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• Herbert Quispe Rjs

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MODULO DE SENSORES Y ACTUADORES INSTRUCTOR HENRY FLORES LOZA CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES

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INTRODUCCIÓN > Sistema de control industrial.conjunto de elementos o dispositivos capaces de actuar sobre el fenómeno observado o medido, estos pueden cambiar su valor. > Por otro lado, hay un sistema de control el cual esta diseñado para gobernar controlar o regular un flujo de energía, en un proceso industrial, o actividad domestica y proporciona parámetros de regulación u ordenes.

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OBJETIVO - Al finalizar el desarrollo del curso el participante tendrá la capacidad de seleccionar, comprobar características e instalar sensores y actuadores discretos.

METODOLOGIA - Exposición didáctica de los temas

- Experimentar tareas de verificación de características de sensores y actuadores. - Participación activa fomentando el debate.

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CONTENIDO

• Introducción. • Objetivo. •Principio de funcionamiento magnético

del sensor

• Conexionado de sensores proximidad.(tipos de salidas

de

• Principio de funcionamiento de sensores fotoeléctricos. • Principio de funcionamiento de sensores de proximidad.

• Actuadores discretos industriales. • Actuadores neumáticos rotativos. • Tipos de válvulas solenoides. www.senati.edu.pe

Sistemas de Control Su éxito depende de la coordinación de los movimientos para realizar una secuencia específica (Control)

Abierto – sin retroalimentación Cerrado – con retroalimentación

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¿Qué es un sensor? – Son dispositivos que funcionan como captadores de información de un proceso por lo que también se denominan detectores o captadores. – Son capaces de transformar una magnitud física en una señal eléctrica de baja potencia o en una señal óptica. www.senati.edu.pe

Sensor: proviene del latín “sensus” que significa sentir o percibir.

Órganos sensoriales técnicos

Sentido de la vista –

Sentido del oído –

Sensores ópticos

Sensores acústicos

Sensores de acuerdo a los sentidos del hombre

Sensores del gusto y del olfato –

Sentido del tacto –

Sensores químicos

Sensores táctiles

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CLASIFICACION DE LOS SENSORES EN FUNCION DE LA ENERGIA MECÁNICA

ELECTROMAGNETICA

TÉRMICA

ÓPTICA

RADIOACTIVA www.senati.edu.pe

• Táctil, acústico, fluídico.

• Electrico, magnético, inductivo • Capacitivo, dieléctrico, de arco voltaico • Termico, de imagen de radiación térmica.

• Geometrico – óptico , generación de imágenes. • De absorción de radiación • De difusión de radiación.

Es imposible controlar o regular algo si no se ha medido antes” “

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¿ Qué función tiene que cumplir los sensores utilizados en las plantas industriales? Presencia de objetos individuales, por ejemplo arandelas.

Detección de líquidos u cantidades que fluyen.

Comprobación de la presencia de objetos

Recuento de piezas.

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Control de calidad completa de piezas, por ejemplo en una sección de montaje.

Detección de los objetos individuales en función de su entorno/ por ejemplo, piezas que se recogerán de una cinta transportadora.

Medición de la longitud y de los ángulos de objetos8 por ejemplo, para controlar tolerancias desviaciones, deformaciones , holguras, inclinaciones, saltos, excentricidades grosores).

Detección de la posición y/o orientación de los objetos

Detección de la orientación e objetos en relación con la superficie limitada sobre la que se encuentran ( por ejemplo, en operaciones de optimización de cortes).

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Detección de objetos de en función de la utilización de herramientas (por ejemplo, punto de unión en relación con el soplete).

Aspectos a tener en cuenta de los sensores - Tiempos de respuestas, velocidad de conmutación. - Margen de la temperatura de funcionamiento - Duración vida útil. - Sistema de conexiones ( 2, 3, 4, 5 hilos)

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- Montaje (dimensiones ; condiciones para el montaje , adaptación del lugar).

- Alimentación de tensión.

- Distancia de detección.

- Precisión de la medición

- Clase de protección.

Introducción de señales Las señales pueden provenir de: Emisores de señal con contacto físico: Emisores de señal sin contacto físico:

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ELEMENTOS Entradas de señales eléctricas: INTERRUPTORES >

Conmutadores

>

Selectores

PULSADORES >

Pulsadores tipo hongo( emergencia)

>

Pedales

>

pulsador rasante

>

Pulsador con enclavamiento por llave para

>

prevenir toda utilización errónea

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Presóstato

Sensores de proximidad

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Final de carrera eléctrico

ELEMENTOS SIN RETENCION: > pulsadores de tecla o botón , ocupan determinado estado cuando son accionados y lo mantienen hasta que dejan de ser accionados y vuelven a su posición inicial.

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Emisores de señal con contacto físico - Manual

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ELEMENTO DE RETENCIÓN >Interruptores o selectores , ocupan un determinado estado cuando son accionados mantienen sin que sea necesario seguir accionándolos. Por lo general, estos elementos disponen de un sistema de bloqueo mecánico. Solo sin accionados nuevamente regresan a su posición inicial.

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Emisores de señal con contacto físico Mecánico

1 - Resorte 2 - Soporte 3 - Leva de accionamiento 4 - Eje 5 - Resorte de copa 6 - Resorte de presión 7 - Contacto móvil

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4

4

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SENSORES Funcionan sin contacto directo, lo que significa que conmutan por aproximación, silenciosamente, sin rebote o efecto retroactivo, sin desgaste y sin fuerza de accionamiento.

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1 Generación de zona activa 2 Detección y decisión 3 Amplificación 4 Salida de potencia

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Histéresis: Es la diferencia entre el punto de activación y desactivación, necesaria para garantizar una conmutación confiable.

Sn

H  1% y el 15% de Sn www.senati.edu.pe

H

Rasante

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Saliente

Distancias típicas:

d

2d

d

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d

 3 Sn

Sensor con contacto NA

B1

+

18 a 30 Volts DC.

Saluda

0V

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Sensor con contacto NC B1

+

18 a 30 Volts DC.

Saluda

0V

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Ambos contactos NA y NC

B1

+

18 a 30 Volts DC. Saluda

Saluda

0V

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Tipo PNP • La salida desconecta los 24V • Conmutación Positiva 24v DC

Tipo PNP

+

18 a 30 Volts DC

• La salida conecta a 24V

• Conmutación Positiva

Saluda

0V 0v

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24v DC

Tipo NPN

+

18 a 30 Volts DC

• La salida desconecta los 0v • Conmutación Negativa

Saluda

0V 0v

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Control:

Es aquel proceso en el que uno o varios parámetros de entrada influyen directa o indirectamente sobre otros parámetros de salida, según leyes propias del sistema e1 e2 e3

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Sistema

s1 s2

Control a lazo abierto: Mando

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Control a lazo cerrado: Regulación

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Tipos de Señal

Señal: es una representación matemática de la variación de un fenómeno físico

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Señal binaria

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Comparación:

Elementos de la cadena de mando

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Óptico – Barrera

Inductivo

Óptico – Retro-reflectivo

Reed switch

Capacitivo

Símbolo

Óptico - Reflectivo

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Inductivo magnético

Sensor Óptico:

Luz roja (visible)= 660 nm Infrarrojo = 880 nm

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Transmisor

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Receptor

Transmisor

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Receptor

Material

Transmisor

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Receptor

Transmisor

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Receptor

Material

Transmisor

Receptor

Distancia de sensado: hasta 30 metros con algunos dispositivos. Puede detectar cualquier material, (los transparentes son los más complicados)

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T

Transmisor

/Receptor

R

Reflector (prisma)

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Material

T

Transmisor

/Receptor

R

Reflector (prisma)

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T

Transmisor

/Receptor

R

Reflector (prisma)

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Material

T

Transmisor

/Receptor

R

Distancia de sensado : 1/2 to 1/3 del de Barrera. No es útil para materiales reflectivos o transparentes. El material debe ser capaz de cubrir el reflector. www.senati.edu.pe

Reflector (prisma)

Material

T

Transmisor

/Receptor

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R

T

Transmisor

/Receptor

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R

Material

T

Transmisor

/Receptor

R

Distancia de sensado : Mucho menor que para el Retro reflectivo, la distancia depende del color y tipo de superficie del objeto.

El mayor tamaño del material permite mayores distancias. No es aplicable en zonas con polvillo en el ambiente.

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Fibra de vidrio

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Fibra de polímero

Campo magnético de alta frecuencia (300 to 800 kHz)

Superficie activa Bobina resonante LED indicador Cable de conexión

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Material

Sensor

Amplitud de oscilación

Saluda de

ON

Señal

OFF

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Material

Sensor

Amplitud de oscilación

Saluda de

ON

Señal

OFF

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Material

Sensor

Amplitud de oscilación

Saluda de

ON

Señal

OFF

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Puede detectar cualquier material conductivo. Las distancias se indican para el hierro dulce.

El comportamiento del sensor se ve afectado por: • Temperatura • Tipo de material a detectar

• Dimensiones del material

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Cápsula de vidrio con Nitrógeno

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Contactos

LED

24v

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Debe evitarse la interferencia magnética con otros dispositivos.

El punto de conmutación varía, dependiendo del sentido de aproximación. Se debe limitar la corriente máxima para evitar el calentamiento de los contactos.

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Cable de conexión

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Bobina resonante

Campo magnético de alta frecuencia

LED

24v

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La operación es Inductiva - pero sólo reacciona ante campos magnéticos.

Debe evitarse la interferencia con otros campos magnéticos. Alta frecuencia de conmutación - 1kHz

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El sensor reacciona ante un cambio en la capacitancia de su zona activa.

Campo eléctrico Superficie activa Electrodo activo Electrodo de tierra LED

Tornillo de ajuste Cable de conexión

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Material

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Detecta cualquier material cuya densidad varíe respecto a la del aire (más lejos cuanto mayor sea esa diferencia ). Puede ajustarse su sensibilidad.

Su respuesta puede verse afectada por las características del ambiente.

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El sensor se ajusta para que no “vea” la pared del contenedor.

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Cuando el nivel crece, el fluído afecta a la zona activa del sensor, y como resultado se emite una señal.

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Inductivo

+

B1

18 a 30 Volts DC.

Saluda

Capacitivo Óptico Magnético

0V

Contacto NA Contacto NC

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+

B1

Saluda

0V

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18 a 30 Volts DC.

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• DETECTORES MECÁNICOS > Un elemento de detencion mecánico envia con ayuda de un fin de carrera mecánico una señal en el momento en que un cuerpo extraño se encuentra en una posición determinada. > El aviso puede ser enviado en distintas mangnitudes fisicas , pero la mas usual y que prevalece es la señal electrica.

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• FIN DE CARRERA MECANICO > Cuando la leva de contacto pasa por el punto donde se encuentra el fin de carrera mecánico , este se acciona y entrega una señal de comando o a la regulacion . > Un problema que aparece en estos componentes es el desgaste de los contactos en un accionamiento por efecto de chispas entre ambos. Dados que estos elementos son muy economicos y confiables , encuantran aplicación frecuente en la industria.

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• ELEMENTOS DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES

> - Relés > - Relés polarizados - Relés de impulsos de corriente - Relés con magnetismo residual - Contactores electromagnéticos - Electroválvulas - Relés temporizados

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• ELEMENTOS DE PROCESAMIENTO DE SEÑAL

> El relé.Elemento para el tratamiento eléctrico de señales. > Aplicada tensión de la bobina(a1a2)circula corriente electrica por el bobinado (5) por lo que se forma un campo magnético. La armadura (3) es atraída al núcleo de la bobina(7),quedando accionado el conjunto de contactos (4,2,1)a través de las conexiones de contacto se cierran y se abren los circuitos eléctricos y se recupera mediante el muelle (6)

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• SIMBOLOS RELÉ

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> LOS RELÉS K1,K2,K3,K4…..

SON

DENOMINADOS

> LAS CONEXIONES ELECTRICAS (EN LAS BOBINA) SE LLAMAN A1 Y A2. > VENTAJAS: >

-Fácil adaptación a diversas tensiones de trabajo.

> -Insensibilidad térmica frente al medio ambiente . > -los relés funcionan fiablemente a temperaturas 353k (80º c) hasta 233 k (-40 º c). > -Resistencia relativamente elevada entre los contactos desconectados. > -Posibilidad de activas independientes entre si.

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varios

circuitos