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Escuela Colombiana de Carreras Industriales. Calderón, Mahecha. Sensor Inductivo.

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SENSOR DE METAL UTILIZANDO UNA BOBINA Calderón, Cristian., Mahecha, Roberto. {Cacnlogan, Andres_1457}@[email protected] ECCI núcleo en “U” se pueda cerrar mejor el campo eléctrico, permitiendo que la inductancia varié de mejor manera, y así poder obtener a la salida de un circuito tanque con su respectiva frecuencia de resonancia una variación significante de voltaje.

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Resumen—

Oscilador Resistencia Bobina Condensador

Amplificador Operacional Diodo Rectificador LED Fuente DC

Índice de Términos—Sensor Inductivo, Amplificadores, Rectificador, Voltaje, Corriente., Diodo, Bobina.

I. INTRODUCCIÓN. El Sensor es un dispositivo que detecta una determinada acción externa, temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente. Se realizara un Sensor inductivo capaz de detectar un metal, al colocarla cercana a una bobina, está se realizara con un núcleo de ferrita en forma de “U”, este núcleo deberá ser pequeño para cuando se acerque un metal en el campo abierto del

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Un circuito tanque consta de elementos pasivos como una resistencia (R), un condensador (C), una bobina (L), alimentado con una señal AC. Con él puede existir una frecuencia de resonancia (Fr) que es o se puede decir que es la frecuencia donde se puede ver a la salida del circuito un voltaje máximo que depende de la entrada (frecuencias menores o mayores representarían un voltaje casi cero, y a medida que se va acercando a la Fr el Vo va aumentando). Así que al hacer variar la inductancia de alguna manera (ya explicada), cambiaria la Fr permitiendo una caída significante de voltaje, y con lo que se podría realizar el Sensor mencionado. Aparte de utilizar este Sensor, se utilizara un diodo rectificador para obtener un voltaje DC, amplificadores Operacionales tanto como para amplificar la señal AC de salida del circuito tanque, como para comparar, y así utilizando LED’s saber si hay o no tapa. El Laboratorio se presento o se realizo para que se pudiera estudiar y entender un poco más sobre Sensores y poder aplicar lo aprendido y algunos conceptos para realizar una lógica y resolver un problema y así mismo implementar dichos conceptos mas adelante cuando se llegué a necesitar en un circuito electrónico. Este Laboratorio se desarrolló también para aprender más sobre los conceptos de aquellos elementos que están o pueden estar presentes en un circuito, como son las bobinas y además, de cómo utilizarlos ágil y excelentemente para llegar a manejarlos como debe ser. El reporte que a continuación se le presenta da a conocer los principales componentes y como estos interactúan entre sí para poder detectar un metal en el rango deseado, el funcionamiento básico se basa en los principios de la teoría electromagnética, como también otros conceptos de electrónica ya que el uso de estos es indispensable para el funcionamiento de nuestro detector. También se da a conocer los principios del electromagnetismo y como a través de los cambios cuantificados por medio de los

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componentes electrónicos se advierte la presencia de un metal. Se da la descripción detallada del diagrama utilizado y una explicación del funcionamiento del mismo.

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En la elaboración de los Amplificadores Operacionales generalmente se utilizan más de 20 transistores.

III. RESISTENCIAS I. II. OBJETIVOS

El poder emplear los conocimientos adquiridos de teoría electromagnética de lo que son los campos magnéticos en una bobina; los efectos en las bobinas mediante un cambio en la permeabilidad del núcleo producido por un material ferroso, y como este concepto se emplea para poder detectar un metal en las proximidades del dispositivo.

II. AMPLIFICADORES OPERACIONALES

El modelo híbrido del Amplificador Operacional puede ser representado así: Contiene una fuente de tensión que depende de la tensión de entrada. La impedancia de salida se representa con una resistencia de valor Ro. El amplificador está excitado por dos tensiones de entrada v+ y v-. Las dos terminales de entrada se conocen como entradas no inversora e inversora respectivamente. De manera ideal, la salida del amplificador depende no de las magnitudes de las dos tensiones de entrada, sino de la diferencia entre ellas, así se designa una nueva tensión de entrada llamada tensión diferencial de entrada, como:

Vd  V    V  (1)

El operacional típico tiene cuatro bloques,

El primero es el amplificador diferencial que puede tener una entrada darlington o utilizar varios FET y una fuente de corriente constante. Va seguido de una etapa amplificadora lineal de alta ganancia, generalmente otro amplificador diferencial. Si la tensión de c.c existente en la salida del amplificador de alta ganancia, no es cero voltios cuando v1 = v2 = 0 V, se emplea un circuito desplazador de nivel tal como un amplificador cascodo. La última etapa es un amplificador de salida, habitualmente uno de simetría complementaria.

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Cuando los electrones son excitados a través de un conductor, chocan entre sí y con otras partes de los átomos que componen el material, estos choques interfieren el movimiento libre de los electrones y generan calor, esta propiedad del material de limitar la magnitud de la corriente y convertir la energía eléctrica en energía calorífica se denomina resistencia; La resistencia se mide con un ohmetro y generalmente se expresa en ohms, kilohms, o megaohms. La resistencia se puede definir entonces como el componente que sirve para limitar la magnitud de la corriente, y convertir la energía eléctrica en energía calorífica. Resistencias en serie. En el arreglo de resistencias en serie circula o pasa por cada una de ellas la misma corriente y caen diferentes voltajes. Resistencias en paralelo. En este arreglo la diferencia de potencial a los extremos de cada una de ellas es la misma. Como no hay acumulación de cargas en ninguna parte, la corriente se divide en él número de resistencias que halla.

IV. INDUCTANCIAS

Llamaremos inductancia al campo magnético que crea una corriente eléctrica al pasar a través de una bobina de hilo conductor enrollado alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede utilizarse para diferenciar señales cambiantes rápidas o lentas. Al utilizar un inductor con un condensador, la tensión del inductor alcanza su valor máximo a una frecuencia depéndete de la capacitancia y de la inductancia. La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia. La energía almacenada en el campo magnético de un inductor se calcula según la siguiente formula:

W  I2

L 2

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Siendo: W = energía (julios); I = corriente (en amperios); L = inductancia (henrios).

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Factores Que Determinan La Inductancia:

Las características físicas, o forma geométrica, tanto del núcleo como de los devanados alrededor del núcleo, afectan a la inductancia producida. Los inductores con núcleo magnético tienen inductancia mucho mayores que los que tienen núcleos aislantes o de aire. Esto se debe a que todas las líneas de flujo producidas por un inductor, atraviesan el núcleo y, al hacerlo, lo magnetizan si está hecho de material magnético. Entonces las líneas de flujo del campo magnético del núcleo, se suman y refuerzan a las líneas de fuerza originadas por el devanado. Para determinado número de espiras en el devanado inductor, un núcleo con una mayor área transversal producirá más líneas de flujo. Además, cuanto más largo sea el núcleo para un número de vueltas dado, menos líneas de flujo producirá. La inductancia, por lo tanto, es directamente proporcional al área transversal del núcleo e inversamente proporcional a su longitud. El número y espaciamiento de las espiras individuales de alambre en un inductor, también afectan considerablemente a la inductancia. Cuantas más espiras se tengan, mayor será la inductancia. Y cuanto más próximas estén las espiras entre sí, también será mayor la inductancia. La relación entre la inductancia y todos los factores físicos que la afectan, se expresa según la siguiente ecuación:

L

(1.256)  n  u  A l2 (3)

Donde n es el número de espiras; *u es la permeabilidad del núcleo, la cual es grande para los materiales magnéticos y baja para otros materiales; A es el área del núcleo y l la longitud. Para cada material del núcleo magnético existe un punto en que el núcleo se SATURA; entonces, ni siquiera cambios considerables en la corriente pueden aumentar el flujo. La inductancia de una bobina con una sola capa bobinada al aire puede ser calculada aproximadamente con la fórmula simplificada siguiente:

L

d 2n2 18d  40l (4)

Donde L = inductancia (micro henrios); d = diámetro de la bobina (pulgadas); l = longitud de la bobina (pulgadas); n = número de espiras o vueltas.

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Como ya se ha dicho, la unidad para la inductancia es el HENRIO (H) En una bobina habrá un henrio de inductancia cuando el cambio de un amperio/segundo en la corriente eléctrica que fluye a través de ella provoque una fuerza electromotriz opuesta de 1 voltio. Un transformador o dos circuitos magnéticamente acoplados tendrán inductancia mutua equivalente a un HENRIO cuando un cambio de 1 amperio /segundo en la corriente del circuito primario induce tensión equivalente a 1 voltio en el circuito secundario.

IV.I INDUCTORES

Básicamente, todos los inductores se hacen devanando una longitud de conductor alrededor de un núcleo. El conductor suele ser alambre sólido de cobre revestido con aislamiento esmaltado; y su núcleo está formado, ya sea de material magnético, por ejemplo hierro pulverizado, o bien de material aislante. Cuando se devana un inductor alrededor de un núcleo aislante, éste funciona sólo como soporte, ya pesado en la fabricación del inductor, generalmente no se necesita un núcleo; las espiras rígidas del alambre se mantiene por sí solas. Cuando no se usa núcleo magnético, se dice que el inductor tiene núcleo de aire. Los inductores con valores de inductancia fijos, reciben el nombre de INDUCTORES FIJOS. Los inductores cuya inductancia se puede variar en cierta escala, se llaman inductores variables. Generalmente, lo inductores variables están hechos de manera que el núcleo se puede mover dentro y fuera del devanado. Entonces la posición del núcleo determina el valor de la inductancia. A los inductores se les llama también frecuentemente CHOKES O BOBINAS. Estos tres términos significan lo mismo, y el lector debe familiarizarse con todos ellos.

V. CAPACITANCIA

Un par de conductores, separados ya sea por el espacio vació o por un material no conductor, forma un capacitor. Los capacitores almacenan cargas. En su forma más común y útil, están formados por dos conductores con cargas iguales, Q, pero opuestas. Hay un voltaje (V), entre los conductores. La relación de Q / V es constante entre dos conductores. La relación Q / V depende de la forma y disposición de los dos conductores de un capacitor (de su geometría, y del material entre los conductores.) Los capacitores son importantes por varias razones. Diversas formas de capacitores pueden mantener distintas cantidades de

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carga para una determinado voltaje, o pueden mantener distintos voltajes para determinada cantidad de carga. Con un capacitor adecuado, podemos controlar el almacenamiento y la entrega de la carga. Igualmente, podemos emplear los capacitores para controlar voltajes. Casi cualquier aparato con circuito electrónico contiene capacitores. Los capacitores tienen utilidad especial para almacenar carga a corto plazo, al igual que energía. Otro empleo de los capacitores es la entrega lenta, pero constante, de energía, cuando los capacitores están acoplados con otros elementos de circuito.

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Los LED’s son muy diferentes de las bombillas de filamento o los pilotos de neón, para que un LED funcione necesitamos muy poca corriente (20mA). Si le agregamos una resistencia limitadora adecuada, lo podemos conectar a cualquier voltaje, el uso de los LED’s es amplio. Fórmula para la resistencia limitadora: Dividimos voltios por 0.02 amperios. Ejemplo: 220 voltios dividido 0.02 = 11,000(11K). Si queremos colocar un LED a la corriente alterna debemos de colocar además de la resistencia un diodo común en serie que supere el voltaje de entrada.

La carga en un capacitor es proporcional al voltaje. A la constante de proporcionalidad se le llama capacitancia (C). VIII. EL DIODO VI. SENSIBILIDAD Y ALCANCE EN UN SENSOR

Hay dos conceptos importantes a entender cuando se analiza la sensibilidad y el alcance de cualquier tipo de sensor. La sensibilidad es una medida de hasta qué grado la salida de la señal cambia a la vez que las cantidades de las magnitudes medidas. Llamemos a la salida del sensor r y a la cantidad física medida x. Por ejemplo un fotodetector podría tener una tensión de salida de, digamos, 0.87 V (r) cuando es bombardeado por 2.3 x 1013 fotones por segundo (x). La sensibilidad del sensor se define como:

(5) Un pequeño cambio en la cantidad medida, dx, se relaciona con un pequeño cambio en la repuesta del sensor, dr, mediante la sensibilidad S. Un dispositivo sensor reacciona a la variación de niveles de algunos estímulos físicos produciendo una tensión característica de salida (o corriente, o frecuencia, etc.). Casi siempre, la circuitería asociada al sensor después amplifica o transforma esta tensión y la introduce en un convertidor analógico-digital conectado a un microprocesador. El convertidor A/D es sensible sólo a rangos limitados de tensiones, frecuentemente 0 á 5 V. En el caso del convertidor A/D de 8-bits, este voltaje se convierte en 256 (28) niveles discretos. Esta es por tanto la ventana del microprocesador al mundo.

VII. EL LED (DIODO EMISOR DE LUZ)

El LED es una juntura PN que se diseño para emitir luz en el momento que es polarizada directamente. Existen en el mercado LED’s rojos amarillos y verdes, podemos también encontrar infrarrojos. Ingeniería Electrónica I/E 2006

Las propiedades de los materiales semiconductores se conocían en 1874, cuando se observó la conducción en un sentido en cristales de sulfuro. 25 años más tarde se empleó el rectificador de cristales de galena para la detección de ondas. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolló el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos, el diodo de germanio.

IX. DIODOS RECTIFICADORES

Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200º C en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. Gracias a esto se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes, desbancando así a los diodos termoiónicos desde hace tiempo. Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben rectificar tensiones altísimas. En fuentes de alimentación se utilizan los diodos formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos), o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso. Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.

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X. CAMPO MAGNÉTICO.

negativa y se mueve hacia la derecha, el vector es -qv va hacia la izquierda.

El campo magnético es una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual que, desplazándose a una velocidad , sufre una fuerza perpendicular y proporcional a la velocidad y a una propiedad del campo, llamada inducción magnética, en ese punto:

En segundo lugar, se imagina un vector Ur que va orientado desde la carga hasta el punto en el que se quiere calcular el campo magnético.

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La existencia de un campo magnético se pone en evidencia por la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que pone en evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.

A continuación, vamos señalando con los cuatro dedos de la mano derecha (índice, medio, anular y meñique), desde el primer vector qv hasta el segundo vector Ur, por el camino más corto o, lo que es lo mismo, el camino que forme el ángulo menor entre los dos vectores. El pulgar extendido indicará en ese punto el sentido del campo magnético. El módulo del campo magnético generado por una única carga en movimiento (no por una corriente eléctrica) se calcula a partir de la siguiente expresión:

(7) X.I FUENTE DEL CAMPO. Donde, Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente eléctrica de convección, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado un corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria. La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está dada por la ley de Ampère. El caso más general, que incluye a la corriente de desplazaminto, lo da la ley de Ampère-Maxwell.

X.II INEXISTENCIA DE CARGAS MAGNÉTICAS

Cabe destacar que, a diferencia del campo eléctrico, en el campo magnético no existen monopolos magnéticos, sólo dipolos magnéticos, lo que significa que las líneas de campo magnético son cerradas, esto es, el número neto de líneas de campo que entran en una superficie es igual al número de líneas de campo que salen de la misma superficie. Un claro ejemplo de esta propiedad viene representado por las líneas de campo de un imán, donde se puede ver que el mismo número de líneas de campo que salen del polo norte vuelve a entrar por el polo sur, desde donde vuelven por el interior del imán hasta el norte. El sentido del campo magnético viene dado por la regla de la mano derecha, siendo las pautas a seguir las siguientes: En primer lugar se imagina un vector qv, en la misma dirección de la trayectoria de la carga en movimiento. El sentido de este vector depende del signo de la carga, esto es, si la carga es positiva y se mueve hacia la derecha, el vector +qv estará orientado hacia la derecha. No obstante, si la carga es

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X.III UNIDADES.

La unidad de la densidad de campo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla, pese a que a menudo se emplea el Gauss. Sin embargo, la conversión es directa:

Un Tesla equivale a 1Vsm-2, o lo que es lo mismo, 1kg·s-2·A-1. La unidad del campo magnético se puede expresar como Ampere sobre Metro (A/m).

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XI. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO. (Detector de Metales)

inversora, con un LM741, con Fuente Dual (+12, -12) y una ganancia de más o menos 5 Veces, utilizando la formula:

El funcionamiento del detector de metales se basa por medio del flujo de campo magnético a través de una bobina y como este es afectado por la presencia de un material ferroso cuando este se aproxima al flujo que atraviesa la bobina.

 Rf  v    1  Ra 

Este cambio afecta directamente la inductancia de la bobina ya que la misma depende directamente de la permeabilidad del núcleo la cual no es la misma debido a la desviación en las líneas del flujo magnético cuando se le acerca un material que afecte la permeabilidad medio por el cual atraviesa.

(10) Queda,

 10  v    1  2.2  (11)

Esquema Del Circuito Tanque: Entonces,

v  5 Esquema Del Circuito Amplificador:

Fig (a)

La señal AC se trabajara con una amplitud de 2Vpp aproximadamente. Por causa de la frecuencia de resonancia (Fr = 23KHz) que este circuito trabaja, al hacer variar la inductancia (aumentando su valor), cambiaria la Fr permitiendo una caída de voltaje; Esto es una ventaja para poder realizar un Sensor Inductivo; Su calculo depende de dos variables, porque la formula para hallar esta frecuencia (Fr) depende tanto de la bobina, como del condensador en paralelo con ella, y la formula para ello es:

Fr 

1 2 LC (9)

Si reemplazamos en la formula el valor de la bobina L (0.457mH), y el valor del condensador C (100nF), dará como resultado el valor que necesitamos en frecuencia para que el circuito tanque funcione correctamente, y la bobina entre, en resonancia. A la salida del circuito tanque se colocara un amplificador operacional configurado como Amplificador con entrada no

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Fig (b)

Luego rectificaremos la señal con un Diodo, polarizándolo de buena manera y a la salida de esté un condensador electrolítico de 0.1uF para terminar de rectificar la señal dando como resultado una señal DC, además para que descargue y cargue rápidamente el voltaje permitiendo una mayor eficacia en las subidas y caídas de voltaje, ya que si el condensador fuera mayor de por ejemplo 22uF se demoraría un tiempo en cambiar de un nivel a otro de voltaje. El esquema quedaría (Ver Fig. (c)).

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conmutación; entonces, esté dispositivo sonara en el momento que se acerque un metal a la bobina, tanto como se encenderá el LED rojo (Ver Fig (e)).

Fig (c)

Luego de esto seguirían los comparadores positivo y negativo. Se alimentaran con una fuente única (12, 0), se utilizara un mismo voltaje de referencia para los dos comparadores y se colocaran en cascada uno detrás del otro, es decir la salida de uno iría a la entrada del otro, de esta manera (Ver Fig. (d)). Fig (e)

Plano Completo Del Circuito Sensor:

Fig (d)

El primer comparador nos advertirá con un nivel alto a la salida (encendiendo el LED verde) que no hay ningún metal cercano a la bobina que pueda detectarse, por el contrario, el segundo comparador nos avisara cuando hay un metal, dando como resultado un nivel alto a la salida de esté (encendiendo el LED rojo), y un nivel bajo en el anterior (apagando el LED verde). Para que haya un nivel alto a la salida del primer comparador, en la entrada no inversora de esté, debe haber un voltaje mayor que el del voltaje de referencia Vref, de lo contrario habrá un nivel bajo a la salida permitiendo que en la entrada inversora del segundo comparador haya un voltaje menor que el voltaje de referencia, y lo que significaría un nivel alto en la salida del comparador. Analizando lo anterior se puede colocar a la salida del segundo comparador, además de un LED rojo, un dispositivo capaz de impartir sonido, como un pequeño parlante, o una chicharra, con la ayuda de un transistor NPN para la

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XII. NUEVO SENSOR INDUCTIVO DE DESPLAZAMIENTO PARA CONTROLES DE CALIDAD.

Omron ha lanzado uno de los sensores inductivos de desplazamiento más precisos del mercado, con prestaciones de equipo de instrumentación y orientado a aplicaciones de alta precisión en los mercados más exigentes (packaging, automóvil, metalurgia, cerámica, etc.).

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Reconocimiento del tipo de sensor conectado, indicación directa de la resolución y distancia de medida, función de escalado, retención de la última medida, inversión del display, temporización de las salidas, comparación con objeto estándar, cambio de la histéresis, etc. Toda una amplia gama de funciones para facilitar el manejo y la resolución de aplicaciones.

Sensor inductivo ZX-E DE Omron El nuevo sensor ZX-E, perteneciente a la serie de sensores inteligentes ZX de Omron, está pensado para implementar soluciones de control de calidad. Su estructura está basada en un amplificador fijo (con 3 salidas PNP o NPN y 1 salida analógica) más una cabeza sensora de entre los 7 modelos disponibles (roscadas de métrica M10, M12 y M18, plana y sin rosca con diámetros de 8mm, 5,4mm y 3mm), que dan respuesta a aplicaciones diversas como medidas muy precisas de grosores, alturas, anchuras, excentricidades, posición, etc. Ofrece un alto grado de precisión ya que para todas las cabezas sensoras la resolución es de 1 micra. El rango de detección varía en función de la cabeza sensora seleccionada (∆3mm, ∆5,4mm, ∆8mm, M10, M12 y M18) y se encuentra determinado entre los márgenes de 0,5mm a 7mm. Esta precisión de 1 micra se mantiene casi invariable incluso en aplicaciones con materiales distintos del hierro o el acero difíciles de detectar, como son el cobre y el aluminio. Para estos materiales, el sensor dispone de un modo de detección específico mientras que, en los casos en los que el objeto a medir sea de otro tipo de aleación, se puede crear una tabla de referencias haciendo un rápido y sencillo teaching a 0, 50% y 100% de la distancia total de detección.

XII. I LA PRECISIÓN SE MANTIENE INVARIABLE EN APLICACIONES CON MATERIALES DISTINTOS DEL HIERRO O EL ACERO DIFÍCILES DE DETECTAR COMO SON EL COBRE Y EL ALUMINIO.

Este sensor ha sido desarrollado con prestaciones de equipo de instrumentación, prueba de ellos son las avanzadas funciones y características descritas a continuación: Unidad de cálculo para el procesamiento de las señales procedentes de dos sensores inductivos de desplazamiento ZX-E. Acoplando este accesorio entre dos amplificadores se podrán realizar cálculos con las señales obtenidas por ambos sensores sin necesidad de utilizar ningún dispositivo adicional. A su vez, éste previene contra las interferencias mutuas cuando varios sensores (hasta un máximo de 5) deben conectarse contiguos para medidas múltiples sobre un mismo objeto.

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Mediante el software Smart Monitor se pueden configurar y salvar los parámetros del ZX en un PC, así como realizar un registro de medidas tanto digitales como analógicas, la gestión de datos históricos y la visualización de la forma de onda y salidas digitales como si de un osciloscopio se tratase. Por todo ello, el nuevo sensor ZX-E es un equipo capacitado para realizar un control de calidad en cualquier línea de montaje o producción. Al disponer de tres salidas digitales para cada nivel umbral de medida (Low, Pass y High), así como de una salida analógica configurable en tensión o corriente y a su vez escalable, el ZX-E es fácilmente integrable con los sistemas de control. Otra característica fundamental es la velocidad de respuesta 300m, que ayuda en los procesos de empaquetado donde la velocidad es un factor clave.

XII. II OTRA CARACTERÍSTICA FUNDAMENTAL ES LA VELOCIDAD DE RESPUESTA 300M QUE AYUDA EN LOS PROCESOS DE EMPAQUETADO DONDE LA VELOCIDAD ES UN FACTOR CLAVE.

Además de su alta funcionalidad, es un equipo de sencilla operación. Dispone de doble display reversible con caracteres de gran visibilidad (7mm) que facilitan la visualización simultánea de diferentes parámetros: nivel umbral, valor de medida, resolución, salida analógica etc. El panel de control es intuitivo y está compuesto por cinco botones y dos switches destinados a la configuración y parametrización de las distintas funciones del dispositivo. Por otro lado y a fin de simplificar al máximo la tarea de ajuste del sensor según el tipo de detección o medida a realizar, el ZX-E incorpora tres tipos de función teaching (posición, a dos puntos y automático), así como la posibilidad de realizar un ajuste manual cuando se conocen los distintos valores de referencia. Estos sensores de desplazamiento inductivo complementan la familia de sensores de desplazamiento láser ZX-L, consiguiendo resolver aplicaciones donde las superficies brillantes, metálicas, con cambios de color así como con manchas de aceites, dificultan la detección con equipos láser. A pesar de su corta andadura, ya ha aportado diferentes soluciones en distintos mercados.

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XII. III APLICACIONES.

Mercado de envase y embalaje: detección de sellado defectuoso.

Durante los procesos de sellado es muy frecuente que el material se deslice o resbale dentro de su envoltorio antes del sellado mediante prensa de calor. Esto da lugar a productos defectuosos y de mala calidad. Un sistema de visión artificial resulta caro y no ofrece una respuesta lo suficientemente rápida en este tipo de procesos. La solución ideal es instalar un sensor ZX-E con el que se pueden detectar defectos de sellado de hasta una micra consiguiendo tiempos de respuesta de 0,3ms. Además simplifica la instalación y facilita el mantenimiento, ya que en el peor de los casos (rotura del sensor) sólo sería necesario reemplazar la cabeza sensora.

de metal, realizado con un amplificador operacional LF353, y utilizando un solo voltaje de referencia (Vref) para ambos comparadores. Se logro entender el funcionamiento y comportamiento de una bobina implementándola en un circuito tanque como sensor. Se logro comprender también como un circuito tal ves un poco sencillo físicamente y en su funcionamiento se puede lograr hacer un sensor de metal excelente con una señal AC, aunque mejorándolo en su diseño, con cosas tales como la amplificación, rectificación, y comparación de la señal para así poder indicar un estado u otro con LED’s. Utilizando un núcleo de ferrita en forma de “U” en una bobina se puede hacer que está varié al acercársele al campo abierto del núcleo en “U” algo metálico (o material ferroso), al añadir esta bobina a un circuito tanque se podría crear un detector de metales, lógicamente se tendría que añadir otros circuitos más adelante para su mayor eficacia.

Las tres salidas digitales (High, Pass, Low) para cada nivel umbral permiten distinguir dos defectos de sellado típicos: hay material en el sellado (High) con lo que el sellado no llega a cerrar y falta de una de las láminas del sellado (Low.)

Mercado de envase y embalaje: detección del vacío en botes de conserva.

En la industria de alimentación es necesario que muchos de los alimentos estén envasados al vacío. El control de calidad debe asegurar que los botes estén al vacío para conservar las propiedades de los alimentos y evitar su descomposición.

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REFERENCIAS [1] Boylestad, Robert. “Análisis Introductorio de Circuitos”. Prentice Hall. México 1992. [2] Roller D. y Blum R., Electricidad y Magnetismo, Reverté. [3] Tipler F. J., Física, Reverté. [4] A. Peña-F. Garzo Física COU Mc Grau Hill. [5] H. Poor, An. Introduction to Signal Detection and Estimation. Mexico: Springer-Verlag, 1985, ch. 4.

Autores Se puede detectar si el bote está al vacío porque la tapa metálica tiene forma cóncava debida a la diferencia de presión con la ambiental. Esta diferencia de altura en el centro de la tapa se mide con el sensor ZX-E al cual no le influyen los distintos colores de las tapas. La función de medidor de panel facilita la programación y la monitorización. Además mediante las salidas digitales (High, Pass, Low) se pueden discriminar los botes buenos (High) de los botes que no están al vacío (Pass) y de los que están demasiado llenos o la tapa no está bien roscada (Low.)

XIII. CONCLUSIONES.

Las líneas de flujo magnético que atraviesan una bobina se ven afectadas por la presencia de un material ferroso debido a que este modifica la permeabilidad del medio en que las líneas fluyen y con ello se cambia la inductancia en la bobina. Fue necesario utilizar dos etapas de comparación para que fuera posible la implementación del sensor como detector o no

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CALDERÓN NIEVES, Cristian Andrés de Gigante. Técnico Profesional en Electrónica Industrial de la Escuela Colombiana de Carreras Industriales. MAHECHA, Andrés Roberto. Técnico Profesional en Electrónica Industrial de la Escuela Colombiana de Carreras Industriales.