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• Alex Pomier Aliaga

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INDUSTRIAL II

TEMA

:

SENSORES DE PROXIMIDAD OPTICOS

DOCENTE

:

ING. JAIME PEÑA

INTEGRANTES :

NATALIA ARZABE ORTUÑO ALEX ALBERTO POMIER ALIAGA

CI

:

8277498-1V LP 7062603 LP

CURSO

:

9º SEMESTRE

FECHA

:

2/10/2015

SENSOR DE PROXIMIDAD ÓPTICO

1. INTRODUCCIÓN Los sensores de proximidad ópticos son similares a los sensores ultrasónicos en el sentido de que detectan la proximidad de un objeto por su influencia sobre una onda propagadora que se desplaza desde un transmisor hasta un receptor.

Este sensor está constituido por un diodo emisor de luz de estado sólido (led), que actúa como un transmisor de luz infrarroja y un fotodiodo de estado sólido que actúa como el receptor.

2. MARCO TEÓRICO

2.1.

Sensor de proximidad óptico

Los sensores de proximidad ópticos son similares a los sensores ultrasónicos en el sentido de que detectan la proximidad de un objeto por su influencia sobre una onda propagadora que se desplaza desde un transmisor hasta un receptor. Uno de los métodos más utilizados para detectar la proximidad por medio de ópticos se muestra en la Figura N°1. Este sensor está constituido por un diodo emisor de luz de estado sólido (led), que actúa como un transmisor de luz infrarroja y un fotodiodo de estado sólido que actúa como el receptor.

Figura N°1: Sensor de proximidad óptico

Los conos de luz formados enfocando la fuente y el detector en el mismo plano sé intersectan en un volumen largo en forma de lápiz. Este volumen define el campo de operación del sensor, puesto que una superficie reflectora que intersecta el volumen se ilumina por la fuente y es vista simultáneamente por el receptor.

Dicho de otro modo una superficie localizada en cualquier lugar en el volumen producirá una lectura. Aunque es posible calibrar la intensidad de estas lecturas como una función de la distancia para características reflectoras y orientaciones del objeto conocidas, la aplicación típica, está en un modo en donde una señal binaria recibe una intensidad de luz superior a un valor umbral

Figura N°2: Diagrama de bloques de un sensor de proximidad óptico

2.1.1. Forma constructiva de un sensor de proximidad óptico Los sensores de proximidad ópticos consiste básicamente en dos partes principales:

 El emisor  El receptor

El emisor y el receptor se hallan instalado en in cuerpo común (sensores de reflexión directa y de retroreflectivo), o en separados (sensores de barrera).

cuerpos

El emisor aloja una fuente de emisión de luz roja o infrarroja, la cual según la ley de la óptica, se propaga en línea recta y puede ser desviada, enfocada, interrumpida, reflejada y dirigida. Esta luz es aceptada por el receptor, separada de la luz externa y evaluada electrónicamente.

Figura N°3: Disposición de un sensor de proximidad óptico de forma cilíndrica

El sensor de proximidad se monta con un apantallamiento interno, que es

aislado

del

cuerpo.

Los

componentes

electrónicos

son

encapsulados y se dispone un potenciómetro externo en el lado de la salida del cable, para ajustar la sensibilidad.

Generalmente incluyen un diodo emisor de luz que luce cuando la salida está activada.

2.1.2. Margen de funcionamiento para los sensores de proximidad óptico

A menudo los sensores están expuestos a la contaminación por el polvo, virutas o lubricantes durante su funcionamiento. Esta contaminación en el rayo de luz en los sensores de barrera puede ocasionar que detecte continuamente la presencia de un objeto, en cambio sí existe contaminación en los lentes puede interpretarse como la presencia de un objeto si la emisión de luz es reflejada de nuevo hacia el receptor.

2.1.3. Funcionamiento del sensor de proximidad óptico

Los sensores de proximidad ópticos tienen un cierto margen de funcionamiento (también conocido como reserva funcional) β, que es el cociente de la potencia real de la señal óptica en la entrada del receptor 𝑃𝑅 dividida por la potencia de la señal óptica mínima detectable en el umbral de conmutación 𝑃𝑇 :

𝛃 =

𝐏𝐑 𝐏𝐓

Si la emisión óptica recibida está en el nivel del umbral de conmutación, esto significa β = 1, es decir, no hay margen de funcionamiento pero si el factor es por ejemplo β = 1,5 significa que se dispone de un margen de funcionamiento del 50%.

El factor β depende por una parte de la distancia entre el emisor y el receptor en el caso de los sensores de barrera, entre el emisor y el receptor el retrorreflexión y la distancia s en relación con cada sensor de proximidad. Las figuras de 4 a 6 muestran diferentes curvas esquemáticas del margen de funcionamiento.

Figura N°4: Recorrido del factor del margen de funcionamiento en un sensor de barrera

Figura N°5: Recorrido del factor del margen de funcionamiento en un sensor de retrorreflexión

Figura N°6: Recorrido del factor del margen de funcionamiento en un sensor de reflexión directa

2.1.4. Variantes de los sensores de proximidad ópticos

Esquemáticamente, las variantes pueden dividirse como:

Figura N°7: Variantes de los sensores de proximidad ópticos

2.2.

Sensores de proximidad ópticos

Los sensores de barrera constan de dos componentes, emisor y receptor, montados separadamente, con los cuales pueden obtenerse amplios rangos de detección. Para poder detectar la interrupción del rayo de luz, debe cubrirse la sección activa del rayo. El objeto a detectar solo debe permitir una mínima penetración de la luz, pero puede reflejar cualquier cantidad de luz. Un fallo del emisor se evalúa como “objeto presente”. Figura N°8: Principio del sensor de barrera

Receptores tienen salidas por transistor PNP o NPN y en algunos casos de salida por relé.

Figura N°8: Zona de respuesta de los sensores de barrera

La zona de respuesta está definida con precisión por el tamaño de la apertura óptica del emisor y el receptor. De esta forma se obtiene una detección precisa de la posición lateral.

Figura N°9: Prevención de accidentes en una prensa por medio de un sensor de barrera

Las barreras de seguridad deben cumplir con las normas de prevención de accidentes de las asociaciones profesionales. El equipo debe autosupervisarse y verificarse continuamente en la consola y debe ser probado en lo que respecta a su funcionamiento.

3. MARCO PRÁCTICO. Para el desarrollo de nuestro tema se va analizar el funcionamiento del sensor retroreflexivo 42KL de la empresa Allen Bradley

Para esto primeramente veremos el manual del mismo sensor Empezando con el manual este mismo nos muestra las diferencias y ventajas que tienen los diferentes sensores de modos de detección estándar Primero tenemos el tipo difuso

Sus principales ventajas son 

Ideal para aplicaciones de corto rango



No se requiere reflector

 Fácil instalación/alineamiento

Luego tenemos al retroreflexivo

Distancias moderadas de detección Fácil de alinear Requiere el montaje y cableado de solo una unidad emisora/receptora Luego está el haz transmitido

Alto margen para ambientes contaminados Rangos de detección más amplios que otras tecnologías Modo de detección más confiable para objetos altamente reflexivos

Después de la introducción se puede observar una guía rápida sobre los diferentes sensores

Escogemos nuestro tipo de sensor que es el 42KL

Las más importantes especificaciones tenemos que 

Se tienen los modelos de 3 y 4 cables



Diseño de envolvente y estándar industrial en aplicaciones tenemos



Detección de uso general de margen medio

Aplicaciones con proyecciones de agua Modos de detección y rango 

Retrorreflectiva de 5 m (16.4 pies) o 2.5 m (8.2 pies)



Retrorreflectiva polarizada de 2 m (6.6 pies) o 1 m (3.3 pies)



Difusa de 380 mm (15 pulg.) o 190 mm (7.5 pulg.)



Difusa gran angular de 180 mm (7 pulg.) o 90 mm (3.5 pulg.)



Difusa de foco fijo de 43 mm (1.7 pulg.) o 16 mm (0.63 pulg.)



De haz transmitido de 30 m (98 pies) o 10 m (33 pies)



Fibra óptica de apertura grande • Fibra óptica de apertura pequeña

Voltaje de operación 

10.8…30 VCC



21.6…250 VCA/CC

Tipo de salida 

NPN/PNP dual de 100 mA



CA de 2 cables de 100 mA

Tiempo de respuesta CC = 1 ms • Velocidad alta de CC = 300 μs • CA = 8.3 ms

Diagrama de cableado

Dimensiones aproximadas

El margen de operación

Nuestro margen de operación podemos observar la distancia máxima de operación y cual es potencia de nuestro sensor Después de analizar el manual de nuestro sensor observaremos nuestro sensor para ver a que tipo pertenece y cuáles son sus principales características

Marca del sensor

Diagrama de conexión del sensor retroreflexivo Modelo del sensor

Se puede ver que esta con la norma de cable café positivo, azul negativo y negro la salida

Distancia máxima

Voltaje de operación del sensor

Mascara del sensor

Luego lo tenemos funcionando el sensor

Se puede observar que el sensor ya se encuentra encendido y lo reflejamos a un pequeño espejo

Aquí podemos observar el sensor funcionando y detectando el reflejo

Para poder observar mejor su funcionamiento se realizó un pequeño programa para ver el funcionamiento del sensor retroreflexivo

Como se puede observar en la primera y segunda línea tenemos el boton stop start para para o empezar el proceso, el cual empezara moviendo el motor de una cinta dejando pasar las cajas

Después de obtener las tres cajas la entrega se finaliza y para el proceso

El sensor tendrá el trabajo de detectar las cajas de espejos y cuando esta pase el contador ira contando hasta llegar el límite de tres y parar la cinta

Mostramos el proceso en las siguientes figuras

BIBLIOGRAFIA.    

Sensores fotoeléctricos PHOTOSWITCH allen bradley manual http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/ br/photo-br001_-es-p.pdf http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/i n/42kl-in001_-en-p.pdf http://tecbolivia.com/index.php/venta-de-componentes-electronicos11/sensores/sensor-reflectivo-de-objetos-qrd1114-detail