en el sensor de proximidad
cuando se halla en estado de conducción.
Figura 10.1 Esquema de conexión para tecnología de dos hilos.
47
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 48/62
10.1.2 Conexión a 3 hilos.-
Poseen tres hilos para conectar. Por norma, los colores de los hilos
cumplen con el estándar Europeo EN 50 044. Dos hilos son para la
alimentación del sensor (café +, azul -). El tercer hilo (negro) representa la
señal de salida del sensor de proximidad.
Figura 10.2 Esquema de conexión en tecnología de tres hilos.
10.1.3 Conexión a 4 hilos.-
También están divididos en sensores con salida PNP (salida positiva) y
NPN (salida negativa). A diferencia de los sensores de proximidad en
tecnología de 3 hilos, los de 4 poseen una salida antivalente.
48
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 49/62
Tabla 10.1 Símbolos de colores según DIN IEC 757.
El estándar distingue entre sensores de proximidad polarizados y no
polarizados. En caso de sensores de proximidad no polarizados con dos hilosde conexión para funcionamiento en CC o CA, los hilos pueden ser de
cualquier color excepto verde/amarillo. En el caso de sensores de proximidad
polarizados para CC y dos hilos de conexión, el hilo para la terminal positiva
debe ser café y para la terminal negativa, azul. Cuando los sensores de
proximidad tengan tres o cuatro hilos, estos deben identificarse como sigue:
Tabla 10.2 Identificación por colores.
49
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 50/62
10.1.3.1 Designación numérica.-
• Para sensores de proximidad no polarizados, las terminales 3 y 4
tienen la función de contacto normalmente abierto y las terminales 1 y
2 la de normalmente cerrado.
• Para sensores de proximidad polarizados para corriente continua con
dos terminales, la terminal positiva debe identificarse con el 1. El
número 4 es para el contacto normalmente abierto y el número 2 para
el contacto normalmente cerrado.
10.1.4 Clases de protección.-
La clase de protección se indica por un símbolo, el cual esta
compuesto por el código de dos letras IP (Protección Internacional) y dos
códigos para el grado de protección.
• El primer código (0-6) especifica el grado de protección contra contacto
y penetración de cuerpos extraños.
• El segundo código (0-8) especifica el grado de protección contra
penetración de agua.
50
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 51/62
Tabla 10.3 Primer código del grado de protección.
Tabla 10.4 Segundo código del grado de protección.
51
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 52/62
10.2 Salidas conectando a positivo o negativo.
Generalmente se distinguen dos ejecuciones de sensores deproximidad, PNP (salida positiva) y NPN (salida negativa). Los sensores de
proximidad de conmutación positiva, generalmente tienen un transistor PNP
en su salida. Sin embargo, también es posible hacer sensores de proximidad
de salida positiva con un transistor NPN.
10.2.1 Salida PNP.-
La salida es conectada al potencial positivo en el estado de
conmutación. Esto significa que en la carga que se conecte, un hilo deberá
conectarse a la salida del sensor de proximidad y el otro a 0V.
Figura 10.3 Salida PNP.
10.2.2 Salida NPN.-
La salida es conectada al potencial negativo en estado deconmutación. Esto significa que en la carga que se conecte, un hilo deberá
conectarse a la salida del sensor de proximidad y el otro al potencial positivo.
52
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 53/62
Figura 10.4 Salida NPN.
Igualmente, los sensores de proximidad NPN pueden distinguirse
como normalmente cerrados o normalmente abiertos.
Figura 10.5 Tipos de Contactos
10.3 Tecnología de circuitos.
Generalmente, las operaciones lógicas con sensores de proximidad se
realizan en el control. Pero es posible realizar conexiones en serie o en
paralelo con sensores de proximidad para obtener funciones lógicas.
53
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 54/62
10.3.1 Conexiones en serie y en paralelo de sensores de proximidad.-
Ventajas:
• Pueden realizarse funciones lógicas sin utilizar un control eléctrico o
electrónico.
• La realización de funciones lógicas por conexionado puede hacerse en
el punto de instalación, de modo que solo se transmite al control el
resultado de la operación, con lo que se ahorra cableado.
Desventajas:
• El diseño y construcción de operaciones lógicas con sensores requiere
experiencia, ya que la influencia mutua de sensores de proximidad
incrementa los tiempos de respuesta y de desconexión, debiéndose
considerar la limitación en el numero de sensores de proximidad a
conectar.
• El mantenimiento es más difícil.
Tipos de conexiones:
• Conexión en paralelo se sensores de proximidad utilizando la
tecnología de dos hilos.
• Conexión en paralelo se sensores de proximidad utilizando la
tecnología de tres hilos.
• Conexión en serie se sensores de proximidad utilizando la tecnología
de dos hilos.
• Conexión en paralelo se sensores de proximidad utilizando la
tecnología de dos hilos.
54
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 55/62
10.3.1.1 Conexión en paralelo de sensores de proximidad utilizando la
tecnología de dos hilos.-
Figura 10.6 Conexión en paralelo de dos hilos.
Deben observarse los siguientes puntos:
• Dado que la suma de todas las posibles corrientes de fuga de los
sensores en paralelo, en estado de reposo fluye a través de la carga,
deben tomarse medidas para asegurar que no provocará un
funcionamiento defectuoso de los controles a los que se hallen
conectados.
• Al activar uno de los sensores de proximidad, “absorberá” el voltaje de
alimentación de los demás sensores de proximidad conectados en
paralelo.
• Esto produce el efecto que los sensores de proximidad restantes ya no
podrán indicar su actual estado de conmutación.
• Si el primer sensor de proximidad regresa a su estado inactivo,
entonces un segundo sensor activado podrá mostrar su estadocorrectamente después de un tiempo de retraso a la desconexión del
primer sensor. Esto puede producir señales incorrectas.
• La conexión en paralelo no es posible con la tecnología NAMUR.
Namur .- Norma de la comunidad de trabajo para la medida y regulación y en
la industria química.
55
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 56/62
10.3.1.2 Detectores de proximidad inductivos Namur.-
Los detectores Namur inductivos con salida a dos hilos actúan como
una impedancia variable modificando su consumo de corriente al acercarse
un metal a la cara sensible. Está formado por un detector y un amplificador.
10.3.2 Conexión en paralelo de sensores de proximidad utilizando la
tecnología de tres hilos.-
10.3.2.1 Conexión en paralelo con tecnología de tres hilos (l = carga).-
Deben observarse los siguientes puntos:
• En estado inactivo, la baja corriente residual de los sensores de
proximidad conectados en paralelo se acumula (es posible la
utilización conjunta de contactos mecánicos y sensores de
proximidad).
• Si se utilizan sensores de proximidad con etapa de salida en forma de
circuito en colector abierto, no hay efecto de interferencia mutua. En el
caso de sensores de proximidad con diferentes tipos de salida, es
necesario utilizar diodos de desacoplamiento.
• Los sensores de CC de tres hilos, pueden conectarse en paralelo sin
mayores limitaciones, si las corrientes residuales de las señales de
salida son suficientemente pequeñas en estado de reposo. Este es el
caso con la mayoría de sensores de proximidad, con lo que puedenconectarse hasta 20 o 30 sensores.
• Igualmente es posible una combinación de sensores de proximidad e
interruptores mecánicos.
• Los diodos de desacoplamiento mostrados en la figura, están previstos
para evitar que el sensor activado se cargue con las resistencias de
salida de los demás sensores conectados en paralelo. Además , esto
56
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 57/62
evita que se iluminen todos los LED’s en el caso de sensores con LED
de indicación.
• Si los diodos son parte integrante de la circuitería de protección del
sensor, no se necesitan diodos externos.
• No se recomienda la conexión de sensores de CA, ya que pueden
producirse funcionamientos defectuosos durante el arranque del
oscilador.
10.3.3 Conexión en serie de sensores de proximidad utilizando la
tecnología de dos hilos.-
Figura 10.7 Conexión en serie de dos hilos.
Como norma, la conexión en serie de sensores de proximidad que
utilicen la tecnología de dos hilos, debería evitarse. Si es inevitable, deben
observarse los siguientes puntos. La tensión de alimentación se distribuye a
cada uno de los sensores conectados en serie. Si se utilizan sensores de
proximidad idénticos, se aplica lo siguiente con respecto a la tensión que
recibe cada sensor de proximidad (en estado de activación).
V sensores de proximidad = V tensión de alimentación
57
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 58/62
En estado de activación, se produce una caída de tensión en cada
sensor de proximidad. Cuando se calcula la carga, también debe tenerse en
cuenta que el voltaje en la carga será el de alimentación menos la suma de
las caídas de tensión en cada uno de los sensores de proximidad conectados
en serie
10.3.4 Conexión en serie de sensores de proximidad utilizando la
tecnología de tres hilos.-
Figura 10.8 Conexión en serie de 3 hilos.
Es posible la conexión en serie de sensores de proximidad en
tecnología tres hilos pero deben observarse los siguientes puntos:
• Las salidas de cada uno de los sensores de proximidad conectados en
serie se cargan progresivamente: sumada a la corriente consumida por
la carga, se halla el consumo individual de cada sensor de proximidad
conectado en serie.
• En el estado de activación, se produce una caída de tensión en cada
sensor de proximidad.
• En el caso de conexión en serie de sensores de tres hilos siempre es
la tensión de alimentación del sensor siguiente la que es conmutada,
con lo que debe tenerse en cuenta el tiempo de respuesta real antes
58
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 59/62
de disponer de la señal. Si la presencia de un objeto ante el detector
es inferior a este tiempo de respuesta, pueden producirse errores de
detección. En el caso de sensores de proximidad con indicadores de
estado de activación no puede garantizarse la correcta indicación del
estado.
• Los diodos de desacoplo pueden estar incluidos en la circuitería del
sensor.
• Si los sensores incluyen condensadores en derivación con la fuente de
alimentación y si tienen una protección contra corto-circuito , la
conexión en serie puede ocasionar la siguiente dificultad:
• Si el sensor conmuta, la protección contra corto circuito de este sensor
surgirá efecto debido a la elevada carga dinámica del condensador en
el sensor siguiente. Como resultado, el sensor anterior ya no podrá
alimentar al siguiente, el cual, a su vez ya no podrá conmutar.
10.4 Tecnología de conexión bajo la influencia de un elevado
electromagnetismo.
En lo que se refiere a las conexiones debe asegurarse que los cables de los
sensores de proximidad se instalen aparte de las líneas de alimentación a
motores, válvulas de potencia, etc. Si los cables de conexión de los sensores
de proximidad están tendidos en largas distancias sobre canaletas o
conductos, y se hallan en paralelo con otros cables que transportan
corrientes alternas o de fuertes pulsaciones, pueden producirse
interferencias. Si se utilizan sensores de proximidad en zonas de elevadas
interferencias electromagnéticas (equipos de soldadura, motores, embragues
electromecánicos), deben tener en cuenta los siguientes puntos:
• Mantener cortos los cables de conexión de los sensores de
proximidad.
59
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 60/62
• Apantallar los cables de conexión de los sensores Si es posible, limitar
la señal de error en la fuente. Instalar filtros de interferencias en la
fuente de alimentación.
Si la salida de un sensor de proximidad se carga como resultado de un
dispositivo conectado a continuación, debe observarse lo siguiente:
• El consumo de corriente de la carga conectada no debe exceder de la
intensidad de carga de un sensor de proximidad.
• Para garantizar el funcionamiento fiable de un sensor de proximidad en
estado activo, la resistencia de la carga conectada no debe ser tan
elevada como para dificultar el flujo de la mínima corriente de carga.
• Los sensores de proximidad pueden emitir señales de conmutación
irregulares cuando se conecta o desconecta la fuente de alimentación,
dependiendo de si el sensor esta activado o no.
• Si se utilizan pilotos como elementos de visualización, debe
observarse que la intensidad de conexión de los pilotos con el
filamento en frío, es considerablemente mayor que la intensidad
nominal.
• Si debe activarse un relé (una válvula u otro dispositivo de elevada
inductancia), por medio de un sensor de proximidad, debe verificarse
que exista protección contra picos de tensión.
60
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 61/62
Tabla 10.5 Tipos de conexión.
10.4.1 Aplicaciones de cargas típicas.-
• Cargas de resistencia y de semiconductores, opto acopladores.
• Pequeña carga electromagnética Ia £ 0,2 A; p. ej. contactor auxiliar.
• Cargas de j1238556resistencia y de semiconductores, opto
acopladores.
61
5/9/2018 Sensores Investigacion U2 Sensores Binarios FC - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sensores-investigacion-u2-sensores-binarios-fc 62/62
11. FUENTES CONSULTADAS
• Sensores para la técnica y manipulación. Festo Didactic; 1993.
Ebel, F. Nestel, S.
62