Sensores para la detección de piezas

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1 Sensores para la detección de piezas Manual de trabajo TP 1110 Con CD-ROM 50 mm mm 40 S V 24 V B 1 4 Q1 0 V 3 P 0 V Festo Didactic ES

2 Nº de artículo: Actualización: 09/2009 Autores: Frank Ebel, Markus Pany Gráficos: Doris Schwarzenberger Layout: 12/2009, Frank Ebel Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, Alemania, 2009 Internet: Sin nuestra expresa autorización, queda terminantemente prohibida la reproducción total o parcial de este documento, asi como su uso indebido y/o su exhibición o comunicación a terceros. De los infractores se exigirá el correspondiente resarcimiento de daños y perjuicios. Quedan reservados todos los derechos inherentes, en especial los de patentes, de modelos registrados y estéticos.

3 Contenido Utilización debida IV Prólogo V Introducción VII Indicaciones de seguridad y utilización VIII Equipo didáctico: sensores para la detección de piezas (TP 1110) IX Objetivos didácticos X Atribución de ejercicios en función de objetivos didácticos XI Equipo didáctico XIII Atribución de componentes y tareas XV Informaciones para el instructor XVI Estructura de los ejercicios XVII Denominación de los componentes XVIII Contenido del CD-ROM XVIII Tareas y soluciones Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada 1 Ejercicio 2: Detección de la posición de una corredera de válvula 9 Ejercicio 3: Control de latas de conserva 19 Ejercicio 4: Clasificación de arandelas 25 Ejercicio 5: Medición del grosor de discos de acero 30 Ejercicio 6: Clasificación de juntas planas 38 Ejercicio 7: Regulación de la tensión de la cinta en un sistema de tracción 45 Ejercicio 8: Control de un portón accionado eléctricamente 55 Ejercicio 9: Alimentación de tapas de botellas 63 Ejercicio 10: Clasificación de piezas 72 Ejercicio 11: Comprobación de peldaños 80 Ejercicio 12: Control de niveles de llenado 88 Ejercicio 13: Detección de cajas de transporte de diversos colores 97 Ejercicio 14: Control de pernos roscados 102 Ejercicio 15: Control de la alimentación de piezas a una prensa 106 Festo Didactic GmbH & Co. KG III

4 Utilización debida El equipo didáctico «Sensores para la detección de piezas» deberá utilizarse únicamente cumpliendo las siguientes condiciones: Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional Utilización en perfecto estado técnico Los componentes del equipo didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema. El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual. Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por la empresa u organismo que ofrece los cursos y/o por terceros, si la utilización del presente conjunto de aparatos se realiza con propósitos que no son de instrucción, a menos que Festo Didactic haya ocasionado dichos daños premeditadamente o de manera culposa. IV Festo Didactic GmbH & Co. KG

5 Prólogo El sistema de enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo se rige por diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia, los equipos didácticos están clasificados según los siguientes criterios: Conjuntos didácticos de orientación tecnológica Mecatrónica y automatización de procesos de fabricación Automatización de procesos continuos y técnica de regulación Robotino Estudiar e investigar con robots móviles Equipos didácticos híbridos Los equipos didácticos técnicos abordan los siguientes temas: neumática, electroneumática, hidráulica, electrohidráulica, hidráulica proporcional, controles lógicos programables, sensores, electrotecnia y actuadores eléctricos. Los equipos didácticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didácticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar con controles lógicos programables para actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos. Festo Didactic GmbH & Co. KG V

6 Todos los equipos didácticos tienen la misma estructura: Hardware (equipos técnicos) Teachware (material didáctico para la enseñanza) Software Seminarios El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didácticos. La concepción didáctica y metodológica del «teachware» considera el hardware didáctico ofrecido. El «teachware» incluye lo siguiente: Manuales de estudio (con ejercicios y ejemplos) Manuales de trabajo (con ejercicios prácticos, informaciones complementarias y soluciones) Colecciones de ejercicios (con ejercicios prácticos e informaciones complementarias) Transparencias para proyección y vídeos (para crear un entorno de estudio activo) Los medios de estudio y enseñanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilización en clase, aunque también son apropiados para el estudio autodidacta. El software incluye software didáctico, de simulación, de visualización, de diseño de proyectos, de construcción y de programación. Los contenidos que se abordan mediante los equipos didácticos se completan mediante una amplia oferta de seminarios para la formación y el perfeccionamiento profesional. Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crítica en relación con el presente manual? Envíe un a: did@de.festo.com Los autores y Festo Didactic están interesados en conocer su opinión. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG

7 Introducción El presente manual de trabajo forma parte del sistema para la enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo Didactic GmbH & Co. KG. El sistema constituye una sólida base para la formación y el perfeccionamiento profesional de carácter práctico. El equipo didáctico TP 1110 abarca el tema de sensores y detección de piezas. Especialmente para explicar la construcción, el funcionamiento, la utilización y la selección de sensores en función de las exigencias que plantean diversas aplicaciones. Para efectuar el montaje, debe disponerse de un puesto de trabajo fijo, equipado con un panel de prácticas perfilado de Festo Didactic, una unidad de conexión a la red eléctrica resistente a cortocircuitos y de una fuente de tensión de 24 V DC. Para solucionar las tareas de los 15 ejercicios se necesitan los componentes incluidos en el conjunto TP La teoría necesaria para entender los ejercicios consta en el manual titulado Sensores de proximidad, nº de artículo Además, se ofrecen hojas de datos correspondientes a todos los componentes (sensores, aparatos de medición). Material didáctico El material didáctico para aprendices y estudiantes correspondiente al presente manual consiste de una colección de ejercicios Sensores para la detección de piezas, nº de artículo La colección de ejercicios puede pedirse independientemente del manual de trabajo. De esta manera, cada estudiante puede disponer de su propio manual de ejercicios. Festo Didactic GmbH & Co. KG VII

8 Indicaciones de seguridad y utilización Informaciones generales Los estudiantes únicamente podrán trabajar con los equipos en presencia de un instructor. Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los componentes y respete especialmente las respectivas indicaciones de seguridad. Los fallos que podrían mermar la seguridad no deberán ocasionarse durante las clases y deberán eliminarse de inmediato. Parte mecánica Monte todos los componentes fijamente sobre la placa perfilada. Respete las indicaciones sobre el posicionamiento de los componentes. Parte eléctrica Únicamente deberá utilizarse baja tensión (de máximo 24 V DC). Las conexiones eléctricas únicamente deberán conectarse y desconectarse sin tensión. Utilizar únicamente cables provistos de conectores de seguridad. Al desconectar los cables, tire únicamente de los conectores de seguridad, nunca de los cables. Técnicas de fijación Las placas de montaje de los equipos están dotadas con las variantes de fijación A, B o C: Variante A: sistema de fijación por enclavado Para componentes ligeros, no sometidos a cargas (por ejemplo, válvulas de vías). Los componentes se montan insertándolos simplemente en las ranuras de panel perfilado. Para desmontar los componentes debe accionarse la leva azul. Variante B: sistema de fijación por giro Componentes medianamente pesados sometidos a cargas bajas (por ejemplo, cilindros neumáticos). Estos componentes se sujetan al panel perfilado mediante tornillos con cabeza de martillo. Para sujetar o soltar los componentes se utilizan las tuercas moleteadas de color azul. Variante C: sistema de fijación por atornillamiento Para componentes que soportan cargas altas o componentes que no se retiran con frecuencia del panel perfilado (por ejemplo, válvula de cierre con unidad de filtro y regulador). Estos componentes se fijan mediante tornillos de cabeza cilíndrica y tuercas en T. Accesorios recomendados Para comprobar los circuitos y conexiones, se necesita una regla y un multímetro digital. Con la regla se comprueban las dimensiones del montaje y el alcance de detección. Con el multímetro digital se miden las tensiones de funcionamiento e iniciales, así como la corriente de salida. VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

9 Equipo didáctico: sensores para la detección de piezas (TP 1110) El equipo didáctico tecnológico TP 1110 incluye una gran cantidad de material didáctico. El presente equipo didáctico incluye exclusivamente sensores para la detección de piezas. Los componentes individuales del equipo didáctico TP 1110 también pueden formar parte del contenido de otros equipos didácticos. Componentes principales del TP 1110 Mesa de trabajo fija con panel perfilado de Festo Didactic Conjuntos de equipos didácticos y componentes individuales (por ejemplo, sensores, elementos de indicación, juego de objetos prueba, carro deslizante) Instalaciones de laboratorio completas Fluidos El material didáctico del equipo didáctico TP 1110 incluye un manual de estudio, un manual de trabajo y una colección de ejercicios. En el manual de estudio se ofrecen informaciones básicas de física y tecnología relacionadas con los sensores utilizados para la detección de piezas. El manual de trabajo incluye las soluciones correspondientes a cada una de las 15 tareas, las hojas de trabajo de la colección de ejercicios y un CD-ROM. La colección de ejercicios incluye un juego de hojas de ejercicio y de trabajo para cada uno de los ejercicios. El equipo didáctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware. Además, las hojas de datos también constan en el CD-ROM. Fluidos Manual de estudio Manual de trabajo Colección de ejercicios Sensores de proximidad Sensores para la detección de piezas Sensores para la detección de piezas Colección de transparencias Detectores Programa de estudio digital WBT Sensores 2: sensores para la detección de piezas Cuadro general de los medios correspondientes al equipo didáctico TP 1110 Para el equipo didáctico TP 1110 se ofrece el programa de estudio digital (WBT) «Sensores 2: sensores para la detección de piezas». Este programa trata de manera detallada el tema de los sensores utilizados para la detección de objetos en equipos automatizados. Recurriendo a un ejemplo complejo correspondiente a la realidad industrial, el estudiante adquiere conocimientos básicos de la tecnología de los sensores y es capaz de seleccionar los sensores apropiados en cada caso. Los materiales didácticos disponibles constan en los catálogos y en Internet. Los equipos didácticos de la tecnología de la automatización industrial se actualizan y amplían constantemente. Los juegos de transparencias, las películas, los CD-ROM y DVD, los programas y otros medios didácticos se ofrecen en diversos idiomas. Festo Didactic GmbH & Co. KG IX

10 Objetivos didácticos Detectores magnéticos de posición El estudiante conocrá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. El estudiante conocerá el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. El estudiante sabrá la influencia que tienen la posición y la orientación de un imán en el comportamiento del detector. El estudiante contará con conocimientos básicos sobre las conexiones y los circuitos. Detectores de posición inductivos El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición inductivos. El estudiante conocerá los términos técnicos que explican el funcionamiento de detectores de posición inductivos. El estudiante conocerá diversas formas y materiales de piezas y su influencia en el comportamiento de los detectores. El estudiante sabrá que la distancia de conmutación de los detectores inductivos depende del tipo de metal de la pieza. El estudiante conocerá la construcción y los enlaces lógicos de detectores de posición. El estudiante sabrá elegir el sensor apropiado, considerando las condiciones generales de su utilización. Detectores de posición ópticos El estudiante conocerá los términos técnicos que explican el funcionamiento de detectores de posición ópticos. El estudiante sabrá cómo reacciona una barrera de luz unidireccional. El estudiante es capaz de determinar qué materiales pueden detectarse. El estudiante sabrá cómo reacciona y cuándo utilizar un sensor de reflexión directa. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un sensor de reflexión directa. El estudiante sabrá cuándo utilizar un sensor de reflexión directa con cabezal conductor de luz y conoce su alcance. El estudiante conocerá las aplicaciones posibles de detectores ópticos con fibra óptica. El estudiante sabrá elegir el sensor apropiado, considerando las condiciones generales de su utilización. Detectores de posición capacitivos El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición capacitivos. El estudiante conocerá la influencia que el tipo de material tiene en la distancia de conmutación de un detector de posición capacitivo. El estudiante conocerá la construcción y los enlaces lógicos de detectores de posición. X Festo Didactic GmbH & Co. KG

11 Atribución de ejercicios en función de objetivos didácticos Objetivo didáctico Ejercicio El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. El estudiante conocerá el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. El estudiante conocerá la técnica de las conexiones y los circuitos de detectores de posición. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición inductivos. El estudiante conocerá los términos técnicos que explican el funcionamiento de detectores de posición inductivos. El estudiante sabrá que la distancia de conmutación de los detectores inductivos depende del tipo de metal de la pieza. El estudiante conocerá la influencia que tiene el tamaño de las piezas en la distancia de conmutación de un detector de posición inductivo. El estudiante sabrá cómo reacciona un detector inductivo con salida analógica. El estudiante sabrá cómo determinar la línea característica de un sensor inductivo con salida analógica. El estudiante sabrá cómo determinar la sensibilidad de un sensor inductivo con salida analógica. El estudiante podrá evaluar la precisión de repetición, la linealidad y el error por histéresis de las mediciones. El estudiante conocerá la dependencia que tiene la corriente de salida del material y de la distancia hasta la pieza que es objeto de la medición. El estudiante conocerá la dependencia que tiene la corriente de salida del tamaño de la superficies transversal y de la distancia hasta la pieza que es objeto de la medición. Festo Didactic GmbH & Co. KG XI

12 Ejercicio Objetivo didáctico El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una barrera de luz unidireccional. El estudiante sabrá cómo reacciona una barrera de luz unidireccional. El estudiante conocerá los materiales que pueden detectarse con una barrera de luz unidireccional. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un sensor de reflexión directa. El estudiante sabrá cómo reacciona un sensor de reflexión directa. El estudiante sabrá cuándo es posible utilizar un sensor de reflexión directa. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un sensor de reflexión directa. El estudiante conocerá la influencia que tiene la superficie de las piezas en el alcance de detección de un sensor de reflexión directa. El estudiante conocerá la construcción y funcionamiento de conductores de fibra óptica. El estudiante conocerá los campos de aplicación de conductores de fibra óptica. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición capacitivos. El estudiante conocerá el funcionamiento de detectores de posición capacitivos. El estudiante conocerá las posibles aplicaciones de detectores de posición capacitivos. El estudiante es capaz de determinar el nivel de llenado utilizando detectores capacitivos y ópticos. El estudiante sabrá cómo utilizar detectores de posición para comprobar la presencia de piezas. El estudiante podrá seleccionar los detectores de posición más apropiados en cada caso. El estudiante conocerá las posibles aplicaciones de detectores de posición ópticos. El estudiante conocerá la técnica de las conexiones y los circuitos de detectores de posición. El estudiante sabrá cómo establecer enlaces lógicos utilizando detectores de posición. XII Festo Didactic GmbH & Co. KG

13 Equipo didáctico El presente equipo didáctico permite adquirir conocimientos sobre los principios básicos de funcionamiento y sobre la utilización de detectores de posición magnetorresistivos, inductivos, capacitivos y ópticos. El equipo contiene todos los componentes necesarios para alcanzar los objetivos didácticos definidos, y puede ampliarse indistintamente mediante componentes de otros equipos didácticos. Para que los circuitos funcionen, se necesita adicionalmente el panel perfilado, una unidad de alimentación eléctrica y un multímetro digital. Equipo didáctico: Sensores para la detección de piezas, nº de artículo Componente Nº de artículo Cantidad Unidad de indicación y distribución eléctrica Detector de posición, inductivo, M Detector de posición inductivo con salida analógica, M Detector de posición, inductivo, M Barrera de luz unidireccional, receptor Barrera de luz unidireccional, emisor Sensor de retro-reflexión Reflector (espejo triple), 20 mm Detector de posición, capacitivo, M Unidad de fibra óptica Sensor de reflexión con supresión de fondo Conductor de fibra óptica Juego de objetos prueba Corredera de posicionado Detector de posición, magnetorresistivo Festo Didactic GmbH & Co. KG XIII

14 Símbolos de los componentes Componente Símbolo gráfico Componente Símbolo gráfico Unidad de indicación y distribución eléctrica Sensor de retro-reflexión Detector de posición, inductivo, M Detector de posición, capacitivo, M Detector de posición inductivo con salida analógica, M12 1 U 4 Unidad de fibra óptica 1 4 I Detector de posición, inductivo, M Sensor de reflexión con supresión de fondo Barrera de luz unidireccional, receptor 1 4 Detector de posición, magnetorresistivo Barrera de luz unidireccional, emisor XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG

15 Atribución de componentes y tareas Componente Ejercicio Unidad de indicación y distribución eléctrica Detector de posición, inductivo, M Detector de posición inductivo con salida analógica, M Detector de posición, inductivo, M Barrera de luz unidireccional, receptor 1 1 Barrera de luz unidireccional, emisor 1 1 Sensor de retro-reflexión 1 Reflector (espejo triple), 20 mm 1 Detector de posición, capacitivo, M Unidad de fibra óptica 1 Sensor de reflexión con supresión de fondo 1 1 Conductor de fibra óptica 1 1 Juego de objetos prueba Corredera de posicionado Detector de posición, magnetorresistivo 1 Regla Multímetro digital Unidad de alimentación de corriente eléctrica, 24 V DC Festo Didactic GmbH & Co. KG XV

16 Informaciones para el instructor Objetivos didácticos El objetivo didáctico general del manual de trabajo es el de enseñar el funcionamiento de los detectores utilizados para la comprobación de la presencia de piezas y, además, el montaje del sistema en el panel perfilado. La interacción directa entre la teoría y la práctica segura un rápido y sostenible progreso de los estudios. Los objetivos detallados constan en la lista anterior correspondiente. Los objetivos didácticos concretos e individuales están relacionados con cada ejercicios específico. Duración aproximada El tiempo necesario para desarrollar los ejercicios depende de los conocimientos previos de los alumnos. Con aprendices del sector de mecánica o electricidad, la duración es de aproximadamente dos semanas. Con operarios con nivel de capacitación de oficiales, debe preverse más o menos una semana. Componentes del equipo didáctico El manual de trabajo, la colección de ejercicios y los componentes se corresponden. Para resolver los 15 ejercicios, únicamente se necesitan los componentes del equipo didáctico TP Cada ejercicio puede llevarse a cabo montando los componentes en una placa de montaje ranurada o en una placa perfilada de mínimo 350 mm de ancho. Las normas En el presente manual de trabajo se aplican las siguientes normas: EN : Símbolos gráficos utilizados en esquemas de circuitos eléctricos EN : Aparatos de conmutación de baja tensión Unidades de control y elementos de conmutación Detectores de posición EN : Sistemas industriales, equipos y productos industriales; Principios aplicados para la estructuración e identificación de referencias Identificaciones utilizadas en el manual de trabajo Los textos con las soluciones y las informaciones complementarias en las representaciones gráficas aparecen en color rojo. Identificaciones utilizadas en la colección de ejercicios Las partes que deben completarse en los textos aparecen marcados con líneas o con celdas sombreadas en las tablas. Las gráficas que deben completarse están identificadas mediante un fondo matricial. Sugerencias para las clases Aquí se ofrecen informaciones adicionales sobre cada detector. Estas informaciones no aparecen en la colección de ejercicios. XVI Festo Didactic GmbH & Co. KG

17 Soluciones Las soluciones que se ofrecen en el presente manual de trabajo se obtuvieron llevando a cabo mediciones de prueba. Por lo tanto, los resultados obtenidos por el instructor pueden ser diferentes. Estas diferencias se producen especialmente en el caso de detectores que permiten efectuar ajustes. En el caso de los detectores ópticos, los resultados también pueden variar en función de las características de las superficies de las piezas detectadas. El canto de corte de la fibra óptica y el paso entre el emisor/receptor y la fibra óptica puede incidir en los resultados de las mediciones. Especialidades de estudio A continuación se atribuyen las especialidades (tal como son usuales en centros de formación profesional) al tema didáctico "Sensores para la detección de piezas". Las especialidades que constan en la tabla no pretenden ser exhaustivas. Profesión Electrónico especializado en técnicas de automatización Tema Analizar y adaptar sistemas de control Analizar equipos y comprobar su seguridad Programar y crear sistemas de control de equipos industriales Seleccionar e integrar sistemas de accionamiento Poner en funcionamiento sistemas de automatización y entregarlos al cliente Efectuar el mantenimiento y la reparación de sistemas de automatización y optimizarlos Mecatrónico Crear sistemas parciales de mecatrónica Poner en funcionamiento, localizar de fallos y realizar reparaciones Mecánico industrial Instalar y poner en funcionamiento sistemas de control Estructura de los ejercicios La estructura metódica es la misma para todos los 15 ejercicios. Los ejercicios están estructurados de la siguiente manera: Título Objetivos didácticos Descripción de la tarea a resolver Esquema de situación Finalidad del proyecto Medios auxiliares Hojas de ejercicios El manual de trabajo contiene las soluciones de las tareas incluidas en la colección de ejercicios. Festo Didactic GmbH & Co. KG XVII

18 Denominación de los componentes La denominación de los componentes que constan en los esquemas se rige por la norma DIN EN Dependiendo del tipo de componente, su identificación incluye letras. Si un circuito incluye varios componentes iguales, éstos están numerados correlativamente. Sensores: B, B1, B2,... Equipos emisores de señales: P, P1, P2,... Contenido del CD-ROM El manual de trabajo está incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo de formato pdf. El CD-ROM del presente equipo didáctico incluye material didáctico complementario. Estructura del contenido del CD-ROM: Instrucciones de utilización Imágenes Hojas de datos Presentaciones Descripción de los productos Instrucciones de utilización Instrucciones para la utilización apropiada de los diversos componentes incluidos en el equipo didáctico. Estas instrucciones son útiles al efectuar el montaje y poner en funcionamiento los componentes respectivos. Imágenes Mediante fotografías y representaciones gráficas se muestran aplicaciones industriales reales. Estas imágenes pueden aprovecharse para entender mejor la tarea a resolver en cada ejercicio. Además, pueden utilizarse para ampliar y completar la presentación de proyectos. Hojas de datos Las hojas de datos de los componentes constan en archivos de formato PDF. Presentaciones En esta carpeta se incluyen presentaciones resumidas de los componentes incluidos en el equipo didáctico. Pueden utilizarse, por ejemplo, para incluirlas en las presentaciones sobre proyectos. Descripción de los productos Se ofrecen informaciones del correspondiente fabricante sobre cada uno de los componentes seleccionados. Esta forma de explicar estos componentes tiene la finalidad de demostrar cómo se presentan los componentes en un catálogo industrial. Además, estas páginas incluyen informaciones complementarias sobre los componentes. XVIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

19 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, habrá alcanzado las siguientes metas didácticas: Conocerá la construcción y el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. Conocerá el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. Conocerá la técnica de las conexiones y los circuitos de detectores de posición. Descripción de la tarea a resolver Para determinar los giros que ejecuta una rueda dentada no metálica, se prevé la utilización de un detector sin contacto. Con ese fin, se monta un imán en uno de los dientes de la rueda. Deberá preverse una conmutación segura del detector. Deberá determinarse la curva de conmutación del detector de posición. Además, deberá analizarse la influencia la orientación del eje entre los polos del imán. Esquema de situación Detector magnético para captar giros Festo Didactic GmbH & Co. KG

20 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Finalidad del proyecto 1. Describir la construcción y funcionamiento de un detector magnetorresistivo. 2. Analizar el funcionamiento de detectores de posición magnetorresistivos. 3. Analizar la influencia que tiene la orientación del eje entre los polos del imán. Medios auxiliares Hojas de datos Manual de estudio: Detectores de posición Importante Conectar la alimentación de tensión únicamente si se han establecido todas las conexiones y si se ha comprobado que están en buen estado. Al terminar el ejercicio, deberá desconectarse nuevamente la alimentación de tensión. Sólo después deberán desmontarse los componentes. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

21 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Descripción del funcionamiento Describa el funcionamiento del detector de posición magnetorresistivo. El detector magnetorresistivo capta el campo magnético mediante resistencias que reaccionan a campos magnéticos. La conexión de puente de las resistencias genera una tensión cuando se acerca un imán. La señal de esta tensión se procesa en la electrónica incorporada, y se transforma en una señal de salida. En el caso del detector utilizado, la superficie sensible a campos magnéticos está identificada con un punto azul. Complete el símbolo del detector magnetorresistivo. Criterios: El detector de posición funciona sin establecer contacto con la pieza, ya que reacciona al acercamiento de un imán. A modo de salida utiliza un contacto normalmente abierto Rellene la tabla siguiente. Consulte los datos necesarios en la hoja de datos del detector magnetorresistivo. Parámetros Valor Tensión de funcionamiento (DC) V DC Corriente de conmutación Máximo 200 ma Frecuencia de conmutación Máximo 500 Hz Salida conmutada PNP, normalmente abierto Indicación de estado de conmutación LED amarillo Reproducibilidad del valor de conmutación ± 0,1 mm Clase de protección IP 67 Festo Didactic GmbH & Co. KG

22 24V Q1 Q2 Q3 0V Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Determinación del funcionamiento Efectúe el montaje de la unidad de indicación, de la corredera de posicionado y del detector magnetorresistivo en la placa perfilada. Monte el detector magnetorresistivo una ranura más allá de la ranura utilizada para el montaje de la corredera de posicionado Construcción Conecte la tensión de alimentación de 24 V y el detector magnetorresistivo a la unidad de indicación. Complete el esquema de distribución. 24 V 24 V B 1 4 Q1 0V 3 P 0V Esquema de distribución eléctrico 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

23 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Actualice la lista de componentes. Incluya los componentes que son necesarios para analizar el comportamiento de la operación de conmutación. Cantidad Componente 1 Detector de posición, magnetorresistivo 1 Corredera de posicionado 1 Unidad de indicación y distribución eléctrica 1 Unidad de alimentación de corriente eléctrica, 24 V DC N Piezas individuales 1 Elemento de fijación de piezas 2 Imán 1, sobre placa de soporte 3 Imán 2, sobre placa de soporte Piezas incluidas en el juego de objetos prueba Experimento 1 Coloque el elemento de fijación de piezas en el punto de recepción de piezas de la corredera de posicionado. Seleccione el imán 1 e introdúzcalo en el elemento de fijación de piezas. Desplace el elemento de fijación de piezas de la corredera de posicionado hasta el tope (escala 0 mm ). Posicione el detector y el carro de tal manera que la distancia entre el imán y el detector sea la más pequeña posible. Mueva el imán a lo largo del eje longitudinal del detector. En el diagrama marque los puntos en los que el detector reacciona al imán. La reacción se puede apreciar en la medida en que se enciende el diodo luminoso del detector. También se enciende el diodo luminoso de la unidad de indicación. La distancia entre el imán y el detector debe aumentarse en pasos de 2 mm. La cinta de soporte del imán debe moverse cada vez 50 mm, tomando como referencia la superficie activa del detector (punto azul). El recorrido debe completarse en cada operación de medición. Festo Didactic GmbH & Co. KG

24 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Importante Al efectuar las mediciones, tenga en cuenta que en el detector no coinciden los puntos de conexión y desconexión. Acerque el imán al detector no activado, por ejemplo desde la izquierda, hasta que el detector cambia su estado de conmutación. Así se obtiene el punto de conexión. Aleje el imán desplazándolo hacia la izquierda, hasta que el detector pasa de estado activado a estado desactivado. De esta manera se obtiene el punto de reacción. La diferencia de recorrido entre estos dos puntos se llama histéresis. 50 mm mm 40 S Curva de conmutación, imán 1 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

25 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Experimento 2 A continuación, seleccione el imán 2 y repita el experimento antes descrito. En el diagrama marque los puntos en los que el detector reacciona a este imán. 50 mm mm 40 S Curva de conmutación, imán 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

26 Ejercicio 1: Detección de la velocidad de giro de una rueda dentada Influencia de la orientación del eje entre polos Describa la influencia que tiene la orientación del eje entre los polos del imán. Tal como se puede apreciar en las curvas de conmutación, existen dos o, respectivamente, tres márgenes de conmutación, dependiendo de la orientación del eje entre los polos magnéticos. Uno de los tres márgenes puede identificarse claramente como el margen principal. Puede evitar la ambigüedad de las señales de salida, montando el imán con orientación correcta del eje entre sus polos y, además, una vez definida la fuerza del campo magnético, seleccionando la distancia correcta. Tratándose de combinaciones de detector de posición e imán adquiridos por separado, siempre deberá comprobarse primero el comportamiento de conmutación. Únicamente así se tiene la seguridad de utilizar correctamente el detector de posición. Resuelva las siguientes tareas: Nombre dos posibilidades adicionales para detectar un campo magnético. Explique brevemente el funcionamiento de esos detectores de posición. Las lengüetas de conexión de material ferrítico de los contactos Reed están fundidos en un émbolo de vidrio. Las lengüetas se magnetizan por acción de un campo magnético. Los contactos se atraen, por lo que se cierra el circuito. Detectores magnéticos inductivos: se evalúa el estado de un circuito de resonancia. La bobina del circuito de resonancia está provista de un núcleo anular. El material del núcleo se satura debido al campo magnético, por lo que cambia la corriente del circuito de resonancia. Ese cambio se mide y evalúa. Explique el concepto «magnetorresistivo» Bajo magnetorresistivo se entiende el cambio de una resistencia de materiales ferromagnético bajo la influencia de un campo magnético. Las resistencias pueden ser, por ejemplo, de níquel-hierro. Las resistencias se conectan mediante puentes de Wheatstone. La tensión de puente cambia bajo la influencia del campo magnético exterior. Ese cambio se mide y evalúa. 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG