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Control de Máquinas Eléctricas I.T.Tepic

Unidad 1.

Unidad 1:

Sensores y transductores

Sensores y transductores

El estudiante conocerá y seleccionará los sensores utilizados en procesos industriales.

Ing. Ignacio Chávez Arcega Ing. Eléctrica

Control de Máquinas Eléctricas I.T.Tepic

1.1

Unidad 1:

Sensores y transductores

Introducción

U

n sensor es cualquier dispositivo que detecta una determinada

acción externa. Los sensores existen desde siempre, y nunca mejor dicho, porque el hombre los tiene incluidos en su cuerpo y de diferentes tipos. El hombre experimenta sensaciones como calor o frío, duro o blando, fuerte o flojo, agradable o desagradable, pesado o no. Y poco a poco le ha ido añadiendo adjetivos a estas sensaciones para cuantificarlas como frígido, fresco, tibio, templado, caliente, tórrido. Es decir, que día a día ha ido necesitando el empleo de magnitudes mesurables más exactas. Para efectuar el control de máquinas es necesario que los controladores conozcan la posición de las partes móviles de las máquinas, de los objetos fabricados por ellas, o de variables como son temperatura, presión… Para suministrar esa información al controlador será necesario disponer de sensores en las máquinas. La gama de sensores (también denominados captadores o detectores), disponible en el mercado es muy amplia con el objeto de responder a los múltiples problemas de detección que se plantean en las máquinas de fabricación. Se pueden encontrar finales de carrera, detectores de proximidad inductivos, detectores de proximidad capacitivos, ultrasónicos, ópticos. Una primera clasificación de los captadores se puede establecer según el tipo de señal suministrada a la salida: 

Captadores analógicos:Suministran una señal proporcional a una variable analógica, como pueden ser presión, temperatura, velocidad, posición.



Captadores “Todo o Nada”: Este tipo de captador suministra una señal que solamente tiene dos estados asociados al cierre o apertura de un contacto eléctrico, o bien a la conducción o corte de un interruptor estático como transistor o tiristor. Son los más utilizados en la automatización de movimiento y adoptan diferentes formas: finales de carrera, detector de proximidad inductivo, detector de proximidad capacitivo, fotocélulas.

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

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Captadores numéricos (encoders): Se utilizan en la medida de posiciones, de caudales… Ofrecen como salida una señal codificada y la transmisión de la señal la efectúan por medio de una comunicación tipo serie o paralelo. Pueden ser encoders incrementales que suministran pulsos por medio de dos salidas indicando el decremento o incremento de la variable medida. Los encoders absolutos utilizan códigos binarios, Gray, BCD… para codificar el valor de la variable medida.

Los captadores basados en fenómenos eléctricos, magnéticos u ópticos adoptan una estructura general que se compone de tres etapas: 

Sensor o captador: Efectúa la conversión de las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética.



Etapa de tratamiento de la señal: Puede o no existir, se encarga de efectuar el filtrado, amplificación y comparación de la señal mediante circuitos electrónicos.



Etapa de salida: Esta etapa está formada por los circuitos de amplificación conversión o conmutación necesarios en la puesta en forma de la señal de salida.

Conceptos básicos   

Transmisor: Elemento que capta la variable del proceso a través del elemento primario y la convierte a una señal de transmisión estándar. Transductor: Recibe una señal de entrada función de una o más cantidades físicas y la convierte modificada o no a una señal de salida. Sensor o Captador: Elemento que efectúa la conversión de las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética.

1.2 Tipos de sensores Existe una gran cantidad de sensores en el mercado, para poder medir magnitudes físicas, de los que se pueden enumerar los siguientes: -

Temperatura Humedad Presión Posición Movimiento Caudal Luz Corriente

-

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Resistividad Biométricos Acústicos Imagen Aceleración Velocidad Inclinación Conductividad

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Listado de sensores. 1.3

Terminología

En general se habla de sensores, pero se pueden distinguir las siguientes definiciones: Sensor: Es un dispositivo que recibe una señal o estímulo y responde con una señal eléctrica. Además los sensores pueden ser activos o pasivos.  Sensor activo: Es un sensor que requiere una fuente externa de excitación como las RTD o células de carga.  Sensor pasivo: Es un sensor que no requiere una fuente externa de excitación como los termopares o fotodiodos. Transductor: Es un convertidor de un tipo de energía a otra.

1.4

Finales de carrera

Los finales de carrera son captadores de conmutación electromecánica, la detección del objeto por medio del cabezal hace conmutar los contactos eléctricos del final de carrera. Para que la señal del captador llegue al autómata se cablea un terminal del contacto a una fuente de alimentación y el otro terminal a una entrada digital del autómata. El cierre del contacto hace que la tensión llegue a la entra digital.

Finales de carrera Los finales de carrera presentan como ventaja su bajo costo. En su contra, la distancia de detección es cero, dado que requieren contacto físico con el objeto, además de presentar una lenta respuesta. Al ser necesario el contacto físico con el objeto estarán garantizados para un número máximo de maniobras, siempre que no sean sometidos a mayor esfuerzo que el que pueden soportar según catálogo. Una aplicación típica es la detección de

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final de recorrido en movimientos lineales, como en ascensores, en ejes lineales… 1.5

Sensores inductivos (detectores de proximidad inductivos)

Este tipo de detectores o sensores se utilizan para detectar piezas o elementos metálicos en distancias que van desde los cero a los treinta milímetros.

Sensores inductivos

El principio de funcionamiento consiste en la posibilidad de influenciar desde el exterior un oscilador HF completado con un circuito resonante LC. Un núcleo de ferrita con un bobinado oscilante genera por encima de la cara sensible un campo magnético variable. Al introducirse una pieza metálica en el campo magnético se producen corrientes de Faucoult que influencian el oscilador y provocan una debilitación de circuito oscilante. Como consecuencia se produce una disminución de la amplitud de las oscilaciones. Un circuito detecta esta variación de amplitud y determina una conmutación de la señal dada por el sensor.

Esquema de funcionamiento de un detector de proximidad inductivo Características de funcionamiento   

Conmutación sin realizar esfuerzo mecánico No existe desgaste Insensible a las influencias externas Ing. Ignacio Chávez Arcega Ing. Eléctrica

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  

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Larga duración Gran precisión en el punto de conmutación Frecuencia de conmutación elevada

Existen detectores inductivos con salida analógica que indica la distancia del objeto al detector. La variación de amplitud de la oscilación, provocada por la presencia del objeto frente al detector, puede servir para conseguir una señal analógica proporcional a la distancia del objeto. Cuando un objeto metálico se aproxima a la cara activa del detector, la energía del oscilador se debilita. Este debilitamiento provoca una disminución de amplitud en la oscilación. Esa disminución de amplitud es proporcional a la distancia entre el detector y el objeto. La señal obtenida se linealiza y amplifica. Se dispone las salidas 0... 10V y/o 0... 20 mA. El rango de medida es muy reducido, limitándose a distancias en el rango de los 1 a 11 milímetros. Existen sensores inductivos empotrables y no empotrables. En los primeros la bobina esta encerrada por un encapsulado cilíndrico de metal, excepto por la cara activa del sensor. Este tipo de sensor se ve menos afectado por el metal que lo rodea y la cara activa del sensor puede enrasarse con una base de metal. Por lo cual el detector se ve fácilmente afectado por el metal que lo rodea. No deberá existir material metálico en las proximidades del cabezal excepto el del propio objetivo. Los sensores no empotrables en el metal tienen un alcance 2 veces superior al del modelo empotrable pero deben evitar la influencia de las masas metálicas cercanas. La distancia de detección de un sensor de proximidad inductivo se puede ver alterada por varios factores. La distancia de detección suele aumentar un poco con la temperatura. El tipo de metal también tiene influencia sobre la distancia de detección. En el caso del hierro la distancia es del 100%, en el acero inoxidable del 70%, en el latón del 50%, en el aluminio del 36% y en el cobre del 32% de la distancia nominal del sensor.

Distancia entre sensores Si se montan 2 sensores demasiado cerca el uno del otro, la frecuencia de oscilación de uno de ellos interfiere sobre la otra y puede provocar un estado de detección permanente. Para evitar este fenómeno, es necesario respetar una distancia mínima entre los aparatos. Si se montan en paralelo la distancia entre ellos debe ser mayor que dos veces la distancia nominal de detección. Si se montan enfrentados la distancia será al menos 10 veces la distancia nominal de detección.

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En aplicaciones en las que no es posible guardar las distancias mínimas entre detectores estándar se deberán utilizar sensores de frecuencia decalada. En este caso se montan, de forma alterna, un sensor estándar y un sensor de frecuencia decalada. 1.6

Sensores capacitivos

Los detectores capacitivos permiten la detección si contacto de materiales conductores y no conductores, como pueden ser madera, vidrio, cartón, plástico, cerámica, fluidos…

Sensores capacitivos Aplicaciones    

Control de nivel de depósitos. Control de nivel de tolvas o silos. En bobinadoras de hilo, señalización de la rotura de hilo. En bobinadoras de papel, señalización de la rotura de hilo.

La cara activa de los detectores capacitivos está formada por dos electrodos metálicos colocados concéntricamente. Se pueden imaginar como dos electrodos de un condensador abierto. Las caras de este condensador forman un acoplamiento reactivo con un oscilador de alta frecuencia, regulado de tal forma que no provoca interferencias en el caso de la cara activa libre. Si un objeto se aproxima a la cara activa se introduce en el campo eléctrico de los electrodos, lo que provoca un aumento del acoplamiento capacitivo de los electrodos y el oscilador comienza a oscilar. Un amplificador analiza la oscilación y la transforma en una conmutación.

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Esquema de funcionamiento de un detector capacitivo Los detectores capacitivos son influenciados tanto por objetos conductores como por los no conductores. Los metales, dada su alta conductividad, se detectan a grandes distancias. La sensibilidad de estos detectores está muy relacionada con el tipo de material que se va a detectar así como por el grado de humedad ambiental y el contenido en agua del cuerpo. En caso de detección de materia orgánica como madera, la distancia de detección está fuertemente influenciada por el contenido de agua. Cuando el objeto a detectar es aislante su distancia de detección será mayor cuanto mayor sea la constante dieléctrica, dado que aumenta el acoplamiento capacitivo. Para reducir este problema estos detectores llevan un ajuste de sensibilidad según el tipo de material a detectar. La distancia de trabajo del detector dependerá del valor de la constante dieléctrica ( ) del material a detectar. La distancia de trabajo depende de la naturaleza del objeto en cuestión. Una aplicación de los sensores capacitivos es la detección de nivel de líquidos en envases de vidrio o plástico. Como el líquido tiene una constante dieléctrica mucho mayor que el plástico. Esto permite que el sensor detecte el líquido “atravesando” el envase de plástico. Características Nivel elevado de inmunidad contra:  Descarga electrostática, p. ej. en la producción de plástico o madera  Interferencias electromagnéticas, p. ej., causadas por receptores radiotelefónicos y teléfonos móviles.  Voltaje de choque de interferencia causado por dispositivos de conmutación o válvulas solenoides.  Alta frecuencia conducida, p. ej. convertidores de frecuencia o fuentes de alimentación conmutadas.

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1.7

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Detectores ultrasónicos

Sensores ultrasónicos Los sensores ultrasónicos emiten y reciben mediante transductores señales de sonido a altas frecuencias. Cuando un objeto interrumpe el haz, refleja la señal hacia el sensor y producirá su conmutación. En la cara activa del sensor un disco cerámico piezoeléctrico se encarga de transmitir ondas de sonido a alta frecuencia. Durante un tiempo al disco se le aplica un voltaje de alta frecuencia lo cual causa que vibre a la misma frecuencia emitiendo ondas de sonido de alta frecuencia. A continuación, el sensor no emite durante un tiempo esperando los pulsos reflejados. Cuando las ondas chocan con un objeto, se produce un eco.

Emisión del haz de sonido Estas ondas reflejadas llegan al sensor. Si el tiempo que ha pasado entre la emisión del pulso y la recepción del eco se encuentra dentro del rango para el cual se ha ajustado el sensor, éste conmutará indicando la presencia del objeto.

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Recepción del eco Delante de la zona activa del sensor existe una zona ciega, dependiendo del sensor esta zona puede ir desde los 6 hasta los 80 cm. Si en esta zona entra un objeto puede producir activaciones no deseadas. El intervalo de tiempo existente entre la emisión del pulso y la recepción del eco es directamente proporcional a la distancia a la que se encuentra el objeto del sensor. Por lo tanto, el rango del sensor se ajustará en términos del tiempo mínimo y máximo de espera del eco, que serán la distancia mínima y máxima dentro de la cual se debe encontrar el objeto a detectar, el objetivo. En todos los sensores se debe ajustar la distancia máxima, y en algunos la mínima. Los objetos que se encuentren más allá de la distancia máxima no serán detectados. Esto permite eliminar ecos no deseados.

Zona ciega Entre la zona ciega y la distancia mínima existe la llamada zona de bloqueo donde la presencia de objetos interferirán en la detección del objetivo. Existen detectores que activan una salida cuando un objeto se detecta en esta zona.

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Ajustes de un sensor ultrasónico Los sensores situados en paralelo con una superficie deberán guardar una distancia mínima con ella. Esta distancia es mayor en el caso de que la superficie sea irregular. Se debe tener en cuenta también que la superficie del objetivo debe rebotar correctamente las ondas hacia el objetivo, por lo cual el ángulo máximo debe ser de 3 grados respecto a la perpendicular de la dirección de desplazamiento del sonido. Los detectores ultrasónicos también pueden detectar líquidos, en este caso la máxima desviación es también de 3 grados. En el caso de material en polvo y granulados la superficie principal puede tener una desviación de hasta 45 grados. Esto es debido a que la gran cantidad de superficies individuales de los granos se encargan de reflejar el sonido en la dirección correcta. Alrededor del sensor ultrasónico se deben guardar zonas libres, que prevengan interferencias provenientes de otros sensores ultrasónicos. A continuación se exponen diferentes situaciones. Sensores en paralelo En esta situación, dos sensores con el mismo rango de alcance se montan en paralelo, a una distancia mínima entre ellos para prevenir interferencias mutuas. En este caso se supone que la superficie de los objetivos son perpendiculares al haz. Esta distancia mínima depende del rango de alcance del sensor. Por ejemplo, para un rango de 6 a 30 cm la distancia entre sensores debe ser mayor de 15 cm. Para un rango de 60 a 600 cm debe ser mayor de 250 cm.

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Sensores en paralelo Interferencias mutuas Suele ocurrir cuando dos sensores ultrasónicos se encuentran demasiados próximos y el haz reflejado por el objetivo interfiere al otro sensor. En este caso la distancia mínima debe ser determinada experimentalmente.

Interferencias mutuas Sensores opuestos En este caso, dos sensores ultrasónicos se han colocado en oposición. Será necesario guardar una distancia mínima entre ellos para prevenir interferencias. Por ejemplo, para un rango de medida entre 6 y 30 cm la distancia entre sensores debe ser de 120 cm.

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Modos de operación de los sensores ultrasónicos  Modo difuso Es el modo normal de operación. El objetivo al situarse dentro del rango de operación provoca la conmutación del sensor.

Modo difuso 

Modo reflexión En este modo de operación se sitúa un reflector dentro del rango de operación, que es ajustado a la distancia y grosor del reflector. Cuando un objetivo impide que el haz de sonido llegue hasta el reflector, se produce la conmutación del sensor.

Modo de reflexión



Sistema emisor/receptor

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El sensor dispone de un emisor que envía los pulsos hacia un dispositivo receptor. Cuando un objetivo interrumpe el haz, se produce la conmutación del estado del sensor en el dispositivo receptor.

Sistema emisor/receptor Ventajas: 

Detección y medición de distancia con sonido.



Apenas existe algún material que pueda amortiguar el sonido de una manera tan efectiva que pase desapercibido a un sensor de ultrasonido. Se detectarán incluso objetos transparentes y líquidos.



Otras ventajas adicionales son la excelente supresión de fondo y la inmunidad ante todo tipo de impurezas del aire circundante. La aplicación determina la salida: binaria o analógica, según sea necesario.

Sensores de proximidad por ultrasonidos:        

Detección sin contacto y medición de distancia de objetos empleando ultrasonido. Teach-In. Elevada precisión en medición. Amplios alcances de exploración. Detectan incluso objetos transparentes y líquidos. Inmunidad ante partículas de contaminación en el aire. Diseño compacto y resistente a la suciedad. Salida de conmutación digital o analógica.

Detección de doble hoja o falta de hojas.  

Configuración automática, sin necesidad de ajustes. Espectro de materiales desde película ultrafina a finas láminas de metal.

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1.8

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Detectores fotoeléctricos (sensor de luz)

Un sensor de luz es un sensor que mide la cantidad de luz que recibe. Le entrega al RCX un número que varía entre 0 (oscuridad total) y 100 (muy brillante).

Sensor fotoeléctrico El sensor de luz tiene una fuente de luz propia, un Diodo Emisor de Luz (LED) rojo que ilumina una pequeña área al frente del receptor. Los detectores fotoeléctricos incorporan un emisor y un receptor. El receptor reacciona ante las variaciones de la luz que es emitida por el emisor. El tratamiento de la variación de la luz se transforma en una activación de la salida. La activación de la salida por luz se denomina “conmutación por luz”. La activación de la salida por interrupción del rayo de luz se denomina “conmutación por oscuridad”. El sensor de luz puede determinar si está viendo un trozo de papel blanco o negro. Cuando el sensor de luz está sobre papel blanco, lee un valor de 50. Cuando está sobre el papel Negro, mide un valor de 33 (valores aproximados). El sensor de luz detecta luz en ángulo muy amplio. Para disminuir el campo de visión se puede colocar una barra de 1x2 con un agujero frente al sensor. De ese modo el sensor solo detectará la luz directamente al frente de él. En los detectores fotoeléctricos la luz que emite el emisor es una luz modulada, de esta forma se eliminan las perturbaciones debidas a la luz solar o a otras fuentes de luz.

Modos de funcionamiento Ing. Ignacio Chávez Arcega Ing. Eléctrica

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

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Modo reflexión El emisor y el receptor se encuentran en la misma unidad. El haz de luz se refleja en el objeto y es tratado por el receptor. No se necesita ajuste del eje óptico como en el caso del reflector. Permite diferenciar colores.

Modo reflexión 

Reflexión de haz localizado Es prácticamente idéntico al modo reflexión. Pero el punto de enfoque, por medio de una lente convergente, se encuentra a una distancia prefijada del receptor. Sólo la reflexión en un objeto a esa distancia provoca la activación de la salida. Se produce la detección cuando el punto de luz, emitido al objetivo, se refleja en la superficie de este y se recibe.

Reflexión de haz localizado



Reflexión definida de punto pequeño Una variante del modo anterior es la reflexión definida de punto pequeño. Las partes emisor y receptor se diseñan en ángulo para que la detección se produzca en un área restringida donde los ejes ópticos hacen intersección. Con esto se minimiza el efecto de un fondo de objeto de gran reflexión. Mediante esta configuración se pueden detectar pequeñas diferencias en altura. Ing. Ignacio Chávez Arcega Ing. Eléctrica

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

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Detección a distancia definida Detecta el objeto a una distancia especificada por medio del ángulo de la luz reflejada por el objeto. Este modo no se ve afectado por el fondo de objeto de gran reflexión. Se consigue la detección estable de objetos de colores y materiales con distinta reflexión. Se pueden detectar con gran precisión objetos muy pequeños.

Detección a distancia definida 

Sistema emisor/receptor o barrera Consta de dos aparatos: el emisor y el receptor. La interrupción del haz de luz provoca la conmutación. Permite la detección a larga distancia y la posición de detección es estable. Permite detectar objetos opacos sea cual sea su forma, color o material.

Sistema emisor/receptor o barrera



Sistema reflector

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El haz de luz es reflejado mediante un reflector. La conmutación se produce cuando un objeto interrumpe el haz. Al disponer de reflector éste se podrá instalar en espacios restringidos dado que no necesita cableado. La distancia de detección es mayor que en el sensor tipo reflexión. Permite detectar objetos opacos sea cual sea su forma, color o material

Sistema reflector Características de funcionamiento 

Detección sin contacto: Lo cual evita dañar al objetivo o al cabezal sensor, consiguiéndose alargar la vida en servicio del sensor.



Detección de todo tipo de materiales: La detección del material se basa en la cantidad de luz recibida o en el cambio en la cantidad de luz reflejada por el objetivo. Esto permite la detección de materiales diferentes como metal, madera, líquidos, plástico o vidrio.



Alta velocidad de respuesta: El tiempo transcurrido desde la detección del objetivo hasta la conmutación efectiva del sensor, puede ser de sólo unos 20 microsegundos.



Detección a grande distancias: Las distancias de detección son mucho más grandes que en el caso de los capacitivos e inductivos. Los sensores de tipo reflexión tienen una distancia de detección de hasta 1 m y en modo barrera alcanzan los 10 metros.



Identificación de colores: Los sensores pueden leer la cantidad de luz de un determinado color reflejada por un objeto, permitiendo identificar y diferenciar colores.



Detección de alta precisión y de objetos de pequeño tamaño (décimas de milímetro): La combinación de sistemas ópticos especiales y de circuitos electrónicos especializados permite la detección de objetos a distancias prefijadas con precisión inferior al milímetro. Esto permite Ing. Ignacio Chávez Arcega Ing. Eléctrica

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realizar posicionamientos con alto nivel de exactitud y la detección de objetos de pequeño tamaño. Detección de objetos brillantes Para detectar objetos con superficie tipo espejo, se deben utilizar sensores con sistemas ópticos especiales. El emisor solamente emite la componente horizontal de la onda de luz y el receptor solo recibirá esta componente. Cuando por delante del emisor pase un objeto con superficie tipo espejo, reflejará solo en el plano horizontal.

Autodiagnóstico Cuando existe suciedad o polvo en las lentes o hay una mala alineación óptica, disminuye la cantidad de luz recibida por el receptor y se produce una detección inestable. El detector activa su salida de alarma o se desactiva un led indicador de funcionamiento estable. El led indicador de funcionamiento estable se activa cuando la cantidad de luz recibida está entre un 70% y el 150% del nivel de funcionamiento. Interferencias mutuas Cuando se instalan dos o más sensores en paralelo, se debe respetar una distancia mínima entre ellos. En caso contrario un receptor puede detectar el haz de luz emitido por un emisor de otro sensor. Para prevenir este mal funcionamiento se pueden instalar sensores con la función de prevención de interferencias. También se recomienda instalar sensores que trabajen a distintas frecuencias y en el caso de sensores de tipo barrera alternar la posición de emisores y receptores. Interferencias de luz ambiente La luz ambiente puede provocar conmutaciones no deseadas en los sensores ópticos. Existen gamas de sensores que para prevenir estas interferencias, utilizan un método de emisión de pulsos de luz que asegura un funcionamiento estable cuando la luz externa es fuerte. No obstante, un haz de luz fuerte emitido en el sentido del eje óptico del receptor provocará un mal funcionamiento en el sensor. En este caso será necesario cambiar el ángulo del cabezal sensor, o utilizar una protección que impida que el haz de luz externa incida sobre el receptor. 1.9

Sensores fotoeléctricos de fibra óptica

Los sensores ópticos se pueden completar con fibras ópticas, lo cual permite un mayor número de aplicaciones. De esta forma los puntos de emisión y recepción de luz pueden estar separados del propio aparato. La Ing. Ignacio Chávez Arcega Ing. Eléctrica

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detección de objetos puede llevarse a puntos donde es imposible o sería muy difícil colocar fotocélulas. En espacios especialmente limitados, los conductores de fibra óptica resultan, a menudo, la única manera de colocar un sensor en su posición. Los conductores de plástico flexible y de fibra óptica amplían el campo de aplicación de los sensores de proximidad y de los sistemas.

Sensores fotoeléctricos de fibra óptica La fibra óptica se compone de un núcleo y un recubrimiento que tienen distintos índices de refracción. El haz de luz viaja por el núcleo rebotando repetidamente en el recubrimiento. Por lo tanto, la transmisión de luz se produce sin pérdidas. Permite su instalación en lugares de difícil acceso como en espacios reducidos de máquinas. Permite la detección de objetos pequeños. Presentan un funcionamiento estable en ambientes de gran ruido electromagnético y presentan un buen funcionamiento a altas temperaturas. 1.10

Sensores de contraste

Los detectores de contraste funcionan según el principio de los sensores de proximidad fotoeléctricos. En una distancia constante de la exploración, hasta 30 tonos grises, de una escala que se extiende de negro al blanco, pueden ser distinguidos. Esta característica es esencial para detectar las marcas de contraste, por ejemplo barras de color impresas. La diferencia de contraste entre la marca y el fondo es el factor principal que determina la legibilidad de una marca. La superficie del material puede ser mate o brillante, y se puede hacer sobre papel, plástico o metal. Cuando la detección se realiza sobre materiales brillantes, el sensor debe ser inclinado.

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Sensores de contraste 1.11 Sensores de rotación

Sensores de rotación El sensor de rotación es un sensor que mide la rotación de un eje. Cuando el eje gira, el sensor de rotación mide esa rotación. Hay 16 cuentas en un giro completo del eje. El número de cuentas es lo que el RCX mide como una entrada. Cuando un eje deja de rotar, el sensor de rotación deja de contar. Si el eje vuelve a girar, el sensor comienza a contar donde quedó antes. Si el eje rota en la dirección opuesta, el sensor cuenta hacia atrás. Es importante que, al inicio del programa, se vuelva a cero (resetee) el sensor de rotación. Los sensores de rotación son muy útiles para medir y controlar la distancia recorrida por un robot. Midiendo el giro de la rueda y conociendo el perímetro de la misma, es posible medir la distancia recorrida. También se puede usar el sensor de rotación para medir la velocidad angular. Para ello se cuenta el número de revoluciones del eje en un intervalo de tiempo, y se puede usar esto para calcular el número de vueltas por segundo del eje. 1.12 Sensores de contactos

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Sensor de contacto El sensor de contacto es un sensor que detecta el contacto con objetos en el ambiente del robot. El sensor de contacto le avisa al RCX si el botón está apretado o no. El sensor de contacto actúa como un interruptor normal. Al apretar el botón, éste cierra un circuito eléctrico y permite el flujo de corriente a través del sensor. EL RCX detecta este flujo de corriente y así se entera que el botón ha sido presionado. Al soltar el botón, el circuito se abre y cesa el flujo de corriente. La imagen a la izquierda muestra la forma correcta de conectar el cable al sensor de contacto.

1.13 Sensores magnéticos Los sensores de proximidad magnéticos son caracterizados por la posibilidad de distancias grandes de la conmutación, disponible de los sensores con dimensiones pequeñas. Detectan los objetos magnéticos (imanes generalmente permanentes) que se utilizan para accionar el proceso de la conmutación. Los campos magnéticos pueden pasar a través de muchos materiales no magnéticos, el proceso de la conmutación se puede también accionar sin la necesidad de la exposición directa al objeto. Usando los conductores magnéticos (ej. hierro), el campo magnético se puede transmitir sobre mayores distancias para, por ejemplo, poder llevarse la señal de áreas de alta temperatura. Los sensores magnéticos tienen una amplia gama de usos. Por ejemplo:     

Detección del objeto a través del plástico containers / pipes Detección del objeto en medios agresivos a través de las paredes protectoras del Teflón Detección del objeto en áreas de alta temperatura Reconocimiento de la codificación usando los imanes Refiere a los dispositivos encajados en materiales no magnéticos con el imán M 4.0.

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Sensores magnéticos

1.14 Sensores de color     

Identificación, comprobación y selección según colores. Reconocimiento exacto del color utilizando hasta 3 fuentes distintas de luz (Rojo, Azul y Verde). Detección de hasta tres colores en un mismo sensor. Programación sencilla mediante Teach-in. También disponible con conductores de fibra óptica.

Sensores de color

1.15 Sensores de presión (Presóstato) Este interruptor regulable neumáticamente (por presión) tiene la función de convertir señales neumáticas en señales eléctricas. Si la entrada X recibe una señal, la membrana actúa sobre un empujador. No obstante, ello solo ocurre si la presión en la entrada X es mayor a la fuerza que se haya ajustado en el muelle. Dicho ajuste se efectúa mediante un tornillo. Si la presión es mayor que la fuerza del muelle, una palanca actúa sobre un microinterruptor conmutador. La señal eléctrica de salida se mantiene mientras que la señal de entrada en X tenga la presión necesaria.

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Sensores de presión 1.16 Selección de captadores En función de las propiedades descritas de los captadores se propone la siguiente tabla como guía de elección en función del tipo de material y de la distancia de detección.

1.17 Áreas de aplicación de los sensores En todos los procesos industriales desde el más simple mecanismo controlado eléctrica o electrónicamente, hasta sistemas complejos en sondas espaciales que permiten medir o muestrear los más diversos componentes de medio ambiente. En la industria tienen la más diversa aplicación en el sensado de variables físicas mediante la detección o presencia de objetos o medición de flujo, caudal o nivel. En medicina miden diversas sustancias propias para la determinación de minerales, glucosa, y cualquier otra sustancia necesaria para el estudio de ser humano.

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Sensores y transductores

1.18 Acondicionadores y procesadores de señal No se puede hablar de los sensores, como básicos, sin ver cómo se pueden adaptar a un control. Por lo que se tendrán que ver las nuevas de estos sensores que como parte de una cadena sistema.

componentes electrónicos sistema de adquisición y tecnologías de adaptación de dispositivos, forman un

Estos adaptadores, como acondicionadores de señal, son los amplificadores operacionales en sus diferentes estructuras de montaje, pasando por filtros o por procesadores analógicos, convirtiendo estas señales de analógico a digital para posteriormente ser procesados los datos con un DSP o Microcontrolador y actuando por medio de las salidas lógicas del procesador o por medio de un convertidor digital a analógico.

Acondicionamiento de señal.

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