Sesión 1 Sensores Básicos PDF

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50 años ofreciendo a Elion desde su creación en 1964 está al frente de las nuevas tecnologías nuestros clientes ofreciendo Soluciones de la mejor garantía primer orden. 1  Sensórica Industrial 2  Aspectos generales Índice INTRODUCCIÓN SOLUCIONES EN SENSÓRICA CLASIF. SENSORES SEGÚN TECNOLOGÍA ✓ INDUCTIVA ✓ MAGNÉTICA ✓ CAPACITIVA ✓ FOTOELÉCTRICA ✓ ULTRASÓNICA SEGÚN SEÑAL DE SALIDA ✓ DIGITAL ✓ ANALÓGICO ✓ IO-LINK SEGURIDAD 3  Sensórica Industrial Soluciones en Sensórica Tipos de sensor en función de su tecnología, salida, conexionado... 4  Soluciones en sensórica Marcas que veremos 5  Soluciones en sensórica Preguntarse qué queremos Ej: Detección de presencia o ausencia de objetos ✓ ¿Sin contacto? ✓ ¿Alcance de la detección? ✓ ¿Fácil mantenimiento? ✓ ¿Tiempo de respuesta? ✓ ¿Tipo de material a detectar? 6  Soluciones en sensórica Características principales A tener en cuenta INDICACIÓN CONFIGURACIÓN MONTAJE TECNOLOGIA CONEXIÓN EMISOR/RECEPTOR SALIDA CUERPO 7  Soluciones en sensórica Características físicas ✓ Plástico ✓ Metal ✓ Acero inoxidable ✓ Teflonado … 8  Soluciones en sensórica Montaje ✓ Montaje petaca ✓ Montaje en métrico ▪ M8 ▪ M12 ▪ M18 ▪ M30 … 9  Soluciones en sensórica Configuración ✓ Ajuste fijo ✓ Potenciómetro ✓ Botones ✓ Botones + pantalla ✓ PIN 5 (teach remoto) ✓ Software 10  Soluciones en sensórica Estampación, Soldadura, Conexión Pintura, Montaje, Powertrain… ✓ Cable ✓ Connector ✓ Pigtail 11  Soluciones en sensórica Indicación Ejemplo ✓ Verde = Alimentación ✓ Ambar (Amarillo) = Salida ON ✓ Ambar parpadeando= Error en la señal 12  Indicación Salida Soluciones en sensórica Salida ✓ PNP eq.(NO/NC) ✓ NPN eq.(NO/NC) ✓ Salida analógica ▪ 0-10V ▪ 4-20mA ✓ N-MOSFET eq.(AC NPN ) ✓ P-MOSFET eq.(AC PNP) ✓ RELÉ ✓ FRECUENCIA … 13  Indicación Salida Soluciones en sensórica Tecnologías ✓ Inductiva ✓ Magnética ✓ Capacitiva ✓ Fotoeléctrica ▪ Laser ✓ Ultrasonidos 14  Clasif. por Tecnología Tecnología inductiva Los sensores inductivos de velocidad y posición tienen una gran variedad de formas, tamaños y diseños. Todos ellos funcionan según los principios del transformador eléctrico 15  Salida Tecnología inductiva Funcionamiento Principio físico Los sensores de proximidad inductivos contienen un devanado interno. Cuando una corriente circula por el mismo, un campo magnético es generado, que tiene la dirección de las flechas naranjas. Cuando un metal es acercado al campo magnético generado por el sensor de proximidad, éste es detectado. 16  Salida Tecnología inductiva Enrasado VS No enrasado Enrasados No-Enrasados ✓ Evitan la influencia de los metales ✓ El campo magnético abre mucho más que circundantes en los modelos enrasados. ✓ El cuerpo metálico se prolonga hasta la ✓ Es fácilmente afectado por objetos cabeza sensor (protección mecánica) metálicos externos ✓ La distancia de detección disminuye a la mitad. 17  Tecnología inductiva Formatos 18  Tecnología inductiva Conclusión Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓ Robustez ✓ Sólo detecta metal ✓ Precisión y repetibilidad ✓ Rango de detección reducida en metales ✓ Compacto (hasta 3mm diámetro) no-ferrosos ✓ Sin contacto (aluminio, acero inoxidable, etc.) ✓ Fácil de instalar ✓ Sólo distancias cortas de detección ✓ No le afecta la contaminación 19  Clasif. por Tecnología Tecnología Magnética En resumen, son sensores que detectan los campos magnéticos provocados por los imanes o las corrientes eléctricas. 20  Tecnología Magnética Funcionamiento Principio físico Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye en dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente. Si se conoce el valor de la corriente, entonces se puede calcular la fuerza del campo magnético; si se crea el campo magnético por medio de corriente que circula por una bobina o un conductor, entonces se puede medir el valor de la corriente en el conductor o bobina. 21  Tecnología Magnética Estampación, Soldadura, Formatos Pintura, Montaje, Powertrain… 22  Tecnología Magnética Estampación, Soldadura, Conclusión Pintura, Montaje, Powertrain… Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓ Robustez ✓ Sólo detecta campos magnéticos ✓ Precisión ✓ Rango de detección reducido ✓ Muy Compacto (según tamaños del imán) ✓ Sin contacto ✓ Fácil de instalar ✓ Económico 23  Clasif. por Tecnología Tecnología Capacitiva Los sensores capacitivos reaccionan ante materiales que al aproximarse a la superficie sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de detección respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto más elevada sea su constante dieléctrica. 24  Indicación Salida Tecnología Capacitiva Estampación, Soldadura, Funcionamiento Pintura, Montaje, Powertrain… Desde el punto de vista puramente teórico, se dice que el sensor está formado por un oscilador cuya capacidad la forman un electrodo interno (parte del propio sensor) y otro externo (constituido por una pieza conectada a masa). El electrodo externo puede estar realizado de dos modos diferentes; en algunas aplicaciones dicho electrodo es el propio objeto a sensar, previamente conectado a masa; entonces la capacidad en cuestión variará en función de la distancia que hay entre el sensor y el objeto. En cambio, en otras aplicaciones se coloca una masa fija y, entonces, el cuerpo a detectar se utiliza como dieléctrico se introduce entre la masa y la placa activa, modificando así las características del condensador equivalente. 25  Indicación Salida Tecnología Capacitiva Estampación, Soldadura, Funcionamiento Pintura, Montaje, Powertrain… ✓ Detecta todo objeto cuya constante dieléctrica es claramente superior a 1 y los metales Agua Metales Objetos con contenido de agua Madera, papel … ✓ Son capaces de detectar materiales con una alta constante dieléctrica a través de materiales con baja constante dieléctrica 26  Tecnología Capacitiva Estampación, Soldadura, Formatos Pintura, Montaje, Powertrain… 27  Tecnología Capacitiva Estampación, Soldadura, Conclusión Pintura, Montaje, Powertrain… Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓ Fácil de montar ✓ Susceptible a cambios de densidad del ✓ Detección a través de objetos producto ✓ Muy fiable en la detección de agua ✓ Rango de detección corto ✓ Difícil de configurar con precisión 28  Clasif. por Tecnología Tecnología Fotoeléctrica Dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor. 29  Tecnología Fotoeléctrica Modo Opuesto Emisor / Receptor 30  Tecnología Fotoeléctrica Modo Opuesto Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓Traspasa objetos transparentes ✓ Alto exceso de ganancia -> Gran rango ✓Para la detección de objetos ✓ La detección no se ve afectada por el color o pequeños es necesario utilizar el acabado del material accesorios. ✓ Detección muy fiable ✓Alimentación independiente ✓ Posibilidad de Aperturas 31  Tecnología Fotoeléctrica Modo Opuesto Aplicaciones 32  Tecnología Fotoeléctrica Modo Reflectivo Emisor / Reflector 33  Tecnología Fotoeléctrica Modo Reflectivo ✓ Modelos No - Polarizados Un Los filtro polarizador sensores utilizado que utilizan con un un diseño sensor óptico coaxial emiten fotoeléctrico y reciben el haz de luz de detección a lo largocierto sólo permitirá que la luz en un de unplano solo entre en el receptor. Esto ayuda al sensor a diferenciar eje estrecho, evitando así la zona muerta característica entre de un un objeto sensor brillante o transparente y un reflector. de triangulación. ✓ Modelos Polarizados ✓ Modelos Polarizados coaxiales 34  Tecnología Fotoeléctrica Modo Reflectivo Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓ Solo requiere una sola alimentación ✓ Poco rango comparado con E-R ✓ Fácil instalación ✓ Zonas Ciegas ✓ Falsas detecciones sobre elementos brillantes/reflectivos 35  Tecnología Fotoeléctrica Modo Opuesto Aplicaciones 36  Tecnología Fotoeléctrica Modo Difuso 37  Tecnología Fotoeléctrica Modo Difuso 38  Tecnología Fotoeléctrica Modo Difuso Señal de Retorno 12 10 8 6 4 2 0 Color 39  Tecnología Fotoeléctrica Modo Difuso Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓ Un elemento ✓Rango limitado ✓ Fácil de montar ✓Gran influencia de los colores ✓ Económico 40  Tecnología Fotoeléctrica Modo Difuso Aplicaciones 41  Tecnología Fotoeléctrica Modo Supresión de Fondo ✓ X 42  Tecnología Fotoeléctrica Modo Supresión de Fondo 43  Tecnología Fotoeléctrica Modo Supresión de Fondo Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas ✓ Fácil instalación ✓ Rango Limitado ✓ Detecta objetos a una distancia de ✓ Objetos brillantes en un ángulo detección establecida ✓ Caro comparado con los modelos difusos ✓ Ignora los objetos de detrás 44  Tecnología Fotoeléctrica Modo Supresión de Fondo Aplicaciones 45  Indicación Salida Tecnología Fotoeléctrica Estampación, Soldadura, Medición Láser Pintura, Montaje, Powertrain… 46  Tecnología Fotoeléctrica Medición Láser Triangulación Receptor Laser Emisor 47  Tecnología Fotoeléctrica Triangulación Aplicaciones 48  Tecnología Fotoeléctrica Medición Láser Tiempo de Vuelo Δt es correlativa a la distancia Emisor Receptor 49 49 Tiempo  Tecnología Fotoeléctrica Tiempo de Vuelo Aplicaciones ✓ Posicionamiento de transportador ▪ Largos rangos de detección (hasta 250 metros) ✓ Control de nivel ▪ Para líquidos de alta densidad 50  Tecnología Fotoeléctrica Triangulación Vs Tiempo de Vuelo Comparativa Triangulación Tiempo de Vuelo ✓ Opción de rangos cortos y ✓ Largas Distancias medios ✓ Resolución y repetibilidad no ✓ Muy buena resolución y varían mucho en medio rango repetibilidad ✓ Tamaño reducido para grandes ✓ Muy Buena linealidad rangos ✓ Sensores de alta precisión 51  Clasif. por Tecnología Tecnología Fotoeléctrica Fibra Óptica Mención especial a los señores fotoeléctricos que funcionan con conductores de señal de fibra óptica 52  Tecnología Fotoeléctrica ¿Por qué Fibra? Motivos ✓ Espacio reducido ✓ Pequeños objetos ✓ Tiempos de respuesta rápidos ✓ Ambientes agresivos ✓ ¿Zonas ATEX? 53  Tecnología Fotoeléctrica ¿En que consiste un conjunto de fibra óptica? Amplificador Fibra ✓ Salida ✓ Color del LED ✓ Formato ✓ Tiempo de respuesta ✓ Longitud ✓ Potencia ✓ Calidad … 54  Tecnología Fotoeléctrica Modelos 55  Tecnología Fotoeléctrica Conceptos Tiempo de respuesta VS Potencia ✓ Los amplificadores tienen tiempos de respuesta variables ✓ El tiempo de respuesta y el rango de detección son una compensación ✓ Un rango más largo requiere más tiempo para recolectar luz y una detección más lenta Símil con cámara fotográfica 56  Tecnología Fotoeléctrica Conceptos Fibra como “tuberías” ✓ Los amplificadores tienen un emisor y un receptor modulados ✓ El extremo de la fibra determina el tipo de detección ✓ Más área de sección transversal significa más transmisión de luz = más alcance 57  Tecnología Fotoeléctrica Conceptos Fibra como “tuberías” ✓ Es un conductor por el cual circula luz. ✓ Principio de operación: ▪ Se basa en la reflexión total en el interior (núcleo). ▪ Al final de la fibra la luz se dispersa. LED 58  Tecnología Fotoeléctrica Conceptos Arquitectura ✓ Núcleo: hilos de vidrio finos o centro de plástico único donde circula la luz ✓ Revestimiento interno: material óptico externo que rodea el núcleo donde refleja la luz. ✓ Revestimiento exterior: capa de tubos de acero inoxidable o PVC para proteger los haces de fibra de vidrio contra daños externos. *Área de sección transversal más grande = Mayor transmisión de luz = Rango más largo 59  Tecnología Fotoeléctrica Conceptos Tipos de Fibra Fibra estandar ✓ Es la más usada. ✓ Suelen ser de plástico con cubierta de plástico. Fibra coaxial ✓ Dan una mayor precisión. Receptor ✓ El núclo central trasmite y las periféricas Emisor reciben la luz de cualquier dirección. Multinúcleo ✓ Cable más flexible. 60  Tecnología Fotoeléctrica Conceptos Terminadas / No terminadas Las fibras de plástico pueden ser terminadas o no terminadas - Las fibras no terminadas se pueden cortar a medida e incluyen una herramienta de corte de fibra PFC-4. - Si el diámetro de la fibra es demasiado pequeño (