automatizacion - sensores, actuadores y cuadros de control(2)
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Grupo de Tecnologa Industrial
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Grupo de Tecnologa Industrial
Contenido
n Actuadores Accionamientos neumticos Contactores (rels) para accionamientos elctricos
n Conexin de sensores o captadores Finales de carrera (sensores de proximidad con contacto) Detectores inductivos Detectores capacitivos Detectores pticos
Detectores ultrasnicos
n Cuadros elctricos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Actuadores
Accionamientosneumticos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Accionamientos neumticos
Se utilizan en operaciones que impliquen desplazamientos lineales cortos (Transferencias, marcajes, expulsiones, embajes, ...)
Se actua sobre el cilindro neumtico mediante electrovlvulasconectadas a las salidas del autmata.
Cilindros neumticos Manipuladores Electrovlvulas Interfaces
electroneumticos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Accionamientos neumticos
n Tipos de cilindros neumticosn Simple efecto
empujar en un solo sentido y retornan automticamente al origen por la accin de un muelle. 3 vas y 2 posiciones
n Doble efecto empujar en ambos sentidos. 4 vas y 2 posiciones
n Accin diferencial permiten mantener el mbolo en cualquier posicin, aplicando presin a
ambos lados del mismo
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Grupo de Tecnologa Industrial
Accionamientos neumticos
n Cilindro de simple efecto
n Cilindro de doble efecto
n Electrovlvulade doble efecto
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Grupo de Tecnologa Industrial
Accionamientos neumticos
C1 C2
VB
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Grupo de Tecnologa Industrial
Actuadores
Contactores para accionamientos elctricos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Contactores para accionamientos elctricos
n Introduccin Un contactor es un interruptor el cual es accionado mediante un electroimn. Aplicando tensin a la bobina del electroimn se consigue la apertura o
cierre del interruptor.
Se divide en tres partes: Contactos de potencia a travs de los cuales se alimenta el circuito de potencia.
Contactos auxiliares para el gobierno y control del electroimn y otros elementos del circuito
Electroimn que acciona los contactos de potencia y los auxiliares.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Contactores para accionamientos elctricos
n Funcionamiento del contactor
Contactor en reposo Contactor conectado
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Grupo de Tecnologa Industrial
Contactores para accionamientos elctricos
n Tipos
Invertir o arranque estrella-triangulo
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Grupo de Tecnologa Industrial
Contactores para accionamientos elctricos
Md
ulo
de s
alid
as d
igit
ales
a r
el
L1
Q3.
0. 1
. 2. 3
n Mdulo de salidas a rel
M3
Contactor con bobina de 24VDC
24V
DC
Piloto o lmpara indicadora
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Detectores deproximidad
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores o captadores
n Sensores de proximidad Sensores que detectan si un objeto se halla o no en una determinada
posicin Tipos
n Interruptores mecnicos de posicin para determinar ejecucin demovimientos.
Microrruptores, finales de carrera, vlvulas limitadoras,....n Sensores de proximidad que funcionan elctricamente y sin contacto
Capacitivos, inductivos, pticos,....
Ventajas de los sensores de proximidad sin contacton Deteccin precisa y automtica de posiciones geomtricasn Deteccin sin contacto de objetos y procesosn Conmutacin rpidan No desgate mecnico, nmero ilimitado de ciclos de conmutacin,
ambientes peligrosos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Sensores de proximidad con contacto (finales de carrera)
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
n Interruptores de posicin electromecnicos Se establece o se interrumpe un contacto elctrico por medio de una
fuerza externa. Vida til 10 millones de ciclos. Tiempos de conmutacin entre 1 y 10ms
Cuando se utilizan interruptores electromecnicos para operaciones de conteo, deben tenerse en cuenta los posibles rebotes de los contactos.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
n Finales de carrera
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
n Finales de carrera
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
n Ejemplos de uso de interruptores electromecnicos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
Alimentacin externa o interna 24 VDC
Entrada I0.1
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores de proximidad con contacto
Alimentacin externa 24 VDC
Masa
Entrada I0.3
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Sensores de proximidadsin contacto
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
n Aplicaciones Deteccin sin contacto
n Detectar si hay un objeto en una determinada posicin
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Posiciconado de piezasn Centros de mecanizado, cilindros neumticos, ...
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Conteo de piezas y secuencias de movimienton Cintas transportadoras, dispositivos de clasificacin
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Medicin de velocidad de rotacinn Engranajes, ....
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Discriminacin de materialesn Deteccin de material, para suministrar o clasificar material
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Supervisin de herramientasn Verificacin de rotura de una broca
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Supervisin de niveles de llenadon Sensores pticos, capacitivos o ultrasnicos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Medicin de velocidad
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Aplicacin para la proteccin de mquinas contra contactos peligrososn Prevencin de accidentes
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores sin contacto
Deteccin de la forma de un objeton Disposicin de varios detectores de proximidad dispuestos siguiendo un
contorno
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Sensores magnticos(Reed)
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Grupo de Tecnologa Industrial
Sensores magnticos (Reed)
n Sensores de proximidad magnticos Sensores de proximidad Reed
n Reaccionan ante los campos magnticos de imanes permanentes y deelectroimanes.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Sensores magnticos (Reed)
n Ejemplos de aplicacin Detectores de posicin de cilindros
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Grupo de Tecnologa Industrial
Sensores magnticos (Reed)
n Detectores de posicin de un cilindro
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Detectores inductivos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores inductivos
n Detectores Inductivos.
Se utilizan para detectar la proximidad de piezas metlicas en un rango de distancias que va desde 1mm a unos 30 mm. Hasta 75mm
Como interruptores final de carrera con ventajas con respecto a los electromecnicos, tales como: ausencia de contacto con el objeto a detectar, robustez mecnica, resistencia a ambientes agresivos a altas temperaturas.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores inductivos
n Detectores inductivos Slo materiales metlicos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores inductivos
Alimentacin externa o interna de 24 VDC
Masa
Entrada I0.4
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Grupo de Tecnologa Industrial
n Detectores inductivos Aplicaciones
Detectores inductivos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores inductivos
n Aplicaciones Velocidad y sentido de rotacin
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Detectores capacitivos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Detectores Capacitivos Materiales metlicos o no en el rango de distancias que va desde
1mm a unos 30 mm. pero su sensibilidad se ve muy afectada por el tipo de material y por
el grado de humedad ambiental y del cuerpo a detectar.
Las aplicaciones tpicas son, la deteccin de materiales no metlicos como vidrio, cermica, plstico, madera, aceite, agua, cartn, papel, etc.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Detectores capacitivos Observaciones sobre la aplicacin
n Sensibilidad respecto a la humedad elevadan Detectar objetos a travs de una pared no metlica. Pared inferior a 4
mm y constante dielctrica del material por lo menos 4 veces el de la pared.
n Por coste, deteccin de metales con inductivos y no capacitivos.n Objetos no metlicos, tambin posible utilizar pticos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Detectores capacitivos Observaciones sobre la aplicacin
n Sensibilidad respecto a la humedad elevadan Detectar objetos a travs de una pared no metlica. Pared inferior a 4
mm y constante dielctrica del material por lo menos 4 veces el de la pared.
n Por coste, deteccin de metales con inductivos y no capacitivos.n Objetos no metlicos, tambin posible utilizar pticosn Deteccin de objetos mate y negros
Objetos de goma, cuero, plstico y otros materiales dificiles de detectar por sensores pticos y los ultrasnicos muy caros. CAPACITIVOS
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Aplicaciones Deteccin de suelas de goma negras
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Aplicaciones Nivel de llenado de lquidos
n Sensor de proximidad capacitivo, encapsulado en plstico o en cristal de cuarzo
n A travs de un tubo de plstico o vidrio
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Aplicaciones Verificacin del contenido de paquetes
n Comprobacin del contenido de una caja a travs del cartn
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores capacitivos
n Aplicaciones
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Detectores pticos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Sensores de proximidad pticos Luz roja o infraroja (roja visible) cable de fibra ptica
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Margen de funcionamiento de los sensores de proximidad pticos Contaminacin polvo, virutas, etc. Interferencias en los sensores y
mal funcionamienton Ensuciamiento de las lentes de la ptica del sensorn De los reflectores.n Contaminacin del rayo de luzn Reflexin directa. La suciedad en el objeto a detectar.
Funcionamiento fiablen Hacerlo funcionar con suficiente margen operativo (ensayos previos,
seleccionando uno con suficiente margen de funcionamiento,...)n Utilizando sensores con ayuda al ajuste. Parpadeo de un LED en zonas
lmite de deteccin.n Sensores con indicacin automtica de ensuciamiento.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Barreras fotoelctricas directas Se componen de un sensor y de un receptor. El sensor est
dispuesto de tal manera que la mayor parte posible del haz de luz enviado por su diodo incide sobre el receptor.
ste evala la cantidad de luz recibida de forma tan clara que la puede distinguir de la luz ambiental o de otras fuentes de luz. Unainterrupcin del haz de luz origina una conexin de la salida.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Ventajas del sensor de barrera Incremento de la fiabilidad debido a la presencia permanente de luz
durante el estado de reposo Amplio alcance
Pueden detectarse pequeos objetos incluso a largas distancias Adecuado para ambientes agresivos Buena precisin de posicionado.
n Desventajas Dos elementos separados(emisor-receptor) conexiones
independientes No para objetos completamente transparentes (podra ajustarse)
Un fallo en el emisor es evaluado como objeto presente (importante en aplicaciones para prevencin de accidentes)
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Rotura de una broca
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Verificando objetos en envases transparentes
Altura
Lavado de coches
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
Barreras fotoelctricas por reflexinn Alcance mayor que los de reflexin directa
Cortina fotoelctrica (barrera fotoelctrica por reflexin de 7 haces)n Todos los emisores de este Opto BERO especial estn dirigidos hacia
un reflector que refleja la luz a siete receptores del BERO. La salida lgica se conecta cuando se interrumpe uno de los haces de luz. Se pueden cubrir completamente un margen de 42 cm.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Ventajas Mejor fiabilidad dado que la luz permanentemente durante el estado
de reposo Instalacin 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 reflexin directa
n Inconvenientes Objetos transparentes muy claros o brillantes pueden pasar
inadvertidos (se puede ajustar)
n Notas Un fallo en el emisor es evaluado como objeto presente Reflectantes deterioro por envejecimiento o suciedad
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Presencia y conteo de objetos
Ventaja Slo se necesita un reflector pasivo, frente a las barreras 2 activos
cableado
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Control de un bucle compensador Reflector una lmina o tres individuales
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Flujo de palets, contando botellas, botes, cajas; detectar personas,
parking
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Emisores-captadores de luz por reflexin La luz del emisor da en un objeto. sta se refleja de forma difusa y una parte
de la luz alcanza la parte receptora del aparato. Si la intensidad de luz es suficiente, se conecta la salida.
La distancia de reflexin depende del tamao y del color del objeto as como del acabado de la superfice.
La distancia de reflexin se puede modificar entre amplios lmites mediante un potencimetro incorporado.
El emisor-captador energtico sepuede utilizar para detectar diferencias decolor.
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Ventajas Propio objeto hace de reflector El objeto puede ser reflectante, especular o transparente y hasta
traslcido refleje suficiente
Permiten detectar en posicin frontal (a diferencia de barrera lateral) Dependiendo del ajuste del sensor los objetos pueden detectarse
selectivamente frente a un fondo
n Inconveniente La respuesta del sensor no es lineal. Luego no son tan adecuados
como los de barrera para una elevada precisin de respuesta lateral
n Notas El fondo en ausencia de objeto no se debe detectar Fallo emisor no objeto
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Objetos con baja reflexin Plsticos negro mate, goma negra, materiales oscuros con superficies
rugosas, tejidos obscuros, acero pulido,... No reaccionan o slo lo hacen a distancias muy cortas
Soluciones alternativasn Barrera o retroreflexin para acercamiento lateraln Capacitivos o ultrasnicos para aproximacin frontal
n 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 reflexin con borrado de fondo
n Pueden detectar objetos hasta una distancia de reflexin determinada. Todo lo que queda de fondo se borra.
n El nivel del foco se puede modificar
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Borrado de fondo. Sensor de posicin
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69
Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Verificacin de la posicin de una pieza
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Control de forma y posicin
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71
Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Final del rollo de material
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Determinar la orientacin de un CI, detectar cajas de distinta altura,
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73
Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Sensores de proximidad con captadores para fibra ptica se utilizan cuando: los dispositivos convencionales ocupan demasiado espacio. En reas con riesgo de explosin Permiten detectar con precisin la posicin de pequeos objetos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Ventajas de sensores pticos adaptados con fibras
Deteccin de objetos en reas de acceso restringido, por ejemplo, a travs de agujeros
Posibilidad de instalacin a distancia del cuerpo sensor (lugares peligrosos: calor, agua, radiaciones, riesgo de explosin,...)
Deteccin precisa de pequeos objetos Los elementos detectores pueden desplazarse
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
n Aplicaciones Sensor de barrera con fibra ptica. Distincin entre una o dos capas
de tejido
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores pticos
Masa
Entrada I0.4
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Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Detectores ultrasnicos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores ultrasnicos
n Sensores de proximidad ultrasnicos Emiten sonido en el rango inaudible a cualquier frecuencia Recibe el eco
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores ultrasnicos
n Velocidad esta limitada por la maxima frecuencia de repeticin de pulsos 1 Hz a 25 Hz
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores ultrasnicos
n Ventajas: Rango relativamente alto (hasta varios metros) Deteccin del objeto independiente del color y del material Deteccin segura de objetos transparentes (ejem. Botellas de vidrio) Relativamente insensible a la suciedad y el polvo Posibilidad de desvanecimiento gradual del fondo Posibilidad de aplicaciones al aire libre Posibilidad de deteccin sin contacto con puntos de conmutacin de
precisin variable. La zona de deteccin puede dividirse a voluntad. Se dispone de versiones programables.
n Desventajas Objetos con superficies inclinadas, el sonido se desva. Reaccionan con relativa lentitud. Frecuencia de conmutacin mxima entre 1
y 125 Hz Ms caros que los pticos prcticamente el doble
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores ultrasnicos
n Efecto del tipo de objeto Los materiales que absorben el sonido tales como telas gruesas,
lana, algodn, gomaespuma, lana de roca. barreras ultrasnicas Objetos reflectantes, transparentes o intensamente negros que no
podran con pticos
Lminas finas de material transparente de 0.1 mm se pueden detectar
n Posicin del objeto Dibujos prxima transparencia
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Grupo de Tecnologa Industrial
Detectores ultrasnicos
n Aplicaciones
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83
Grupo de Tecnologa Industrial
Conexin de sensores
Cuadros elctricos
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84
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Himel
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43
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85
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
Autmatas ProgramablesISA-UMH TDOC-2001
86
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Canaletas
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44
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87
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Canalizaciones
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88
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Canalizaciones
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45
Autmatas ProgramablesISA-UMH TDOC-2001
89
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Para indentificacin de aparatos y conductores
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Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Imgenes de diferentes marcados
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91
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Armario
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Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Consideraciones tcnicas de montaje e instalacin para evitar las perturbaciones electromagnticas
n Una perturbacin electromagntica es una deformacin de la sealenviada por un captador (sensor, final de carrera,....) hacia un aparato de lgica programada. PROVOCANDO UNA ACCIN NO DESEADA
n Fuentes de perturbaciones electromagnticas: Los motores elctricos, alumbrado fluorescente, variadores electrnicos, rectificadores, equipos informticos,...
n El diseo del armario que evite las perturbaciones.n Precauciones
n Todas las partes metlicas de la instalacin y el cuadro interconectadas. Masa de referencia
n Separar cables de potencia de los cables de mandon Los elementos de control separados de los elementos de potencia. Si el
cuadro es muy grande (cuadro de potencia y cuadro de control)
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Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Ejemplos
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Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Cuadro elctrico (elementos de potencia)
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Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Cuadro de potencia y de control
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Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Cuadro de control
Borneros
PLC
S7-200MODULOS
Rels Contactor
Transformador de potencia
Fusibles
Diferencial
Automtico
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97
Grupo de Tecnologa Industrial
Cuadros elctricos
n Cuadro de control