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• Gonzalo William Pereyra Barreto

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INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL CODIGO: AA3070

LABORATORIO N° 05 “SENSORES FOTOELECTRICOS”

1.- Nuñez Zarzuri, Vitcenzo 2.- Pereyra Barreto, Gonzalo Alumnos: 3.- Pachacama Alvarez, Angel 4.- Quispe Quispe, Ivan Grupo

:

3B

Semestre

:

III

Fecha de entrega

:

01 09

Ing.Oscar Alva Sánchez 18 Hora:

06:41 pm

Nota:

Nro. DD-106 Página 12 / 12

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL Tema :

Sensores Fotoeléctricos Nota:

App./Nom.:

I.

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

OBJETIVOS: 

Identificar las principales características sensores fotoeléctricos de barrera y retroreflexión.



Reconocer a los sensores fotoeléctricos de barrera y retroreflexión como dispositivos útiles para el conteo de objetos.



Distinguir los sensores fotoeléctricos de barrera de los sensores fotoeléctricos de retroreflexión.



Implementar sistemas de detección de objetos utilizando sensores fotoeléctricos de barrera.

II.

MATERIAL Y EQUIPOS: 

Sensor fotoeléctrico de barrera FESTO.



Sensor fotoeléctrico de retroreflexión FESTO.

Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a los equipos

Antes de utilizar los instrumentos cerciorarse si son de entrada o de salida, para no dañar los equipos

Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados

III.

1.

05

INFORMACION TEORICA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS INTERRUPTORES FOTOELÉCTRICOS DE BARRERA - (Through Beam).

En este tipo de sensores, se dispone un elemento emisor y un elemento receptor montados en oposición. Figura 1. El detector evalúa permanentemente la recepción haz infrarrojo modulado generado por el emisor, en espera de una interrupción que se asume como la presencia de un objeto en determinada ubicación. Este tipo de sensores permiten la detección a grandes distancias (hasta 10 o más metros) y su reproductibilidad es muy buena. La figura 2 muestra un diagrama de bloques de la estructura interna de este tipo de sensores. La figura 3 muestra una aplicación típica.

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En estos sistemas, los objetos a ser detectados deben interrumpir totalmente el haz de luz, por lo tanto, el objeto debe tener al menos un tamaño igual o mayor que el área de la base del cono generado por el ángulo de apertura del receptor.

Si la detección no se logra con objetos semitransparentes, es posible ajustar la sensibilidad del receptor.

En este tipo de sistemas, las superficies con alto índice de reflexión no hacen insegura la operación, ello gracias al sistema de filtros polarizadores de luz que disponen tanto el emisor como el receptor.

Figura 1.

Figura 2.

Lab. Nº

05

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2. INTERRUPTORES FOTOELÉC-TRICOS DE RETROREFLEXIÓN. En tanto que en el sistema de barrera el receptor y el emisor están montados en unidades diferentes, en los sistemas de detección por retro reflexión, una sola unidad alberga al emisor y al receptor.

En este caso, el haz modulado es reflejado por medio de un reflector prismático. La detección de los objetos se logra cuando el haz infrarrojo emitido no alcanza al reflector debido a que es bloqueado por los objetos en cuestión. Figura 4.

Figura 3.

Este montaje es más simple, debido a que no es necesario cablear por separado reduciéndose el montaje del receptor a un simple asunto mecánico de alineación.

Figura 4.

Figura 5.

el

emisor y el receptor,

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3. POLARIZADORES. Tanto en el caso de los sensores fotoeléctricos de barrera como en los de retrorreflexión se presenta el serio inconveniente de sensar objetos cuyas superficies son altamente reflectantes.

Figura 6.

Una solución elaborada consiste en el uso de filtros polarizadores tanto en el emisor como en el receptor, mismos que funcionan como trampas de luz.

La luz solar y cualquier otra fuente artificial de luz, emiten ondas luminosas cuyos vectores de campo electromagnético vibran en planos perpendiculares a la dirección de propagación.

Figura 7.

Si estos vectores de campo electromagnético son restringidos a un solo plano por medio de retículos cristalinos de planos orientados, entonces la luz obtenida se denomina “luz polarizada” con respecto a la dirección de propagación. Ver la figura 5.

Las figuras 6 y 7 muestran como son utilizados los polarizadores ópticos y filtros de polarización a fin de detener otras ondas luminosas diferentes de aquellas que se han originado en el dispositivo emisor. Cuando las ondas de luz alcanzan un polarizador óptico, aquellas ondas que no se propagan sobre un plano determinado quedan atrapadas en el mismo, en tanto que la las ondas de luz que se propagan sobre un plano orientado en el mismo sentido del retículo cristalino del polarizador, logran atravesarlo y se propagan del otro lado libremente.

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El objeto de disponer de reflectores prismáticos consiste en generar por medio de los pequeños prismas, la rotación de la onda incidente en un ángulo de 90°, es decir que el haz polarizado emitido que se ha reflejado, se propagará sobre un nuevo plano, que forma 90° con el plano original de la onda.

Con este artilugio, se logra que solamente la luz reflejada que se propaga por el plano de 90° logre atravesar el filtro polarizador del receptor, mismo que ha sido preparado para dejar pasar solamente las ondas incidentes que se propagan por este plano.

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Sensores Fotoeléctricos Nota: IV.

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DESARROLLO

SENSOR FOTOELÉCTICO DE BARRERA 1.

Utilizando simbología eléctrica adecuada, esquematice la conexión para activar una lámpara indicadora, cada vez que el sensor fotoeléctrico de barrera detecte un objeto. Determine la compatibilidad de los elementos.

2.

Pruebe la operatividad de cada uno de los sensores fotoeléctricos interrumpiendo el haz infrarrojo. SIN INTERRUPCION

CON INTERRUPCION

3. Determine el máximo alcance del dispositivo: el alcance máximo es de 1.78 m 4.

Gire el emisor 90°, tal como se muestra en la figura adjunta. ¿Qué sucede?

Lo que pasa cuando colocamos el emisor a 90 grados, es que se detectan en un punto que es casi perceptible, pero cuanto más alejamos ya no podremos hacer medidas. También decir que coinciden como antes debido a que se movió el emisor.

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Sensores Fotoeléctricos Nota:

5.

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Explique brevemente cómo alineó el emisor con el receptor. Ilustre con un dibujo.

Alineamos el emisor y el receptor, por así decirlo enfrentados perfectamente, es decir, los situamos en mismo eje (es un eje imaginario).

SENSOR FOTOELÉCTICO DE REFLEXIÓN 6.

Utilizando simbología eléctrica adecuada, esquematice la conexión para activar un relé auxiliar, cada vez que el sensor fotoeléctrico de retro reflexión detecte un objeto. Determine la compatibilidad de los elementos.

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Sensores Fotoeléctricos Nota: 7.

Grupo

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Pruebe el sistema interrumpiendo el haz infrarrojo.

SI detecta

NO detecta

8.

Determine el máximo alcance del dispositivo: Su alcance máximo es de

9.

Trate de detectar objetos utilizando otro reflector. ¿Qué sucede? ¿Por qué?

220 cm

Se ha hecho uso de espejos, es por eso que comprobamos que la distancia del haz infrarrojo va a aumentar según la reflexión del objeto. 10. Indique ventajas y desventajas de los sensores ópticos industriales VENTAJAS 

   

DESVENTAJAS

Capacidad de conformar redes



Distancia de detección corta

espaciales de sensores para el control



La alineación es importante.

de parámetros en grandes superficies.



La instalación se ve dificultada por

Es un método no destructivo y no

tener que colocar dos aparatos

invasivo.

separados y con los ejes ópticos

Ofrece posibilidades de integración en

alineados de manera precisa y

sistemas más complejos.

delicada.

Elevado margen para ambientes



No selecciona el objeto a detectar

contaminados.



Interferencia de efectos múltiples.

Posibilidad de control a distancia de



Son muy sensibles a factores

lugares inaccesibles físicamente. 

Quizá es más adecuado al usar objetos muy reflectivos.

ambientales como la humedad. 

Problemas para detectar objetos pequeños.

05

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Tema :

Sensores Fotoeléctricos Nota:

App./Nom.: 

Grupo

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05

Detección muy precisa y reproducibilidad muy elevada.

11. Realice un circuito y/o esquema donde evidencie la aplicación de este sensor óptico reflexivo.

En esta simulación podemos ver que el sensor óptico (CNY70) puede graduarse para detectar cierta distancia. Cuando vamos a ver qué lectura nos vota, nos da una señal de 24 voltios el cual energiza al circuito, luego pasa por el OPAM. El voltaje de salida es el voltaje de saturación del OPAM y es suficiente para encender el LED sin saturarlo.

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SENSOR FOTOELÉCTICO DIFUSO

12. Utilizando simbología eléctrica adecuada, esquematice la conexión para activar un relé auxiliar, cada vez que el sensor fotoeléctrico difuso detecte un objeto. Determine la compatibilidad de los elementos. 13. Alimente al sensor con 24 volts y mida la salida de corriente con el amperímetro.

14. Determine el máximo y mínimo alcance del dispositivo con diferentes superficies de reflexión

Material

Distancia Máxima mm

Distancia mA

Mínima mm

mA

Plástico

1.78

19.76

0.7

6.51

Metal

4.58

19.80

0.5

4.56

Papel

7.4

19.95

0.6

3.85

Cuero

2.1

19.98

0.8

6.40

Vidrio

4.3

20

0.4

7.45

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Tema :

Sensores Fotoeléctricos Nota: V.

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OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y APLICACIONES

OBSERVACIONES: 1.-se observó que si no se realiza las conexiones adecuadas nos da las medidas adecuadas. 2.- si no se trabaja con el voltaje adecuado no se realiza el comportamiento adecuado de los sensores. 3.- se vio antes del conexionado se verificara los cables y conexiones ya en una de ellas se encontró en mal estado y roto se analizó eso y se pudo realizar el trabajo completo. 4. Se observó que las señales se activan en este caso cuando se tiene un objeto interrumpiendo a estos dos sensores. 5. Se observó que los sensores eran de tipo PNP, esto es importante al momento de conectar. 6. Algunos equipos estaban desarmados y en el transcurso del laboratorio se tuvieron que reparar. 7. Los sistemas ha implementar deben interrumpir totalmente el haz de luz generado por el sensor, el objeto debe tener al menos un tamaño igual o mayor que el área de trabajo del sensor. 8. El funcionamiento de los sensores fotoeléctricos es ocasionado por un reflector prismático.

CONCLUSIONES: 1.-se logró la identificación de las principales características sensores fotoeléctricos de barrera y retro reflexión también sus aplicaciones. 2.- se pudo reconocer a los sensores fotoeléctricos de barrera y retro reflexión como dispositivos útiles y además A distinguir la diferencia entre ellas. 3.- se logró implementar sistemas de detección de objetos utilizando sensores fotoeléctricos de barrera y así mismo sus circuitos adecuados a ellas. 4. Se puede concluir que este tipo de sensores tienen un largo alcance, esto se pudo comprobar en el laboratorio gracias a la lámpara que indicaba cuando se perdía la señal. 5. En el caso del sensor fotoeléctrico infrarrojo este es como dos sensores juntos ya que uno se encarga de emitir le luz y el otro la revise de vuelta, pero su uso es solo para determinados trabajos ya que es infrarrojo. 6. Se logró implementar los sensores de acuerdo al sistema de detección de objetos, el cual fue realizado por los sensores fotoeléctricos. 7. Se ha logrado distinguir los distintos sensores fotoeléctricos de barrera, que tienen un rango que identifica si existe o no la barrera, y la de retroflexión que enviar un láser que al estar en una superficie con propiedades reflectivas esta rebota al emisor volviéndose así receptor.

APLICACIONES: -APLICACIÓN 1:

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Un sensor fotoeléctrico tiene la capacidad de captar luz y activar o desactivar una señal en función de los valores de esa luz. Los sensores más simples son los llamados interruptores crepusculares, que encienden una lámpara cuando la luz ambiental es inferior a un valor determinado. Este tipo de sensores responde ante cualquier fuente de luz visible, tanto artificial como natural. Por tanto, su fiabilidad es escasa, puesto que pueden alterar su funcionamiento si son afectados por una fuente de luz distinta a la prevista.

Estas son las aplicaciones más comunes en las que podemos utilizar sensores fotoeléctricos:        

Detectar el paso de un producto Controlar que la altura o la anchura de un producto sea la adecuada En envasadoras, para detectar que una bobina de plástico o papel está agotada Protección de zonas de riesgo, detectando intrusiones (puertas de acceso para personas o vehículos) Ajustar la distancia de un elemento móvil Como final de carrera sin contacto Ajuste de marcas de impresión Detectores de humo

-APLICACIÓN 2: La demanda de productos ocasiona que las empresas optimicen la fabricación de sus productos es por lo tanto que necesitan perfeccionar su producción consiguiendo así la búsqueda de ello. Los sensores son parte de este proceso, el cual recibe el nombre de automatización, en el caso de los sensores fotoeléctrico pueden ser utilizados en la INDUSTRIA AUTOMOTRIZ, para poder utilizarlo en el proceso de fabricación de los vehículos siendo de utilidad para poder detectar objetos y empezar con la fabricación.

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Lab. Nº

Sensores de proximidad Fotoelectricos

PROYECTO SEMESTRE

Grupo

Fecha:

3

GRUPO

3B

FECHA

01

09

18

LISTA DE MATERIALES ITEM

DESCRIPCION

UNIDAD CANT.

Sensor fotoeléctrico de barrera FESTO. 1

1

1

1

1

Sensor fotoeléctrico de retroreflexión FESTO. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 2

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Grupo

Fecha:

Lab. Nº

05

3 4 5 6 7 8 9 10

COSTO DE MATERIALES ITEM UNIDAD

1

2

3

4

5

6

DESCRIPCION

PRECIO CANT. UNIT. S/.

PRECIO TOTAL S/.

Sensor fotoeléctrico de barrera FESTO.

1

1

449.41

449.41

1

579.71

579.71

Sensor fotoeléctrico de retroreflexión FESTO.

1

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Grupo

Fecha:

Lab. Nº

TOTAL S/.

FIN DEL DOCUMENTO

1029.12

05