SENSORES INDUCTIVOS. mediante una bobina, la cual forma parte de un

Transcripción

1 SENSORES INDUCTIVOS Los sensores inductivos son interruptores electrónicos que trabajan sin contacto. Estos sensores no sólo proporcionan una señal ON/OFF (Detector), sino también una señal análoga proporcional a la distancia. Este sensor genera un campo magnético cambiante de alta frecuencia mediante una bobina, la cual forma parte de un

2 circuito en resonancia. Si una pieza de metal entra en la zona del campo magnético cambiante, se generan pérdidas por corrientes circulantes en la pieza. Esto hace que el circuito en resonancia se altere. La figura muestra la cabeza del sensor con su núcleo de ferrita y la bobina insertada en el núcleo.

3 Un sensor inductivo consta de tres partes principales: Oscilador Schmitt-Trigger Salida La bobina forma junto con una capacitancia un oscilador, que genera según el sensor una frecuencia de resonancia entre MHz.

4 Cuando un objeto metálico altera el flujo magnético generado por la bobina, se presentan pérdidas que van a impedir que el circuito continúe resonando; considerándose este estado, para sensores simples, como criterio de activación. La distancia de activación se ajusta mediante la resistencia Ra. Las pérdidas también hacen que el voltaje en Rx varíe (disminuya) cuando se acerca el objeto de metal. Esto hace que la amplitud de oscilación sea más pequeña. Este voltaje es la señal análoga que se emplea para determinar la distancia entre el sensor y el objeto.

5 La Electrónica de un Sensor Inductivo La figura muestra con más detalle el esquema de un sensor inductivo:

6 Normalmente a los sensores inductivos no les colocan potenciómetros para poder variar la distancia de detección. El fabricante ajusta el oscilador de tal manera que a 20 o C de temperatura ambiente, se active el sensor según la distancia normalizada. El usuario ajusta generalmente la distancia de conexión mediante la mecánica de sujeción. Antes que el sensor se ensamble completamente, se inspecciona su distancia de detección; en caso no sea la correcta, la resistencia de compensación se calibra mediante rayo láser.

7 Propiedades de los Sensores Inductivos Distancia de Detección: Depende directamente del tamaño de la bobina y del tipo de construcción del sensor (rasante y no rasante). Por regla general, el alcance máximo del sensor inductivo es la mitad de su diámetro. Distancia nominal [Sn] Distancia real [Sr] Distancia útil [Su] Distancia de Trabajo [Sa]

8 Acercamiento Axial y Radial: Dependiendo como se aproxime el objeto al sensor, se tendrán diferentes comportamientos de activamiento. Para poder apreciarlos, el fabricante proporciona comúnmente una curva parecida a la figura del costado. Vemos que la histéresis axial es mayor que la radial.

9 Influencia del Material: La distancia nominal de detección se cumple, cuando se emplea una placa normalizada de St37. Sin embargo, si el material de la placa fuese otro, esta distancia varía. Principalmente si el material es ferromagnético, como por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y sus aleaciones, la distancia de activamiento disminuye notablemente. El efecto del material se puede anular si en vez de emplear un núcleo de ferrita se emplea un sistema de tres bobinas con núcleo de aire.

10 Factor de Corrección de la Distancia de Detección según el Material: Latón Sn x 0,5 Aluminio Sn x 0,45 Cobre Sn x 0,4 Cromo-Niquel Sn x 0,9

11 Sensores Inductivos con Factor de Corrección 1 Gracias al funcionamiento mediante un transformador diferencial, la distancia de detección en los sensores inductivos es la misma para todos los metales (Aluminio, Cobre, Messing ó Acero). Estos sensores inductivos poseen una cubierta de teflón para ser empleados en cualquier atmósfera industrial, ya que no pueden adherirse en su superficie ni siquiera restos de soldadura. Adicionalmente estos sensores no se ven afectados por campos magnéticos externos.

12 Sensores Inductivos cubiertos completamente de Metal Estos sensores inductivos pueden soportar altas presiones debido a su cubierta de acero inoxidable, lo cual hace que sean empleados en ambientes de elevada humedad (por ejemplo, en la industria de alimentos). Este sensor posee también un factor de corrección de 1.

13 Sensores Inductivos para Altas Temperaturas Temperaturas de trabajo entre -20 o o C son las estándares. También existen tipos especiales de sensores que tienen un rango más amplio de temperatura (p.e. hasta 250 o C). Si la temperatura de funcionamiento sale por un corto tiempo de su rango permitido, esto no dañará inmediatamente al sensor. La figura muestra un sensor empleado para altas temperaturas. Su cubierta puede ser de PTFE o PTFE/stainless steel, así como también de PEEK (Poly Ether Ether Ketone) y PEEK/stainless steel.

14 Sensores Inductivos para Zonas Explosivas Para zonas con peligro de explosión (Ex), se tienen sensores equipados en forma separada con amplificadores de aislamiento, los cuales cumplen con las normas ATEX. Estos equipos están certificados para áreas con peligro de explosión por gas (Zonas 0, 1 y 2) y para áreas con peligro de explosión por polvo (Zonas 20, 21 y 22).

15 Formas de los Sensores Inductivos La forma cilíndrica domina en los sensores inductivos, el cual comienza a partir de 3mm de diámetro sin rosca. Con rosca comienza a partir de M4 hasta M40. Para el montaje sólo se requiere de un agujero redondo.

16 Actualmente se tienen sensores inductivos de diferentes formas y tamaños. Hay sensores de forma cúbica de hasta 35mm de alcance, sensores planos y también rectangulares.

17 Influencias Externas: La suciedad de materiales no conductivos no tienen ninguna influencia en el funcionamiento del sensor. Además, los líquidos conductivos, la humedad, niebla o vapores de todo tipo, polvo, etc. tampoco influyen en el sensor. La influencia de astillas o virutas de metal, influye según el tamaño del sensor. Mientras más grande es el sensor, la influencia es menor.

18 Montaje: Rasante No rasante

19 Vibraciones: Siempre que sea posible, el objeto es el que se debe mover y no el sensor. Si esta condición no se puede cumplir, se deberán tomar medidas para asegurar que el cable no se rompa debido al movimiento de vaivén que adquiere. En sensores de calidad, la parte interna del sensor no sufre ninguna alteración por la vibración.

20 Ejemplos de Aplicación: Posicionamiento Separación

21 Ejemplos de Aplicación: Conteo Detección

22 Ejemplos de Aplicación: Velocidad Detección