Sensores'y'Actuadores' TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

Tema%3%

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Índice% •  •  •  •  •  • 

Interruptores'de'posición'electromecánicos' Sensores'de'proximidad'magnéJcos' Sensores'InducJvos' Sensores'CapaciJvos' Sensores'ÓpJcos' Sensores'Ultrasónicos'

TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

•  Definición'de'sensor' •  Sensores'de'proximidad'

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•  Para'que'un'sistema'electrónico'de'control'pueda' controlar'un'proceso'o'producto'es'necesario'que' reciba'información'de'la'evolución'de'determinadas' variables'Rsicas'del'mismo,'que'en'su'mayoría'no' son'eléctricas'(temperatura,'presión,'nivel,'fuerza,' posición,velocidad,'desplazamiento,'…)' •  Los'disposiJvos'que'realizan'esta'función'reciben' diversos'nombres:'captador,'detector,'transductor,' transmisor,'sonda'y'sensor.' •  No'existe'una'única'definición'de'sensor'aceptada' de'manera'universal.'Se'considera,'en'general,'que' es'todo'“disposiJvo'que'Jene'algún'parámetro'que' es'función'del'valor'de'una'determinada'variable' Rsica'del'medio'en'el'cual'está'situado”'

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De-inición%de%sensor%

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De-inición%de%sensor% • Para'que'sirven??' •  •  •  •  •  •  • 

Presencia' Posición' Material' Color' Marcas' Movimiento' Presión'

•  Medir'(analógico)' •  Presión' •  Posición' •  Distancia'

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•  Detectar'(todo`nada)'

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VARIABLE' FÍSICA'

SEÑAL' ELEMENTO' ELÉCTRICA' SENSOR'

ACONDICIONAMIENTO' DE'SEÑAL'

SEÑAL' ELÉCTRICA' NORMALIZADA'

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•  En' general,' convierten' una' señal' Rsica' no' eléctrica' en' otra'eléctrica'que,'en'algunos'de'sus'parámetros'(nivel' de'tensión,'nivel'de'corriente,'frecuencia,…)conJene'la' información'correspondiente'a'la'primera.' •  ' Por' otra' parte,' es' necesario' uJlizar' circuitos' de' acondicionamiento' con' el' objeto' de' que' éste' genere' una'señal'eléctrica'normalizada'(ya'sea'por'el'fabricante' o' siguiendo' pautas' de' organismos' de' normalización' como'IEC,'IEEE,'…).'

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De-inición%de%sensor%

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De-inición%de%sensor%

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Variables'Rsicas/'' Principio'de'Funcionamiento'

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•  Interruptores'mecánicos'de'posición'para'determinar' ejecución'de'movimientos.' •  Microrruptores,'finales'de'carrera,'válvulas'limitadoras,....'

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•  Sensores'de'proximidad' •  Sensores'que'detectan'si'un'objeto'se'halla'o'no'en'una' determinada'posición' •  Tipos'

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Sensores%de%proximidad%

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•  Tipos'

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Sensores%de%proximidad% •  Sensores'de'proximidad'que'funcionan'eléctricamente'y'sin'contacto' •  Ventajas'de'los'sensores'de'proximidad'sin'contacto' •  Detección'precisa'y'automáJca'de'posiciones'geométricas' •  Detección'sin'contacto'de'objetos'y'procesos' •  Conmutación'rápida' •  No'desgate'mecánico,'número'ilimitado'de'ciclos'de'conmutación,' ambientes'peligrosos'

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•  CapaciJvos,'inducJvos,'ópJcos,....'

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Sensores%de%proximidad% • Distancia'de'Conmutación'

•  El'fabricante'nos'proporciona'normalmente'la(distancia(de( conmutación(o(alcance(nominal((Sn),'que'es'la'distancia'a'la'que'un' sensor'de'proximidad'detecta'el'objeto'estándar'o'patrón.'Esta' distancia'varía'con'las'tolerancias'de'fabricación,'condiciones'de' temperatura,'alimentación'(valores'que'el'fabricante'suele'indicar'en' %'de'la'distancia'de'detección'nominal).'Así'se'pueden'definir'las' siguientes'distancias'de'conmutación:' •  Distancia'de'conmutación'real'(Sr).' •  Distancia'de'conmutación'úJl'(Su).' •  Distancia'de'conmutación'de'trabajo'(Sa).'

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•  Es'la'distancia'a'la'que'el'detector'de'proximidad' es'capaz'de'detectar'un'objeto'metálico.''

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Sensores%de%proximidad% • Distancia'de'Conmutación' •  Distancia'de'conmutación'real'(Sr).'

•  0.9'Sn'10'' •  LED'PARAPADEA'PARA'β='1.5'' •  Indicador'de'contaminación'en'el'sensor.''

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Sensores%Ópticos%

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Sensores%Ópticos% •  Sensor'de'barrera' •  Incremento'de'la'fiabilidad'debido'a'la'presencia'permanente'de'luz'durante' el'estado'de'reposo' •  Amplio'alcance' •  Pueden'detectarse'pequeños'objetos'incluso'a'largas'distancias'o'Adecuado' para'ambientes'agresivos' •  Buena'precisión'de'posicionado.''

•  Desventajas' •  Dos'elementos'separados(emisor`receptor)'conexiones'independientes' •  No'para'objetos'completamente'transparentes'(podría'ajustarse)' •  Un'fallo'en'el'emisor'es'evaluado'como'objeto'presente'(importante'en' aplicaciones'para'prevención'de'accidentes)''

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•  Ventajas'

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Sensores%Ópticos% •  Aplicaciones'(sensores'de'barrera)' •  Rotura'de'una'broca'' Conexión de sensores o captadores

•  Prevención'de'accidentes'en'una'prensa' Aplicaciones ón de •  sensores o captadores

ones

o 

Prevención de accidentes en una prensa

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'

a de una broca

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103

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Sensores%Ópticos%

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•  Sensor'ópJco`'barrera'

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Sensores%de%proximidad% magnéticos%

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•  Fotoeléctrico`'Control'de'accesos'

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Sensores%Ópticos%

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•  Aplicaciones'(barrera)'

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Sensores%Ópticos%

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•  Aplicaciones'(barrera)'

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Sensor'de'retroreflexión'

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Sensores%Ópticos% •  Mejor'fiabilidad'dado'que'la'luz'permanentemente'durante'el'estado' de'reposo' •  Instalación'y'ajustes'sencillos' •  El'objeto'a'detectar'puede'ser'reflectante,'especular'o'transparente,' siempre'que'absorba'un'porcentaje'suficiente'de'luz' •  Mayor'rango'que'los'de'reflexión'directa'

•  Inconvenientes' • 

Objetos'transparentes'muy'claros'o'brillantes'pueden'pasar' inadverJdos'(se'puede'ajustar)' '

•  Notas'' Un'fallo'en'el'emisor'es'evaluado'como'objeto'presente' •  Reflectantes'deterioro'por'envejecimiento'o'suciedad'' • 

'

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•  Ventajas'

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Sensores%Ópticos% •  Aplicaciones'(sensores'retroreflexión)'

•  Presencia'y'conteo'de'objetos'' xión de sensores o captadores

ciones

•  Control'de'un'bucle'compensador'

ncia y conteo de objetos

•  Reflector'una'lámina'o'tres'individuales''

Aplicaciones o 

Control de un bucle compensador

o 

Reflector una lámina o tres individuales

aja se necesita un reflector pasivo, frente a las barreras 2 activos cableado

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• 

'

Conexión de sensores o captadores

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Sensores%Ópticos% •  Aplicaciones'(sensores'retroreflexión)' Conexión de sensores o captadores

•  Flujo'de'palets,'contando'botellas,'botes,'cajas;'detectar'personas,' •  parking'' Aplicaciones

'

Flujo de palets, contando botellas, botes, cajas; detectar personas, parking

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o 

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Sensores%Ópticos%

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•  Sensor'ópJco`retroreflexión'

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Sensor'de'reflexión'

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Sensores%Ópticos% •  Propio'objeto'hace'de'reflector' •  'El'objeto'puede'ser'reflectante,'especular'o'transparente'y'hasta' traslúcido!!refleje'suficiente' •  Permiten'detectar'en'posición'frontal'(a'diferencia'de'barrera'lateral)' •  Dependiendo'del'ajuste'del'sensor'los'objetos'pueden'detectarse' selecJvamente'frente'a'un'fondo''

•  Inconveniente' •  'La'respuesta'del'sensor'no'es'lineal.'Luego'no'son'tan'adecuados'como' los'de'barrera'para'una'elevada'precisión'de'respuesta'lateral''

•  Notas' •  El'fondo'en'ausencia'de'objeto'no'se'debe'detectar' •  'Fallo'emisor'no'objeto''

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•  Ventajas'

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Sensores%Ópticos%

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•  Sensor'ópJco'reflexión`'nivel'del'apilador'de'cajas'de'cartón'

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Sensores%Ópticos%

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•  Sensor'ópJco'reflexión'

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Sensores%Ópticos%

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•  Aplicaciones'(reflexion)'

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Sensor'de'reflexión''(problemas)'

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Sensores%Ópticos%

•  Objetos'con'baja'reflexión'

•  Soluciones'alternaJvas' •  Barrera'o'retroreflexión'para'acercamiento'lateral' •  CapaciJvos'o'ultrasónicos'para'aproximación'frontal''

•  Influencia'del'fondo'en'el'ajuste'de'la'sensibilidad'' •  Si'no'hay'clara'diferencia'entre'el'objeto'y'el'fondo'' •  Emisores`captadores'de'luz'por'reflexión'con'borrado'de'fondo' •  Pueden'detectar'objetos'hasta'una'distancia'de'reflexión' determinada.'' •  Todo'lo'que'queda'de'fondo'se'borra.' •  El'nivel'del'foco'se'puede'modificar''

TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

•  PlásJcos'negro'mate,'goma'negra,'materiales'oscuros'con' superficies'rugosas,'tejidos'obscuros,'acero'pulido,...'' •  No'reaccionan'o'sólo'lo'hacen'a'distancias'muy'cortas'

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Conexión deConexión sensores o captadores de sensores o captadores • 

•  Borrado de fondo. Sensor de posición Borrado de fondo. Sensor de posición

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Sensores%Ópticos%

Conexión de sensores o captadores • 

Aplicaciones o 

Verificación de la posición de una pieza

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'

•  Borrado'de'fondo.'Sensor'de'posición''

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Sensores%Ópticos% •  Aplicaciones'

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•  Sensores'de'proximidad'ultrasónicos''

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Sensores%Ultrasónicos%

Principio de funcionamiento

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•  El'principio'de'la'detección'por'ultrasonido'se'basa'en'la'medida' del'Jempo'transcurrido'entre'la'emisión'de'una'onda'ultrasónica' y'la'recepción'de'su'eco.' •  El'transductor(emisor`receptor)'genera'un'onda'ultrasónica' pulsada'(de'200'a'500'KHz'según'el'sensor)'que'se'desplaza'en'el' aire'ambiente'a'la'velocidad'del'sonido.' Sensores y Actuadores Industriales. •  En'el'momento'en'el'que'la'onda'encuentra'un'objeto,'una'onda' reflejada'(eco)'vuelve'hacia'el'transductor.'Un'microcontrolador' Sensores Industriales. Detectores Ultrasónicos analiza'la'señal'recibida'y'mide'el'intervalo'de'Jempo'entre'la' señal'emiJda'y'el'eco.' •  Emiten'sonido'en'el'rango'inaudible'a'cualquier'frecuencia'

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•  Alcance'nominal'(Sn)'

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Sensores%Ultrasónicos%

Sensores y Actuadores Industriales. •  Valor'convencional'para'designar'el'alcance' Sensores Industriales. Detectores Ultrasónicos •  Zona'Ciega' TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

•  Zona'comprendida'entre'el'lado'sensible'del'detector'y'el'alcance' mínimo'en'el'que'ningún'objeto'puede'detectarse'de'forma'fiable.' Terminología

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•  Rango'relaJvamente'alto'(hasta'varios'metros)' •  Detección'del'objeto'independiente'del'color'y'del'material' •  Detección'segura'de'objetos'transparentes'(ejem.'Botellas'de' vidrio)' •  RelaJvamente'insensible'a'la'suciedad'y'el'polvo' •  Posibilidad'de'desvanecimiento'gradual'del'fondo' •  Posibilidad'de'aplicaciones'al'aire'libre' •  Posibilidad'de'detección'sin'contacto'con'puntos'de'conmutación' de'precisión'variable.'La'zona'de'detección'puede'dividirse'a' voluntad.'Se'dispone'de'versiones'programables.''

•  Desventajas' •  Objetos'con'superficies'inclinadas,'el'sonido'se'desvía.' •  Reaccionan'con'relaJva'lenJtud.'Frecuencia'de'conmutación'máxima' entre'1'y'125'Hz' •  Más'caros'que'los'ópJcos'prácJcamente'el'doble''

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•  Ventajas:'

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Sensores%Ultrasónicos%

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Sensores%Ultrasónicos% •  Efecto'del'Jpo'de'objeto'

•  Los'materiales'que'absorben'el'sonido'tales'como'telas'gruesas,'lana,' algodón,'gomaespuma,'lana'de'roca.!!barreras'ultrasónicas' •  Objetos'reflectantes,'transparentes'o'intensamente'negros'que'no'podrían' con'ópJcos' Conexión de sensores o captadores •  Láminas'finas'de'material'transparente'de'0.1'mm'se'pueden'detectar'' Conexión de sensores o captadores TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

• 

• •  Posición'del'objeto' Efecto de la superficie del objeto ' Efecto de la superficie del objeto

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Conexión de sensores o captadores

•  Barreras'ultrasónicas'

La'detección'y'el'recuento'de' botellas'en'varios'puntos'de'la' máquina'garanJza'el'control( conBnuo(del(flujo(de(material.'La' entrada'y'salida'de'botellas'en'el' sistema(de(llenado(se(opBmiza,'y' se(detectan(de(forma(fiable'las' botellas(que(faltan'en'la'cadena.' Con'los'sensores(ultrasónicos(de( un(haz,'la'detección'fiable'de' botellas'está'garanJzada,'incluso' en'las'zonas'donde'se'genera(gran( canBdad(de(vapor.'

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Sensores%Ultrasónicos%

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Sensores%Ultrasónicos% •  Sensor'ultrasónico'

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•  Un'buen'embalaje'significa'aprovechar'de'forma'eficaz'el'espacio.'Los' sensores'ultrasónicos'permiten'unas'inspecciones'seguras'incluso'en'los' espacios'más'reducidos.'

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•  Sin'embargo,'la'tecnología' ultrasónica'no'se'uJliza' exclusivamente'en'entornos' industriales'agresivos.'

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Sensores%Ultrasónicos%

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Sensores%Ultrasónicos% •  Sensor'ultrasónico'

TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

•  Distancia(de(detección:'con'su'forma'pequeña'y'de'bajo'peso,'los'sensores' ultrasónicos'en'miniatura'también'se'pueden'instalar'en'pequeñas' micropinzas'con'espacio'limitado'para'colocar'sensores'ultrasónicos.'

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Sensores%Ultrasónicos% •  Sensor'ultrasónico'

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•  Control(de(nivel(de(apilamiento:'los'sensores'ultrasónicos'con'salidas'analógicas' proporcionan'una'señal'de'salida'proporcional'de'distancia'altamente'independiente' del'material'objeJvo'encontrado.'La'resolución'esuniforme'de'0,3'mm,'incluso'para'el' máximo'rango'de'escaneo'de'2.000'mm.'''

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Sensores%Ultrasónicos% •  Sensor'ultrasónico'

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•  Determinación(del(diámetro(del(rollo:'las'funciones'de'enrollar'y' desenrollar,'los'sensores'ultrasónicos'de'medición'de'distancia'miden'con' precisión'el'diámetro'exterior'de'los'rollos'que'conJenen'materiales'tales' como'películas'de'plásJco,'hoja'de'metal,'papel'y'cartón,'chapa,'etc.'

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•  MúlJples'hojas'de'metal'en'prensas'y'punzones'son'un'problema'constante'en'la' industria'de'formación'de'metal.'Ocasionalmente,'dos'o'más'hojas'se'pasan'por' alimentadores'automáJcos'a'la'prensa'de'conformación'de'metal'causando'grandes' daños'a'las'herramientas,'troqueles,'y'la'maquinaria'de'estampación'en'sí.'Las' reparaciones'y'la'pérdida'de'producción'son'costosas.''

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Sensores%Ultrasónicos%

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Sensores%Ultrasónicos%

TEMA'3'SENSORES'Y'ACTUADORES'

•  Comparación'

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