Manual Tcnico de los Sensores de Proximidad

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Manual Tcnico de los Sensores de ProximidadSENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Y CAPACITIVOS

09/05/2012Universidad Nacional de Educacin Enrique Guzmn y ValleASIGNATURA: SENSORES Y MEDIDOCRES INDUSTRIALES I PROF. JOHN ROJAS ROMERO

Manual Tcnico de los Sensores de Proximidad

I. SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS

1. FUNCIONAMIENTO.Los sensores de proximidad inductivos hacen uso de las propiedades magnticas de diversos materiales y de las variaciones de diferentes parmetros asociados a los circuitos magnticos (longitudes o secciones de ncleos, entrehierros, etc.), para alterar la inductancia de bobinas normalmente fijas, consiguiendo variar la geometra del circuito magntico, permitindole detectar la presencia de objetos metlicos.

2. CONSTITUCION FISICA. Estos son los bloques que habitualmente constituyen un sensor inductivo, aunque en algunos modelos el amplificador puede estar implementado en otro dispositivo con carcasa independiente, para reducir el tamao del sensor.

3. MODO DE OPERACIN.Cuando un objeto o placa metlica se mueve dentro de un campo magntico, sobre la placa magntica se generan unas corrientes elctricas conocidas como corrientes de Eddy o corrientes de Focault. Este es el principio que usan la mayor parte de los sensores inductivos empleados en la industria. En ellos la bobina sensora est provista de un ncleo descubierto hacia el lado de deteccin, al aplicar tensin al sensor, la bobina produce un campo magntico alterno de alta frecuencia, dirigido hacia el lado activo sensible.

Al acercarse un metal al lado activo, se presentan unas corrientes parasitas, las cuales influyen en el circuito oscilador, reduciendo la amplitud de oscilacin y reduciendo el consumo de corriente del sensor. Estas seales son tratadas por el circuito rectificador y comparador, emitiendo la correspondiente seal de salida.

4. APLICACIN DE LOS SENSORES INDUCTIVOS.Las principales aplicaciones de los sensores inductivos son la deteccin de piezas metlicas. Debido a su funcionamiento, en el que detectan los objetos sin contacto fsico, permiten el contaje, analizar su posicin y forma de los objetos metlicos, se pueden emplear en la industria alimentaria, ya que no interfiere en los productos.5. SIMBOLOGIA DE LOS SENSORES INDUCTIVOS.

6. COLOR Y NUMERACION DE LOS HILOS DE LOS SENSORES INDUCTIVOS.La norma EN 50 044 determina los colores de los hilos del sensor, distingue entre sensores de proximidad polarizados y no polarizados, podemos diferenciar los siguientes casos: Sensores de proximidad no polarizados tanto para CC o CA, con dos hilos de conexin, estos pueden ser de cualquier color excepto verde/amarillo. Sensores de proximidad polarizados para CC, con dos hilos de conexin, el terminal positivo debe marrn y el terminal negativo, azul. Sensores de proximidad de tres hilos, el terminal positivo debe ser marrn, el terminal negativo azul y la salida debe ser negro.

En la siguiente tabla se indican las abreviaciones de los colores usados.COLORABREVIACINCOLORABREVIACIN

black (negro)BK blue (azul)BU

brown (marrn)BN grey (gris)GY

red (rojo)RD white (blanco)WH

yellow (amarillo)YE gold (dorado)GD

green (verde)GN green/yellow (verde/amarilo)GNYE

En lo referente a la numeracin de los terminales: Sensores de proximidad no polarizados, los terminales 1 y 2 tienen la funcin de contacto normalmente cerrado y los terminales 3 y 4 la de contacto normalmente abierto. Sensores de proximidad polarizados para corriente continua con dos terminales, el terminal positivo debe identificarse con el 1. El nmero 2 para el contacto normalmente cerrado y el 4 para el contacto normalmente abierto.

II. SENSORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS

1. FUNCIONAMIENTO

Los sensores de proximidad capacitivos se disean para trabajar generando un campo electrosttico y detectando cambios en dicho campo a causa de un objeto que se aproxima a la superficie de deteccin. Los elementos de trabajo del sensor son, a saber, una sonda capacitiva de deteccin, un oscilador, un rectificador de seal, un circuito de filtrado y el correspondiente circuito de salida.

En ausencia de objetos el oscilador se encuentra inactivo. Cuando se aproxima un objeto, el oscilador aumenta la capacitancia del condensador que hace de detector. Al superar la capacitancia un umbral predeterminado se activa el oscilador, el cual dispara el circuito de salida para que cambie entre on(encendido) y off(apagado).

La capacitancia de la sonda de deteccin viene condicionada por el tamao del objeto a detectar, por la constante dielctrica y por la distancia de este al sensor. A mayor tamao y mayor constante dielctrica de un objeto, mayor el incremento de la capacitancia. A menor distancia entre el objeto y sensor, mayor el incremento de capacitancia de la sonda por parte del objeto.

2. MODO DE OPERACIN.Los sensores capacitivos son a menudo ms utilizados exitosamente en las aplicaciones que no pueden ser resueltas por otras tcnicas de sensado. Estos responden a un cambio de dielctrico en el medio que rodea la zona activa y, por medio de la regulacin incorporada, permite sensar prcticamente cualquier sustancia. Adems pueden detectar materiales a travs de paredes de vidrio, plstico, o laminas de cartn. Para el sensado de materiales de alta constante dielctrica (agua, metales, aceite, combustible, azcar, papel), no es necesario el contacto fsico de los materiales con el sensor. Para los materiales plsticos y de baja densidad es necesario realizar un ajuste cuidadoso, ya que al ser materiales de baja constante dielctrica, son de difcil deteccin.

3. CONSTITUCION FISICA. El sensor fotoelctrico consta fundamentalmente de un electrodo situado en el extremo del detector, conectado al citado circuito oscilador. Este electrodo constituye normalmente la palca de un condensador, el cual, a su vez, forma parte de un bucle de retroalimentacin positiva dentro de dicho circuito oscilador; la otra placa de este condensador variable la constituye, o bien el propio objeto a detectar, el cual debe estar conectado previamente a masa, o bien una placa de masa independiente, ante la que se interpone el objeto.

Generalmente, el oscilador no oscila cuando la retroalimentacin positiva es insuficiente. Debido a la presencia del objeto frente al electrodo, el circuito oscilador recibe un incremento de esta realimentacin y empieza a oscilar, provocando la aparicin de una seal de salida. Este tipo de sensor puede detectar materiales lquidos conductores con gran sensibilidad.Sin embargo, la sensibilidad de deteccin de los aislantes es menor que la de las sustancia conductoras. Cuanto mayor es la constante dielctrica y menor es el espesor, mayor es el sensado obtenido. La sensibilidad depende de las sustancias conductoras conectadas a los aislantes o colocadas en los mismos.Si un objeto o un medio irrumpen en la zona activa de conmutacin, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador tambin aumenta. El rectificador simplemente convierte la seal alterna en continua. Cuando esta seal alcance un determinado valor, actuara el circuito disparador que controla si a seal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida.

4. APLICACIN DE LOS SENSORES CAPACITIVOSGracias a su capacidad de reaccionar con una gama amplia de materiales, el sensor de proximidad capacitivo es el ms universal en aplicaciones que el inductivo, pero este tipo de sensores es ms sensible a perturbaciones, por ejemplo, su sensibilidad con respecto a la humedad es muy elevada, debido a la elevada constante dielctrica del agua (81).

Sin embargo, estn muy indicados para la deteccin de objetos a travs de una pared no metalica (la constante dielctrica del material a detectar debe ser por lo menos 4 veces el de la pared y el grosor de la pared debe de ser inferior a 4mm). Aunque por razones de coste, en la deteccin de objetos metlicos se prefieren generalmente los sensores de proximidad inductivos a los capacitivos.Otra aplicacin es la deteccin de personal: cuando el operador de una maquina se acerca demasiado, se para la maquina, en previsin de posible accidente.

5. SIMBOLOGIA DE LOS SENSORES INDUCTIVOS.

6. COLOR Y NUMERACIN DE LOS HILOS La norma EN 50 044 determina los colores de los hilos del sensor, distingue entre sensores de proximidad polarizados y no polarizados, podemos diferenciar los siguientes casos: Sensores de proximidad no polarizados tanto para CC o CA, con dos hilos de conexin, estos pueden ser de cualquier color excepto verde/amarillo. Sensores de proximidad polarizados para CC, con dos hilos de conexin, el terminal positivo debe marrn y el terminal negativo, azul. Sensores de proximidad de tres hilos, el terminal positivo debe ser marrn, el terminal negativo azul y la salida debe ser negro.

En la siguiente tabla se indican las abreviaciones de los colores usadas.

COLORABREVIACINCOLORABREVIACIN

black (negro)BK blue (azul)BU

brown (marrn)BN grey (gris)GY

red (rojo)RD white (blanco)WH

yellow (amarillo)YE gold (dorado)GD

green (verde)GN green/yellow (verde/amarilo)GNYE

En lo referente a la numeracin de los terminales: Sensores de proximidad no polarizados, los terminales 1 y 2 tienen la funcin de contacto normalmente cerrado y los terminales 3 y 4 la de contacto normalmente abierto. Sensores de proximidad polarizados para corriente continua con dos terminales, el terminal positivo debe identificarse con el 1. El nmero 2 para el contacto normalmente cerrado y el 4 para el contacto normalmente abierto.

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