SENSORES FOTOELÉCTRICOS ESPECIALES PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.

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Carmelo Agüero Luna
hace 8 años
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1 SENSORES FOTOELÉCTRICOS ESPECIALES PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO. El objetivo de esta sección es conocer que son los sensores Fotoeléctricos Especiales y cuál es su principio de funcionamiento.

2 SENSORES FOTOELÉCTRICOS ESPECIALES Todos los sensores fotoeléctricos emiten y reciben luz, y según el nivel de luz recibida, activan o no su salida. Los SENSORES FOTOELÉCTRICOS ESPECIALES son sensores que presentan variantes de ubicación de emisor y receptor, de manera sacar ventajas de fenómenos físicos que presenta la luz al interactuar con los objetos, en aplicaciones más complejas. TIPOS DE SENSORES ESPECIALES Los sensores fotoeléctricos permiten una gran variedad de formas de las cuales se puede emitir y recibir luz. En el presente material encontraremos varias de estas tecnologías que permiten resolver aplicaciones más complejas en la industria. Trabajaremos entonces sobre: Sensores de Fibra Óptica Sensores de Supresión de Fondo y Frente (BGS y FGS) Detectores de marcas de color 2

objetos, en aplicaciones más complejas. TIPOS DE SENSORES ESPECIALES Los sensores fotoeléctricos permiten una gran variedad de formas de las cuales se puede emitir y recibir luz.

3 SENSORES DE FIBRA ÓPTICA Las fibras ópticas se han estado utilizando en la industria desde hace muchos años pues permiten trabajar en ambientes estrechos o peligrosos. QUÉ ES UNA FIBRA ÓPTICA? Una fibra óptica es una fibra de vidrio o plástico que fibra que lleva la luz a lo largo de toda su extensión. La fuente de luz (LED) transmite el haz de luz por el cable de fibra óptica que refleja repetidamente la luz en la frontera entre el núcleo de la fibra y la vaina. Cuando la luz llega al extremo de la fibra la luz se dispersa. La fibra puede ir curvándose, permitiendo que la luz vaya rebotando en su interior. USOS DE FIBRAS ÓPTICAS Las fibra ópticas se dividen en dos tipos, barrera y difusas (aunque hay algunas retro-reflectivas). El principio de funcionamiento es el mismo que para los sensores standard. BARRERA Para detección de objetos muy precisos o pequeños. 3

La fuente de luz (LED) transmite el haz de luz por el cable de fibra óptica que refleja repetidamente la luz en la frontera entre el núcleo de la fibra y la vaina.

4 DIFUSA Para detección desde un mismo lado. TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS Hay varios tipos de construcción de fibras: Fibra Standard, Coaxial y Multi-fibra STANDARD Usada en la mayoría de las aplicaciones, son generalmente de plástico 0,5 a 1 mm de diámetro y cubierto de una funda protectora de plástico. También se fabrican en VIDRIO para resistir ALTAS TEMPERATURAS. COAXIAL Da una mayor precisión. La luz emitida va por el núcleo, y la recepción se hace por las fibras externas, por lo que un objeto puede pasar frente a la fibra en cualquier dirección y ser detectado SIEMPRE de la misma forma. MULTI-FIBRA Consiste en un gran número de fibras delgadas, que permiten un cable más flexible. Por ejemplo, para montaje sobre piezas en movimiento. 4

0,5 a 1 mm de diámetro y cubierto de una funda protectora de plástico. También se fabrican en VIDRIO para resistir ALTAS TEMPERATURAS. COAXIAL Da una mayor precisión.

5 AMPLIFICADORES DE FIBRAS ÓPTICAS El amplificador tiene el emisor y el receptor de luz. Puede colocarse de forma remota en un gabinete, completamente aislado y el cable puede extenderse al entorno con poco espacio o peligroso. Tienen múltiples funcionalidades, tales como Aprendizaje (TEACH) o salidas análogas, que permiten realizar un control muy sofisticado. APLICACIONES DE FIBRAS ÓPTICAS En general se utilizan en aplicaciones con necesidad de precisión o poco espacio. Detección de elementos muy pequeños Posicionamiento preciso Detección de marcas de color Discriminación por diferencia de altura Conteo de envases transparentes pequeños (ampollas) 5

Tienen múltiples funcionalidades, tales como Aprendizaje (TEACH) o salidas análogas, que permiten realizar un control muy sofisticado.

6 SENSORES CON SUPRESIÓN DE FONDO (BGS) Y FRENTE (FGS) Para detección de objetos sin interferencia del ambiente. Cuando se utilizan sensores de tipo DIFUSO para detectar objetos OSCUROS sobre FONDOS CLAROS, como responden tan solo a la cantidad de luz reflejada, tienen la enorme desventaja de ser fácilmente confundidos. SENSORES DIFUSOS: DETECCIÓN ERRÓNEA Cuando se acerca un objeto oscuro, la intensidad de luz reflejada que llega al detector no llega a superar el umbral, y la salida permanece inactiva. Cuando el objeto se retira, el fondo claro refleja más luz que el objeto, haciendo que el detector reciba una intensidad superior al umbral, lo que activa la salida. 6

desventaja de ser fácilmente confundidos.

7 Los Sensores de Supresión de Fondo (o BGS por sus siglas de Background Supression) y de Frente (o FGS por sus siglas de Foreground Supression) iluminan el objeto a detectar, y el reflejo es detectado por 2 receptores, llamados F (FAR: LEJOS) y N (NEAR: CERCA). De esa forma, se puede determinar la diferencia de ángulos hacia y desde el objeto. SENSORES CON SUPRESIÓN DE FONDO (BGS) Veremos a continuación el comportamiento de un sensor con supresión de fondo. Cuando el objeto no está presente, la luz del fondo refleja sobre el detector F (FAR: LEJOS). Por lo tanto la salida se mantiene INACTIVA. Cuando el objeto se acerca una distancia mayor que la deseada, la luz reflejada sigue iluminando el detector F (FAR: LEJOS). Como el caso anterior, la salida aún se mantiene INACTIVA. 7

SENSORES CON SUPRESIÓN DE FONDO (BGS) Veremos a continuación el comportamiento de un sensor con supresión de fondo.

8 Cuando el objeto se acerca lo suficiente, la luz reflejada comienza iluminar el detector N (NEAR: CERCA). La intensidad sobre ese detector aumenta, supera el valor del umbral, y la salida se ACTIVA. SENSORES CON SUPRESIÓN DE FRENTE (FGS) Los sensores con supresión de fondo tienen problemas con la detección de objetos irregulares. Por eso existen los sensores con supresión de frente. Veremos a continuación su comportamiento. Cuando el objeto no está presente, la luz del fondo refleja sobre el detector F (FAR: LEJOS). Por lo tanto la salida se mantiene ACTIVA. 8

SENSORES CON SUPRESIÓN DE FRENTE (FGS) Los sensores con supresión de fondo tienen problemas con la detección de objetos irregulares.

9 Cuando el objeto presente pero aún no está lo suficientemente cerca, la luz del fondo refleja sobre el detector F (FAR: LEJOS). Por lo tanto la salida se mantiene ACTIVA. Cuando el objeto se acerca lo suficiente, la luz reflejada comienza iluminar el detector N (NEAR: CERCA). La intensidad sobre ese detector aumenta, supera el valor del umbral, y la salida queda INACTIVA. 9

Cuando el objeto se acerca lo suficiente, la luz reflejada comienza iluminar el detector N

10 APLICACIONES DE SENSORES BGS Y FGS Los sensores BGS y FGS son más confiables que los difusos en aplicaciones tales como: Objetos oscuros con fondo claro Pequeñas diferencias de altura Detección de objetos, sin importar el color INFLUENCIA DEL COLOR EN SENSORES BGS Y FGS DISTANCIA DE SENSADO Los sensores convergentes, de BGS y FGS, no son afectados por el color del objeto. COLOR DEL MATERIAL 10

de objetos, sin importar el color INFLUENCIA DEL COLOR EN SENSORES BGS Y FGS DISTANCIA DE SENSADO

11 SENSORES DE MARCAS DE COLOR Estos sensores hacen uso de un fenómeno de la luz por el cual los cambios de color y las marcas sobre una superficie producen una DISPERSIÓN de la luz. Son sensores difusos con un PUNTO FOCAL FIJO, y trabajan por CONTRASTE. Cuando la superficie está libre de marcas y cambios de color, la luz se refleja en el mismo sentido en que es emitida. La intensidad sobre el receptor está por debajo del valor del umbral, y la salida permanece INACTIVA. Cuando la superficie presenta una marca o un cambio de color, la luz se refleja TAMBIÉN hacia el receptor. La intensidad sobre el receptor aumenta por encima del valor del umbral, y la salida se ACTIVA. 11

Cuando la superficie está libre de marcas y cambios de color, la luz se refleja en el mismo sentido en que es emitida.

12 APLICACIONES DE SENSORES DE MARCAS En los procesos de envasado, empacado e impresión se utilizan MARCAS impresas como referencia. En las máquinas envasadoras o empacadoras, se utilizan sensores que detecten marcas para sincronizar la impresión del film o papel con el punto en que debe realizarse la soldadura. En las máquinas impresoras, se utilizan sensores de marcas para sincronizar la impresión de los distintos colores primarios que componen los demás colores. 12

En las máquinas envasadoras o empacadoras, se utilizan sensores que detecten marcas para sincronizar la impresión del

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