SENSORES DE POSICIÓN M.I Aurelio Hernández Rodríguez
Los sensores son los sentidos de las máquinas.
Algunos sensores reconocen metales, otros reaccionan al calor, al movimiento, A la luz o a los campos magnéticos.
Con ayuda de los sensores la máquina sabe en que posición están los actuadores.
Ve si una pieza de trabajo está lista y verifica niveles de líquido, cantidad y calidad.
Los sensores son elementos pequeños, pero importantes dentro de las máquinas y sistemas.
Sensores en la vida cotidiana. Las máquinas lavadoras se vuelven cada vez más inteligentes.
Casi como una persona, detectan, piensan lógicamente y actúan correctamente, las nuevas máquinas lavadoras. Hay agua suficiente en el tambor? es necesario un ciclo mayor de lavado?
Los sensores pueden determinar cuanta agua es necesario añadir a la tina de la lavadora. Si la tina no está llena de ropa, automáticamente hay que añadir menos agua.
Los sensores tambien miden la temperatura del agua y determinan si la puerta está o no cerrada. Durante el ciclo de enjuagado, los sensores determinan si aún se genera espuma o no, es decir, si necesitanun enjuague más pr que todavía existen residuos de detergente.
Definición de Sensor. Para efectuar el control de las máquinas es necesario que los controladores conozcan la posición de las partes móviles de las máquinas, de los objetos fabricados por ellas o delas variables como temperatura, presión, etc. Para suministrar esta información al controlador será necesario disponer de sensores en las máquinas. Los Sensores son dispositivos que convierten magnitudes físicas en señales eléctricas.
Señales de salida de los sensores. Los diferentes tipos de sensores pueden producir señales de salidas: Salidas Digitales. Salidas de secuencia pulsante. Salida analógica. Salida analógica estandarizada. Señales de salida estandarizadas.
Señales Digitales. Las señales digitales se caracterizan por tener solo dos estados 0 o 1 (No/Si). Ejemplos de este tipo de salida lo producen: Interruptores de proximidad. Interruptores de presión (presostatos). Interruptores de nivel de llenado. Interruptores bimetálicos.
Sensores de secuencia pulsante. Este tipo de señal digital es producida por encoders incrementales lineales o giratorios. Generalmente compatibles con el PLC.
Sensores de salida analógica. Las señales analógicas son aquellas que varian continuamente en ele tiempo. Los rangos más comunes que ofrecen los sensores analógicos son: +-10 volts 0 10 volts 0 20mA 4 20mA
Sensores de Proximidad A diferencia de los interruptores de fin de carrera mecánicos, los sensores de proximidad conmutan sin contacto físico y sin que actúe ninguna fuerza mecánica. Este tipo de sensores son preferidos en muchas aplicaciones ya que tiene una larga vida útil y una gran confiabilidad.
Sensores Opticos. Los sensores de proximidad ópticos utilizan la electrónica y la óptica para detectar objetos, utilizando luz roja o infrarroja. Se usan leds de emisión de luz roja o infrarroja y fotodiodos o fototransistores como elementos receptores.
La ventaja de la luz roja es que puede detectarse s simplevista cuando se ajustan los ejes ópticos del sensor de proximidad utilizado. Hay que distinguir entre tres tipos diferentes de sensores ópticos:
Sensor de reflexión directa.
Sensor de barrera.
Aplicación.
Sensor de Retroreflexión.
Sensores de Reflexión Directa. El emisor y el receptor en un sensor de reflexión directa (o sensor de difucsión) están situados lado a lado en un único componente. Si el rayo de luz emitido es reflejado por un objeto, es dirigido hacia el receptor y la salida del sensor conmuta.
Debido al principio de funcionamiento, un sensor de reflexión directo sòlo puede utilizarse si la pieza a detectar tiene un alto nivel de reflectivilidad, por ejemplo en superficies metálicas, colores luminosos, etc.
Sensores Inductivos. Un sensor inductivo consiste en un circuito electrónico resonante, un flip flop y un amplificador.
Símbolo:
Modo de Funcionamiento.: Si se aplica un voltaje a las terminales, el circuito resonante genera un campo alterno magnético de alta frecuencia, que se proyecta en el frente del sensor.
Aplicación: Los sensores inductivos permiten detectar cualquier material conductor de la electricidad.
Interruptores Reed Los interruptores Reed son sensores de proximidad accionados magnéticamente, con dos láminas de contacto (Reeds) selladas en un tubo de cristal lleno de un gas inerte.
Modo de Funcionamiento: Como resultado de la influencia de un imán, las dos láminasse ponen en contacto estableciendo el paso de la corriente electrónica.
Símbolo:
Aplicación: Los interruptores Reed tienen una larga vida útil y un mínimo tiempo de conmutación (0.2 ms) Están libres de mantenimiento, pero no deben utilizarse en zonas expuestas a fuertes campos magnéticos.
Sensores Capacitivos Un sensor de proximidad capacitivo, consiste de un capacitor y una resistencia eléctrica, que combinados forman un circuito resonante para medir la oscilación.
Sensor Capacitivo. Modo de Funcionamiento. Se genera un campo electrostático entre el electrodo y la carcasa del capacitor. Un campo de corrientes parásitas se forma frente al sensor. La capacidad del condensador cambia si se introduce un objeto en este campo de corrientes parásitas. El circuito resonante se atenía. La electrónica integrada activa la salida.
Aplicación. Los sensores de proximidad capacitivos no solo reaccionan ante materiales conductores de la electricidad (por ejemplometales), si no también con aislantes con elevada capacidad inductiva, como por ejemplo plásticos, vidro, cerámica, agua y madera.
Conexión de los sensores. Tecnología de 2 hilos. Necesita de dos conductores. Es una conexión en serie. Configurados como contactos NO /NC. No necesitan de alimentación externa No es adecuado para sensores que consumen grandes corrientes.
Tecnología de 3 hilos. Requiere de dos cables de alimentación. El tercer cable es la señal de la salida. La carga está conectada a tierra (conexión PNP) o al polo positivo (NPN)
Tecnología de 4 hilos. Generalmente tienen una función de salida conmutada. Requiere de dos cables de alimentación. Requiere de dos cables para tomar la señal. Costos mas elevados. Cuarto cable para programar funciones NO/NC si procede.
Normalmente abierto/normalmente cerrado. Una caracteristica distintiva es el estado de la señal en situación de reposo del sensor.
Normalmente Abierto NO Señal 0 en estado de reposo Señal 1 cuando se detecta un objeto.
Funciones de Conmutación. Las funciones de conmutación determinan el comportamiento de la conmutración. Comparador de valor de Umbral. Comparador de Histéresis. Comparador de Ventana
Comparador de Valor de Umbral. Presentan un punto de conmutación ajustable. Presentan una Histéresis Fija.
Comparador de Histéresis. Presentan un punto de conmutación ajustable. También presentan una Histéresis Ajustable.
Comparador de Ventana. Presentan dos puntos de conmutación. Punto de conmutación inferior (ON) Punto de conmutación superior (OFF)