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Curso sensores silge

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Curso sensores silge

  1. 1. SILGE ELECTRONICA S.A. <ul><li>Fundada en 1966 </li></ul><ul><li>Produjo: </li></ul><ul><ul><li>Tableros eléctricos </li></ul></ul><ul><ul><li>Variadores de velocidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Temporizadores </li></ul></ul><ul><ul><li>Arrancadores de motores </li></ul></ul><ul><ul><li>Controles de temperatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Protectores de línea </li></ul></ul><ul><ul><li>Contadores </li></ul></ul><ul><ul><li>Sensores </li></ul></ul><ul><ul><li>Controles de Nivel </li></ul></ul><ul><li>Hoy Ofrecemos: </li></ul><ul><ul><li>Controles </li></ul></ul><ul><ul><li>Reguladores </li></ul></ul><ul><ul><li>Medidores </li></ul></ul><ul><ul><li>Sensores </li></ul></ul><ul><li>Para: </li></ul><ul><ul><li>Temperatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Posición </li></ul></ul><ul><ul><li>Caudal </li></ul></ul><ul><ul><li>Nivel </li></ul></ul><ul><ul><li>Presión </li></ul></ul><ul><ul><li>Humedad </li></ul></ul>
  2. 2. SILGE ELECTRONICA S.A. <ul><li>Bernardo Pedro Gastaldi </li></ul><ul><ul><li>Promoción de Ventas (Distribuidores, Integradores) </li></ul></ul><ul><ul><li>Atención y Soporte </li></ul></ul><ul><li>Julián A. Harf </li></ul><ul><ul><li>Licenciado en Marketing y Administración de Empresas </li></ul></ul><ul><ul><li>Responsable Comercial </li></ul></ul>
  3. 3. INTRODUCCIÓN AL SENSADO <ul><li>Por SILGE ELECTRONICA S.A. </li></ul>
  4. 4. ¿Qué es un sensor? <ul><li>Un sensor es un dispositivo para detectar y cambiar la condición de una señal. </li></ul><ul><li>¿Qué es este “cambio de condición”? </li></ul><ul><li>La mayoría de las veces es simplemente la presencia o ausencia de un objeto o material ( discreto ). </li></ul><ul><li>Puede ser también una variable mensurable como distancia, tamaño o color ( analógico ). </li></ul><ul><li>Esta información, (que se traduce en la salida que el sensor provee) es un básico para el monitoreo y el control de procesos de producción. </li></ul>
  5. 5. Tecnología de contacto Vs. Tecnología sin contacto <ul><li>Los sensores de contacto son dispositivos electromecánicos que detectan el cambio a través del contacto físico con el objeto a detectar. Los sensores de contacto: </li></ul><ul><li>No requieren conexión eléctrica auxiliar. </li></ul><ul><li>Toleran más corriente y ruido eléctrico . </li></ul><ul><li>Generalmente son más simples para entender y para diagnosticar. </li></ul><ul><li>Encoders , límites de carrera e interruptores de seguridad son sensores de contacto. </li></ul>
  6. 6. Tecnología de contacto Vs. Tecnología sin contacto <ul><li>Los Sensores sin contacto son dispositivos electrónicos de estado sólido que crean un campo de energía o un haz y reaccionan ante cambios en ese campo </li></ul><ul><li>Algunas características: </li></ul><ul><li>No requieren contacto físico </li></ul><ul><li>No hay partes móviles para trabar, proteger o romper (menor mantenimiento) </li></ul><ul><li>Generalmente operan con mayor velocidad </li></ul><ul><li>Existe más amplitud y flexibilidad en las aplicaciones </li></ul><ul><li>Los sensores fotoeléctricos , inductivos , capacitivos y ultrasónicos utilizan tecnología sin contacto </li></ul>
  7. 7. Detección discreta Vs. Detección analógica <ul><li>El sensado discreto responde a la pregunta, “¿Está el objeto allí?”. El sensor produce una señal de ON/OFF (digital) de salida basada en la presencia o ausencia del objeto. </li></ul><ul><li>El sensado analógico responde a la pregunta, “¿Dondé está? o ¿Cuánto hay?” proveyendo una respuesta contínua. La salida es proporcional a lo que provoca el objeto en el sensor, ya sea, en relación a su posición en el area de sensado o la fuerza de la señal de respuesta que vuelve al sensor. </li></ul>
  8. 8. Características / Especificaciones <ul><li>Cuando especificamos sensores es importante entender los términos comunes asociados a esta tecnología. Cabe destacar que los términos exactos difieren entre fabricantes, pero el concepto general es entendido en toda la industria </li></ul><ul><ul><li>Distancia de sensado </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Distancia nominal de sensado </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Distancia efectiva de sensado </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Histéresis </li></ul></ul><ul><ul><li>Repetibilidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Frecuencia de switch </li></ul></ul><ul><ul><li>Tiempo de respuesta </li></ul></ul>
  9. 9. Características / Especificaciones <ul><li>Distancia de sensado </li></ul><ul><li>Cuando se introduce un sensor en una aplicación es necesario tener en cuenta la distancia nominal y la efectiva de sensado. </li></ul><ul><li>Distancia nominal de sensado </li></ul><ul><li>La distancia nominal de sensado es la </li></ul><ul><li>distancia para la cual el sensor fue </li></ul><ul><li>diseñado . Este rango es logrado </li></ul><ul><li>utilizando criterios estándar bajo </li></ul><ul><li>condiciones promedio. (standard) </li></ul><ul><li>Distancia efectiva de sensado </li></ul><ul><li>La distancia efectiva de sensado es la que el sensor presenta “al salir de la caja” instalado en una aplicación. Esta distancia, de acuerdo a la aplicación, se ubica en algún lugar entre la distancia nominal y la peor distancia de detección. ¿De que depende? </li></ul>
  10. 10. Características / Especificaciones <ul><li>Histéresis </li></ul><ul><li>Histéresis o carrera diferencial es la diferencia entre la distancia de operación (en ON) y la de no operación (en OFF) cuando el objeto se aleja de la cara del sensor. Se expresa como porcentaje de la distancia de sensado. Sin suficiente histéresis un sensor de proximidad continuamente switcharía de ON a OFF o se ‘colgaría’ cuando hay excesiva vibración en el objeto. </li></ul><ul><li>Esta característica puede hacerse ajustable con circuitos adicionales en el sensor. </li></ul>
  11. 11. Características / Especificaciones <ul><li>Repetibilidad </li></ul><ul><li>Es la habilidad de un sensor de detectar al mismo objeto a la misma distancia todo el tiempo. Se expresa como un porcentaje de la distancia nominal, considerando una temperatura ambiente y una tensión de alimentación constantes. </li></ul>Frecuencia de switch La frecuencia de switcheo es el número de cambios de estado por segundo alcanzable bajo condiciones estándar. En términos más simples es la velocidad relativa del sensor.
  12. 12. Características / Especificaciones Tiempo de respuesta El tiempo de respuesta de un sensor es el tiempo que transcurre entre la detección de un objeto y el cambio de estado del dispositivo de salida (de ON a OFF o de OFF a ON). También es el tiempo que le toma cambiar de estado al dispositivo de salida cuando el sensor deja de detectar el objeto. El tiempo de respuesta requerido para una aplicación particular es una función del tamaño y la velocidad a la que pasa el objeto a detectar frente al sensor.
  13. 13. Limitaciones <ul><li>Un fabricante de controles industriales, distribuidor o comercializador tiene control limitado o no lo tiene sobre las siguientes variables, que son vitales para una correcta instalación: </li></ul><ul><li>Condiciones Ambientales </li></ul><ul><li>Diseño del sistema </li></ul><ul><li>Selección y aplicación del equipamiento </li></ul><ul><li>Instalación </li></ul><ul><li>Formas de operación </li></ul><ul><li>Mantenimiento </li></ul><ul><li>Los sensores deben ser instalados acordes a las normas eléctricas vigentes. </li></ul>
  14. 14. Selección de Sensores <ul><li>En cada sistema hay muchas operaciones o procesos: </li></ul><ul><li>Fabricación, ensamble, empaque, pintado, logística de materiales. </li></ul><ul><li>Cada uno puede ser separado en eventos más pequeños como contar, indexar, eyectar, pulverizar, llenar, etc. Un sensor puede sumar valor al detectar las condiciones cambiantes asociadas a un evento o una acción. </li></ul>
  15. 15. Selección de Sensores <ul><li>Definir la aplicación </li></ul><ul><li>Si Ud. Identifica una aplicación que puede beneficiarse implementando un sensor para detectar el cambio de una condición. Debe determinar: </li></ul><ul><li>Alimentación disponible </li></ul><ul><li>Salida / Carga requerida </li></ul><ul><li>Características del objeto </li></ul><ul><li>a detectar </li></ul><ul><li>Condiciones ambientales </li></ul>
  16. 16. Salidas y Alimentación <ul><li>Los sensores industriales están diseñados, generalmente, para operar en alguno de estos rangos de voltaje : </li></ul><ul><li>10-30 VCD </li></ul><ul><li>12-130 VCA </li></ul><ul><li>90-250 VCA/CD </li></ul><ul><li>20-250 VCA/CD </li></ul><ul><li>Los sensores de corriente alterna (AC o CA) pueden recibir su alimentación directamente de la línea o de una fuente filtrada. </li></ul><ul><li>La mayoría de los sensores de corriente continua (CD o DC) requieren una fuente aislada galvánicamente de la línea de alterna. </li></ul>
  17. 17. Salidas y Alimentación <ul><li>Protección </li></ul><ul><li>Un sensor de corriente alternada no posee protección contra: </li></ul><ul><li>Corto Circuito / Sobrecarga </li></ul><ul><li>Los circuitos de baja resistencia y los corto circuitos provocarán que una corriente excesiva alcance al equipo. </li></ul><ul><li>Los sensores de continua pueden, además verse dañados por: </li></ul><ul><li>Inversión de Polaridad </li></ul><ul><li>Los cables positivos y negativos no se conectan a sus terminales respectivos. </li></ul><ul><li>Un sensor de corriente continua moderno incluye, “de fábrica” protección contra sobrecarga, corto circuito e inversión de polaridad. No obstante su conexión a una tensión excesiva o a una línea con importantes picos de tensión , lograrán dañarlo. </li></ul>
  18. 18. Salidas y Alimentación <ul><li>Flujo de Corriente </li></ul><ul><li>Tipos de Salida </li></ul><ul><li>La configuración de salida se separa en dos categorías, electromecánica y de estado sólido . </li></ul>70 mA Ultrasónico 15 mA Capacitivo 15 mA Inductivo 35 mA Fotoeléctrico Consumo típico Tipo de sensor
  19. 19. <ul><li>Electromecánicas </li></ul><ul><li>Un relay electromecánico (o de contacto seco) actúa cuando es energizada una bobina de alambre que atrae magnéticamente una armadura que físicamente abre o cierra un circuito. Cuando el circuito está abierto no hay corriente en los contactos, cuando el circuito se cierra la corriente es conducida hacia la carga. </li></ul><ul><li>Un relay con contactos abiertos en su estado de reposo es conocido como Normalmente Abierto (N.A.), mientras que un relay con los contactos cerrados en el mismo estado es conocido como Normalmente Cerrado (N.C.) </li></ul>Salidas y Alimentación
  20. 20. <ul><li>Estado Sólido </li></ul><ul><li>Las salidas de estado sólido deben considerarse para aplicaciones en las que se requiera una conmutación frecuente. </li></ul><ul><li>Un relay de estado sólido es puramente electrónico, no tiene partes móviles . </li></ul>Salidas y Alimentación Para una salida con transistor NPN , la carga se debe conectar entra la salida del sensor y el positivo (+) de la fuente da alimentación. Esto también se conoce como salida tipo &quot;sumidero de corriente&quot;, es decir, absorbe corriente. Una salida con transistor PNP se considera como salida tipo &quot;fuente de corriente&quot;, es decir entrega corriente. La carga se debe conectar entre la salida del sensor y el negativo (-) de la fuente de alimentación. Los transistores tienen una muy baja corriente de fuga (medida en µA) y una relativamente alta corriente de conmutación (típicamente 100 mA, hasta 400 mA) lo que facilita la conexión a la mayoría de las señales en CC. El tiempo de respuesta con salidas a transistor pueden variar desde 2 ms hasta respuestas tan rápidas como 30µs. Las salidas con transistor NPN y PNP sólo pueden manejar cargas en CC 
  21. 21. Salidas y Alimentación El FET (transistor de efecto de campo) es un dispositivo de estado sólido con corriente de fuga virtualmente nula con capacidad de conmutación rápida tanto en CC como en CA. La capacidad de conmutación es relativamente baja, del orden de 30 mA. Los FET son generalmente más costosos que las salidas convencionales de transistor. Las salidas FET pueden ser conectadas en paralelo como los relays electromecánicos. Un MOSFET de potencia (Transistor de efecto de campo Metal-Oxido-Semiconductor) tiene muy baja corriente de fuga y y tiempos de conmutación rápidos como los FET, con una capacidad de conmutación de corriente mayor; las salidas con MOSFET de potencia pueden manejar cargas de hasta 500 mA
  22. 22. Salidas y Alimentación <ul><li>Salidas multifunción </li></ul><ul><li>Las salidas multifunción tienen 4 cables, lo que permite: </li></ul><ul><li>Realizar las cuatro combinaciones de salida posibles (PNP, NPN, N.A., N.C.) sin cambiar el modelo de sensor </li></ul>
  23. 23. Salidas y Alimentación TRIAC Un triac es un dispositivo de salida de estado sólido diseñado únicamente para operar en corriente alterna. Es el equivalente en alterna a un transistor en continua. Los TRIACs tienen corrientes de fuga mucho mayores que los FETs y los MOSFETs de potencia. La corriente de fuga puede superar 1mA, por lo que los TRIACs no son adecuados como dispositivos de entrada para PLCs y otros equipos con entradas de estado sólido. El TRIAC, una vez disparado, pernanece en estado de conducción mientras circule corriente por la carga, lo que impide que estos dispositivos sean protegidos electrónicamente contra corto circuitos. Para desactivar la salida a TRIAC es necesario que la tensión senoidal de 50/60 Hz cruce por cero. Para la mayoría de las aplicaciones, los MOSFET de potencia proporcionan mejores características de salida.
  24. 24. Salidas - Fortalezas y Debilidades <ul><li>No tiene salida de alterna </li></ul><ul><li>Muy baja corriente de fuga </li></ul><ul><li>Conmutación rápida </li></ul>Transistores NPN ó PNP (DC) <ul><li>No es posible la protección de corto circuitos. </li></ul><ul><li>Alta corriente de fuga </li></ul><ul><li>Conmutación lenta de salida </li></ul><ul><li>Alta corriente de salida </li></ul>TRIAC (AC) <ul><li>Relativa alta corriente de salida </li></ul><ul><li>Muy baja corriente de fuga </li></ul><ul><li>Conmutación rápida </li></ul>MOSFET (AC/DC) <ul><li>Baja salida de corriente </li></ul><ul><li>Muy baja corriente de fuga </li></ul><ul><li>Conmutación rápida </li></ul>FET (AC/DC) <ul><li>No es posible la protección de corto circuitos. </li></ul><ul><li>Vida útil limitada. </li></ul><ul><li>Lento. </li></ul><ul><li>Salida aislada de la fuente. </li></ul><ul><li>Fácil conexión en serie y/o paralelo de las salidas de los sensores. </li></ul>Relay electromecánico (AC/DC) Debilidades Fortalezas Tipo de salida
  25. 25. Salidas y Cables Funciones especiales incorporadas El retardo a la conexión demorará la operación de la salida después de haber detectado el objeto. El retardo a la desconexión demorará la operación de la salida luego que el sensor dejó de detectar el objeto. La salida monoestable proporciona un único pulso de salida, de longitud constante, independientemente de la velocidad a la que el &quot;blanco&quot; se mueva frente al sensor. La longitud del pulso es ajustable. La operación monoestable brinda soluciones para diferentes tipos de aplicaciones: En operaciones a alta velocidad, cada vez que un blanco pasa frente al sensor genera un pulso que es lo suficientemente largo como para permitir que otra lógica mas lenta responda adecuadamente   En operaciones de baja velocidad, genera un pulso corto cada vez que un blanco pasa frente al sensor, para disparar, por ejemplo un solenoide u otro dispositivo que responda a impulsos. Genera una señal cuando comienza a pasar el blanco frente al sensor, independientemente de la longitud del mismo.
  26. 26. Sensado de Proximidad Inductivo Los sensores de proximidad inductivos son dispositivos de estado sólido diseñado para detectar objetos de metal. La naturaleza sin contacto de la tecnología junto con la ausencia de piezas móviles significa que con la instalación apropiada, los sensores de proximidad inductivos no están sujetos a daño o a desgaste mecánico. Además tienen una excelente performance en ambientes sucios, donde no son afectado s por contaminantes como polvo, grasa, aceite, u hollín en la cara sensible del sensor. Esto hace a la tecnología inductiva ideal para el uso en aplicaciones industriales.
  27. 27. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>Un sensor de proximidad inductivo funciona en base del principio del oscilador de la corriente de Foucault (ECKO). Los sensores de proximidad inductivos se diseñan para generar un campo electromagnético. Cuando un objeto de metal interfiere este campo, las corrientes superficiales, conocidas como corrientes de Foucault, se inducen en el objeto del metal. En estas corrientes de Foucault drenan energía del campo electromagnético dando por resultado una pérdida de energía el circuito del oscilador y, por lo tanto, una reducción en la amplitud de oscilación. El circuito de dispar o detecta este cambio y genera una señal de apagar o encender la salida. Cuando el objeto sale del área del campo electromagnético, el oscilador regeneró y el sensor vuelve a su estado normal. T í picamente, los sensores de proximidad inductivos se utilizan para la detección de posición de objetos de metal en trabajos automáticos, detección de las piezas de metal y la presencia de envases de metal para la industria de alimentación o bebida. </li></ul>
  28. 28. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>Un sensor de proximidad inductivo consiste en cuatro componentes básicos : </li></ul><ul><li>Bobina </li></ul><ul><li>Oscilador </li></ul><ul><li>Circuito de disparo </li></ul><ul><li>Circuito de salida </li></ul>Bobina La bobina genera un campo electromagnético con la energía eléctrica generada por el oscilador. Oscilador El oscilador provee la energía a la bobina. El circuito de Disparo Detecta cambios en la amplitud de la oscilación. La salida de estado sólido Cuando se detecta un cambio significativo en el campo electromagnético la salida de estado sólido provee una señal eléctrica para una interfase o un PLC. Esta señal indica la presencia o ausencia de un objeto de metal en el campo sensible.
  29. 29. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>La distancia de operación de un sensor inductivo está en función al diámetro de la bobina y si es enrasado o no enrasado. Hoy en día existen inductivos con rangos de sensado extendido. </li></ul>
  30. 30. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>Cada sensor inductivo tiene una construcción enrasada y una no enrasada . </li></ul>Los sensores blindados se pueden montar al ras en metal. Los sensores no blindados no pueden montarse al ras en metal.
  31. 31. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>El diámetro de la bobina también determina el espacio necesario entre dos sensores. Los sensores no enrasados deben mantener más distancia entre si que los enrasados ya que el campo electromagnético alcanza los laterales y la superposición de dos campos electromagnéticos dará falsas lecturas. </li></ul>d = diametro de la cara sensible del sensor Sn = Distancia nominal de sensado
  32. 32. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>La distancia nominal de sensado es una cantidad convencional utilizada para designar la distancia a la que un blanco standard acercándose a la cara del sensor causa un cambio en la señal de salida. </li></ul><ul><li>Un objeto standard es definido como un cuadrado de acero dulce de 1 mm. de espesor. Como tamaño se calcula el diámetro de la cara de sensor (d) como distancia de lado o tres veces la distancia de operación, cualquiera de las dos que sea mayor. </li></ul>
  33. 33. Sensado de Proximidad Inductivo <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><li>Las ventajas de los sensores inductivos son: </li></ul><ul><li>No se ve afectado por la humedad. </li></ul><ul><li>No se ve afectado por ambientes sucios o con polvos. </li></ul><ul><li>No depende de movimiento de partes (mantenimiento). </li></ul><ul><li>No lo afectan los colores. </li></ul><ul><li>Menos dependiente del tipo de superficie a sensar que otras tecnologías. </li></ul><ul><li>No tiene zonas ciegas. </li></ul><ul><li>Desventajas </li></ul><ul><li>Las precauciones de los sensores inductivos incluyen: </li></ul><ul><li>Sólo responde al sensado de objetos metálicos. </li></ul><ul><li>El rango de operación es más corto que el de otras tecnologías. </li></ul><ul><li>Puede ser afectado por campos electromagnéticos fuertes. </li></ul>
  34. 34. Sensado de Proximidad Inductivo Aplicaciones
  35. 35. Sensado de Proximidad Capacitivo La detección capacitiva es una tecnología sin contacto conveniente para detectar metales, no metales, sólidos, y líquidos, aunque es más adecuada para los objetos no metálicos, debido a sus características y a que los sensores de proximidad inductivos son más baratos para esa aplicación. En la mayoría de los usos con objetos metálicos, se prefiere la detección inductiva porque es una tecnología confiable y más accesible.
  36. 36. <ul><li>Los sensores de proximidad capacitivos son similares en tamaño, forma, y concepto a los sensores de proximidad inductivos. Sin embargo los sensores inductivos utilizan campos magnéticos inducidos para detectar objetos mientras que los sensores de proximidad capacitivos reaccionan a las alteraciones en un campo electroestático. La punta de prueba detrás de la cara del sensor es una placa de condensador. Cuando se aplica energía al sensor, se genera un campo electroestático que reacciona a los cambios en la capacitancia causada por la presencia de un objeto. Cuando el objeto está fuera del campo electrostático, el oscilador está inactivo. Cuando la capacitancia alcanza un umbral especificado, el oscilador se activa, accionando el circuito de salida para cambiar estados entre On y Off. </li></ul>Sensado de Proximidad Capacitivo
  37. 37. Sensado de Proximidad Capacitivo <ul><li>Un sensor de proximidad inductivo consiste en cuatro componentes básicos : </li></ul><ul><li>Placa capacitiva </li></ul><ul><li>Oscilador </li></ul><ul><li>Detector </li></ul><ul><li>Dispositivo de estado sólido de </li></ul><ul><li>conmutación de salida </li></ul><ul><li>Potenciómetro ajustable </li></ul>Placa capacitiva La placa capacitiva emite un campo electroestático que genera un acoplamiento capacitivo entre la cara sensible del sensor y el objeto que entra en el campo. Circuito detector El circuito detecta cambios en la amplitud de la oscilación. Salida de estado sólido Cuando se detecta un cambio suficiente en el campo electroestático la salida genera una señal. Esta señal indica la presencia de un objeto en el campo. Potenciómetro ajustable Girando el potenciómetro como las agujas del reloj se incrementa la sensibilidad y hacia el lado opuesto decrece.
  38. 38. Sensado de Proximidad Capacitivo Los materiales con valores más altos de la constante dieléctrica son más fáciles de detectar que aquellos con valores más bajos. Por ejemplo, el agua y el aire son extremos dieléctricos. Un sensor de proximidad capacitivo sería muy sensible al agua, con una constante dieléctrica de 80, que lo hace ideal para los usos tales como detección de nivel de líquidos. El mismo sensor, sin embargo, no sería sensible al aire, con una constante dieléctrica de 1. Otros objetos se encuentran dentro de la gama de sensibilidad, como madera mojada, con una constante dieléctrica entre 10 y 30, y la madera seca, entre 2 y 6. 2.5 Papel de diario 4 Cemento en polvo 3.5 – 4 Leche en polvo 3 Celuloide 4.4 – 7 Porcelana 1.000985 Dioxido de carbono 3 Poliestireno 2.3 Bencina 2.0 – 2.3 Polipropileno 3.6 Baquelita 2.3 Polietileno 50 – 80 Soluciones acuosas 2.8 – 8.1 Resina de Poliester 6.9 Anilina 5 Poliamidas 15-25 Amoníaco 3.6 – 3.7 Poliacetato 25.8 Alcohol 4 – 12 Resina de Fenol 1.000264 Aire 2.0 – 2.2 Petróleo 2.7 - 4.5 Resina acrílica 3.2 – 3.5 Plexiglás 19.5 Acetona k Material k Material
  39. 39. Sensado de Proximidad Capacitivo Los materiales con altas constantes dieléctricas se pueden detectar a través de las paredes de los envases hechos con los materiales con constantes dieléctricas más bajas. Un ejemplo es la detección del alcohol o de la harina a través de una pared de cristal. El alcohol sería detectado a través del cristal mientras que la harina no .
  40. 40. Sensado de Proximidad Capacitivo <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><li>Las ventajas de los sensores capacitivos son: </li></ul><ul><li>Detecta metales, no metales, líquidos y sólidos. </li></ul><ul><li>Puede “ver a través” de determinados materiales. </li></ul><ul><li>Larga vida, de estado sólido. </li></ul><ul><li>Gran variedad de tipos de montajes. </li></ul><ul><li>Desventajas </li></ul><ul><li>Las precauciones de los sensores capacitivos incluyen: </li></ul><ul><li>Gran variación de la distancia de operación de acuerdo al material a sensar. </li></ul><ul><li>Muy sensible al ambiente, se ve afectado por humedad. </li></ul><ul><li>Poco selectivo del objeto a detectar, es esencial controlar los elementos cercanos al sensor. </li></ul>
  41. 41. Sensado de Proximidad Capacitivo Aplicaciones <ul><li>Sensado de nivel de líquido </li></ul><ul><ul><li>Detectar a través de un cristal el nivel de líquido, por ejemplo de manteca en procesamiento de alimentos o tinta para impresoras. </li></ul></ul><ul><ul><li>Inserción en tubos sellados para industrias químicas. </li></ul></ul><ul><li>Líneas de llenado </li></ul><ul><ul><li>Llenado de botellas por ejemplo shampoo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Control de llenado total en packaging. </li></ul></ul><ul><ul><li>Chequeo de llenado total, por ejemplo cereal en cajas. </li></ul></ul><ul><li>Detección de partes plásticas </li></ul><ul><ul><li>Detección, por ejemplo de picos vertedores en empaques. </li></ul></ul><ul><ul><li>Materiales plásticos dentro de una tolva. </li></ul></ul><ul><li>Detección de pallets para logística y movimiento de materiales </li></ul><ul><li>Detección de productos con formas irregulares </li></ul><ul><ul><li>Objetos orientados aleatoriamente en una cinta transportadora </li></ul></ul><ul><ul><li>Objetos con texturas variadas. </li></ul></ul>
  42. 42. Los sensores ultrasónicos emiten un pulso ultrasónico que se refleja en el objeto que ingresa en el campo emisión. El sonido reflejado o “eco” es detectado por el sensor. La detección del sonido genera una señal de salida que puede ser usada por un actuador, un regulador, o una computadora. La señal de salida puede ser análoga o digital. La detección ultrasónica se basa en el principio de que el sonido tiene una velocidad relativamente constante. El tiempo necesario para que la onda llega al objeto y regrese al sensor es directamente proporcional a la distancia a la que se encuentra el objeto. En consecuencia los sensores ultrasónicos son muy utilizados para la medición de distancias como por ejemplo el control de nivel. Los sensores ultrasónicos son capaces de detectar la mayoría de los objetos; metales, no metales, opacos o claros, líquidos o sólidos, granulados; que tengan reflectividad acústica. Otra ventaja es que son menos afectados por la humedad que los sensores fotoeléctricos. Una contra de la tecnología de ultrasonido son los materiales que absorben el sonido, como paños, caucho, harinas, espumas. Esta característica los convierte en blancos pobres para la tecnología. Sensado de Proximidad Ultrasónico
  43. 43. Sensado de Proximidad Ultrasónico <ul><li>Un sensor ultrasónico tiene cuatro componentes básicos: </li></ul><ul><li>Transductor / Receptor </li></ul><ul><li>Comparador </li></ul><ul><li>Circuito detector </li></ul><ul><li>Salida de estado sólido </li></ul><ul><li>Transductor / Receptor </li></ul><ul><li>El transductor ultrasónico emite ondas desde la cara del sensor. El mismo transductor recibe el eco de esas ondas reflejadas en el objeto. </li></ul><ul><li>Comparados y Circuito detector </li></ul><ul><li>Cuando el sensor recibe el eco, el comparador calcula la distancia, comparando los tiempos de emisión y recepción con los de la velocidad del sonido. </li></ul><ul><li>Salida de estado sólido </li></ul><ul><li>La salida de estado sólido genera una señal eléctrica que puede ser interpretada por un PLC. La señal de sensores digitales indica la presencia o ausencia de un objeto en el campo sensible. La señal de un sensor análogo indica la distancia en ese momento del objeto a la cara del sensor. </li></ul>
  44. 44. Sensado de Proximidad Ultrasónico La gama de detección de un sensor ultrasónico es el área entre el mínimo y el máximo que detecta. Los sensores de proximidad ultrasónicos tienen un área inutilizable cerca de la cara del sensor. Si la onda ultrasónica sale del sensor, ataca el blanco, y regresa antes de que el sensor haya terminado su transmisión, el sensor no puede recibir el eco en forma precisa. Esta área inutilizable se conoce como zona ciega. El borde externo de la zona ciega es la distancia mínima a la que un objeto puede estar del sensor. El tamaño y el material del objeto determinan la distancia máxima en la cual el sensor es capaz de ver el objeto. Materiales que absorben el sonido como algodón, el caucho, etc. son más difíciles de detectar que los materiales acústico reflexivos, como el acero, plástico, o cristal. Si se pueden detectar es tos materiales absorbente puede n limitar la distancia máxima de detección.
  45. 45. Sensado de Proximidad Ultrasónico El espacio entre sensores es determinado por el ángulo de onda. Los sensores deben ser ubicados de tal forma que no interfieran el uno con el otro. Cuando se utiliza más de un sensor las siguientes medidas se pueden utilizar como guía:
  46. 46. Sensado de Proximidad Ultrasónico Generalmente, los sensores de proximidad ultrasónicos están menos afectados pos las características de la superficie del objeto que los sensores fotoeléctricos difusos. Sin embargo, requieren que la cara del objeto a detectar este dentro de los 3º de la superficie. La temperatura de la superficie a detectar también puede influir en el rango de sensado. El calor irradiado de los objetos a alta temperatura distorsiona la onda sonora y provoca una reducción en el rango de sensado y/o lecturas incorrectas.
  47. 47. Sensado de Proximidad Ultrasónico <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><li>Los sensores ultrasónicos logran sensar objetos grandes hasta a 8 o mas metros de distancia. </li></ul><ul><li>La respuesta de un sensor ultrasónico no es dependiente del color o la reflectividad óptica de la superficie del objeto. Para un ultrasónico es lo mismo un plato de vidiro transparente, un plato cerámico o uno de aluminio. </li></ul><ul><li>Los sensores ultrasónicos con salida digital (ON/OFF) tienen excelente precisión y repetibilidad. </li></ul><ul><li>Es posible ignorar objetos del fondo, incluso en distancias de medición largas ya que la histéresis es relativamente baja. </li></ul><ul><li>La respuesta de sensores análogos es proporcional a la distancia. Esto combinado con una correcta indicación hace a esta tecnología ideal para el monitoreo de nivel. </li></ul>
  48. 48. Sensado de Proximidad Ultrasónico <ul><li>Desventajas </li></ul><ul><li>Los sensores ultrasónicos deben “ver” una superficie en forma perpendicular para recibir un eco. Además según el tipo de sensor debe tener una superficie mínima para funcionar correctamente. </li></ul><ul><li>Si bien los sensores ultrasónicos exhiben muy buena inmunidad al ruido ambiente se ve distorsionado su funcionamiento con ruidos muy altos como los compresores o determinado tipo de valvulas. </li></ul><ul><li>Esta tecnología requiere un tiempo para que el sensor deje de emitir el sonido antes de comenzar a recibir el eco. Como resultado de esto el tiempo de respuesta es más bajo que el de otras tecnologías en aprox. 0.1 segundo. </li></ul><ul><li>Tienen una distancia mínima de sensado. </li></ul><ul><li>Cambios en en el ambiente como temperatura, humedad, presión y partículas en el aire afectan la respuesta ultrasónica. </li></ul><ul><li>Los materiales absorbentes de sonido son más difíciles de sensar, sobre todo en distancias más largas. </li></ul>
  49. 49. Medición de distancia, Medición de altura, Posicionadora de piezas. Control de nivel en tanques (Granulados / Líquidos) Presencia / Ausencia de partes, Detección de piezas de vidrio o transparentes. Sensado de Proximidad Ultrasónico
  50. 50. Sensado Fotoeléctrico Todos los sensores fotoeléctricos operan sensando un cambio en la cantidad de luz recibida en un detector. El cambio en el registro de luz le permite al sensor detectar la presencia o ausencia de un objeto, su tamaño, color, forma, opacidad, reflectividad o transparencia. Los sensores fotoeléctricos proveen una detección precisa sin contacto físico. <ul><li>Fuente de luz (LED) </li></ul><ul><li>Detector o Receptor de luz </li></ul><ul><li>Lentes </li></ul><ul><li>Circuito lógico </li></ul><ul><li>Salida </li></ul><ul><li>Emiten luz con una onda constante </li></ul><ul><li>Diámetro del haz muy chico </li></ul><ul><li>Rango de sensado largo </li></ul><ul><li>Calor </li></ul><ul><li>VARIABLE: Emisión de luz y Reflectividad de los objetos. </li></ul>
  51. 51. Sensado Fotoeléctrico Los sensores fotoeléctricos pueden ser alojados en unidades separadas o en la misma unidad . Detección Directa Detección con espejo (cinta) Detección por oposición E / R E / R E R
  52. 52. Lentes Los LEDs generalmente emiten luz y los foto detectores son sensibles en un área amplia. Los lentes se utilizan para angostar ese área o darle una determinada forma. Al angostarse el área el alcance del LED o del foto detector aumenta. Como resultado: los lentes sirven para aumentar la distancia de sensado de los sensores. El ángulo de emisión que se logra utilizando un lente y un LED es, generalmente cónico. En la mayoría de los sensores el área del cono se incrementa con la distancia. Los emisores láser son angostos y paralelos. En el caso de esta tecnología el emisor láser sólo tiende a divergir en el límite de su máxima distancia de detección. Sensado Fotoeléctrico Patrones de los rayos
  53. 53. <ul><li>Distancia máxima de sensado </li></ul><ul><li>Del sensor al reflector en retroreflectivos y polarizados retroreflectivos. </li></ul><ul><li>Del sensor al objeto en todos los sensores de detección directa. </li></ul><ul><li>Del emisor al receptor en sensores de barrera o por oposición. </li></ul><ul><li>Distancia mínima de sensado </li></ul><ul><li>Muchos retroreflectivos, retroreflectivos polarizados y difusos tienen una pequeña “zona ciega” cercana al sensor. Los espejos, las cintas reflectivas o los objetos a detectar deben estar ubicados fuera de este área para una operación correcta del sensor. Margen </li></ul><ul><li>El Margen (también conocido como exceso de ganancia) es un concepto muy importante de entender cuando nos referimos a sensores fotoeléctricos. Se puede minimizar el mantenimiento a esta tecnología obteniendo el mejor nivel de margen para la aplicación: </li></ul>Sensado Fotoeléctrico
  54. 54. Sensado Fotoeléctrico Por oposición En este tipo de sensado, la fuente de luz y el receptor están alojados en carcazas separadas. Las dos unidades son colocadas enfrentándose para que la luz del emisor llegue al receptor. El haz entre los dos dispositivos debe ser interrumpido para que actúe la salida. El haz efectivo entre sensores es equivalente al diámetro del lente del emisor y el receptor. <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><li>Las ventajas del sensado por oposición son: </li></ul><ul><li>Son muy apropiados para el conteo preciso de piezas. </li></ul><ul><li>Descarta la variable de la reflectividad de superficies o su color </li></ul><ul><li>Ofrece el margen más alto </li></ul><ul><li>Ofrece menores costos de mantenimiento al desempeñarse bien en ambientes sucios. </li></ul><ul><li>Si se utilizan fibras ópticas por oposición es ideal para el posicionamiento de piezas pequeñas </li></ul><ul><li>Detección de sólidos opacos dentro de envases traslucidos o transparentes. </li></ul><ul><li>Un uso específico es la detección de superficies basado en la detección especular. Desventajas </li></ul><ul><li>Cuando se utilizan en rangos cortos, y teniendo un margen alto esta tecnología puede “ver a traves” de materiales opacos (papel, tela, algún plástico). Esto se soluciona con la tecnología TEACH-IN, con atenuadores mecánicos (filtros, diafragmas) o con ajustes de sensibilidad(trimmers). </li></ul><ul><li>Los objetos pequeños que no interrumpen, al menos el 50% del campo efectivo pueden tener errores en la detección. Se soluciona con diafragmas o con fibras ópticas. </li></ul><ul><li>Será difícil detectar objetos translucidos o transparentes. </li></ul>
  55. 55. Sensado Fotoeléctrico Aplicaciones por oposición
  56. 56. Sensado Fotoeléctrico Retroreflectivos Son los modos más comunes de sensar. Un retroreflectivo contiene al emisor y al receptor en la misma carcaza. La luz emitida es devuelta por un espejo catadrióptico o una banda reflectiva y detectada por el receptor. Un objeto se detecta cuando se corta el haz de luz. Retroreflectivo polarizado Estos sensores contienen filtros polarizados que orientan la luz hacia un solo plano. Estos filtros están perpendiculares o a 90° de fase uno de otro. El haz de luz se polariza cuando es emitido, cuando la luz es devuelta por un objeto permanece polarizada, mientras que si lo que refleja es un espejo la luz volverá despolarizada. El receptor sólo detecta luz despolarizada. De esta manera el receptor no puede “ver” la luz reflejada de los objetos.
  57. 57. Sensado Fotoeléctrico <ul><li>Ventajas Retroreflectivos </li></ul><ul><li>Cuando el cableado en ambos lados es dificultoso siempre se recomienda utilizar esta tecnología. Siempre y cuando se pueda colocar un espejo. </li></ul><ul><li>Tener la posibilidad de trabajar con polarizados abre un amplio espectro de aplicaciones. </li></ul><ul><li>Los polarizados permiten evitar los objetos brillantes (según aplicación) </li></ul><ul><li>Es una de las formas más populares de sensar. </li></ul><ul><li>Desventajas Retroreflectivos </li></ul><ul><li>Menor distancia de sensado </li></ul><ul><li>Los polarizados tienen 30%-40% menos distancia de detección, por características del emisor y la pérdida en el filtro. </li></ul><ul><li>Es difícil crear un haz angosto, lo que dificulta el uso para posicionamiento. </li></ul><ul><li>Aplicaciones </li></ul>
  58. 58. Sensado Fotoeléctrico Detección directa Cuando trabajamos por oposición o con espejo creamos un haz entre el emisor y el receptor o entre el emisor y el espejo. Para ambos es necesario tener acceso a ambos lados. Esto, a veces, es complicado o hasta imposible, para estas aplicaciones es necesario detectar el reflejo directo del objeto. La superficie del objeto refleja hacia muchos ángulos y una pequeña porción de luz llega al receptor. Este método es conocido como difuso. Supresión de fondo Para determinadas aplicaciones la supresión de fondo obtiene mejores resultados que la detección directa normal. Esta tecnología permite ignorar un fondo reflectivo incluso muy cercano a un objeto oscuro. Evidentemente estos sensores son más complejos y, por ende más caros. Lo que hacen estos sensores es detectar ambos, tanto el fondo como el objeto. Las dos señales son comparadas. Si el objeto es localizado entre el plano de foco y el receptor el haz caerá en el receptor R1. Si el objeto es colocado fuera del plano será recibida la señal por R2. La señal R2 es suprimida electrónicamente. P O <ul><li>Foco Fijo </li></ul><ul><li>En un sensor de foco fijo, el haz y el área de detección están enfocados a un punto muy preciso. El sensor es muy sensible en ese punto y muy poco sensible atrás y delante de ese punto. Este tipo de sensores tiene tres aplicaciones típicas: </li></ul><ul><li>Detección confiable y precisa de objetos pequeños. </li></ul><ul><li>Detección a una distancia dada. </li></ul><ul><li>Detección de marcas de color. </li></ul>
  59. 59. Sensado Fotoeléctrico <ul><li>Ventajas y Aplicaciones </li></ul><ul><li>Directo </li></ul><ul><li>Aplicaciones donde la distancia del sensor al objeto es desde pocos milímetros a unos pocos metros y donde no es práctico utilizar sensores por oposición o retroreflectivos. </li></ul><ul><li>Aplicaciones donde se requiere sensibilidad con diferentes superficies. </li></ul><ul><li>Supresión de fondo </li></ul><ul><li>Detección precisa aún con fondos más brillantes que los objetos. </li></ul><ul><li>Detectar objetos directamente sobre superficies reflectivas. </li></ul><ul><li>De Foco fijo </li></ul><ul><li>Tiene el punto de detección bien especificado. Es una muy buena segunda opción (1º por oposición) para el sensado de posición. </li></ul><ul><li>Detección de partes muy pequeñas. </li></ul><ul><li>Se logra enfocar exactamente porque el punto es visible. </li></ul><ul><li>Detección de marcas de color. </li></ul>
  60. 60. Sensado Fotoeléctrico Fibras ópticas Los sensores para fibras ópticas permiten el acoplamiento de cables ópticos. La luz emitida por el emisor se transmite por la fibra y emerge en la punta. El haz reflectado también vuelve al sensor mediante una fibra. Se utilizan en espacios donde físicamente no entra otro fotoeléctrico. Se puede utilizar en ambientes de alta temperatura o donde hay vibraciones y/o movimiento. También se utilizan para detectar objetos muy pequeños. Pueden ser configurados para trabajar por oposición o en forma directa. Los cables de fibra óptica de vidrio contienen múltiples filamentos de fibra de vidrio ultrafina que están unidas en una funda flexible. Soportan mayores temperaturas, con fundas de acero inoxidable hasta 260°C. La mayoría de estas fibras se ofrecen recubiertas de PVC o de una funda de acero inobidable flexible. Los de PVC son más económicos, los de acero inoxidable más durables y soportan altas temperaturas. Los cables de fibra óptica plásticos son generalmente de un solo filamento de acrílico. Son más económicos. Son indicadas para utilizar en aplicaciones con continuo movimiento.
  61. 61. <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><li>Habilidad para tolerar condiciones ambiente muy críticas con la electrónica separada. </li></ul><ul><li>Excelente para toda aplicación con objetos muy pequeños. </li></ul><ul><li>Fácil de montar en áreas de acceso restringido. </li></ul><ul><li>Existen puntas dobladas, metálicas, plásticas, y de distinta configuración para cada aplicación. </li></ul><ul><li>Desventajas </li></ul><ul><li>Las fibras plásticas funcionan mejor con luz roja visible. </li></ul><ul><li>Las fibras de vidrio pueden dañarse con los movimientos frecuentes o constantes. </li></ul><ul><li>Tienen una distancia de sensado limitada. </li></ul><ul><li>Se ven muy afectadas por la contaminación ambiente. </li></ul><ul><li>Aplicaciones </li></ul>Sensado Fotoeléctrico
  62. 62. REPASO DE LOS SENSORES Accesorios Reflectividad Emisión de luz Fotoeléctricos Absorción sonora Pulso ultrasónico Ultrasónicos Constante dieléctrica Campo electroestático Capacitivos Metales - Distancia Campo electromagnético Inductivos Principal limitante Método Análisis Tecnología
  63. 63. Por favor complete nuestra encuesta
  64. 64. IEC – Comisión de electrónica internacional - Seguridad <ul><li>En la publicación de IEC Nro. 529 se definen los grados de protección respecto a: </li></ul><ul><li>Personas </li></ul><ul><li>Equipamiento </li></ul><ul><li>Ingreso de agua </li></ul><ul><li>No se incluye: </li></ul><ul><li>Protección por riesgo de explosión </li></ul><ul><li>Protección ambiental </li></ul><ul><li>El grado de protección se indica con dos letras (IP) y dos números. </li></ul>
  65. 65. IEC – Comisión de electrónica internacional - Seguridad <ul><li>El primer numeral indica conformidad con las siguientes pruebas realizadas: </li></ul>Todo el diámetro de una esfera de acero de 2.5 mm. no debe pasar por ninguna apertura. IP3_ Es satisfactorio si no se manifiesta depósito de polvo dentro del equipo despues del testeo IP6_ Todo el diámetro de una esfera rígida de 12.5 mm. no debe pasar por ninguna apertura. IP2_ Se introduce en una cámara con polvos y talcos en suspensión en el aire no debe interferir en su operación IP5_ Todo el diámetro de una esfera rígida de 50 mm. no debe pasar por ninguna apertura. IP1_ Todo el diámetro de una esfera de acero de 1 mm. no debe pasar por ninguna apertura. IP4_ No se precisan testeos IP0_
  66. 66. IEC – Comisión de electrónica internacional - Seguridad <ul><li>El segundo numeral indica conformidad con las siguientes pruebas realizadas: </li></ul>Las condiciones son adaptadas con el cliente pero deben ser superiores a IP_7 IP_8 Se introduce al equipo en agua por 30 minutos 1000 mm. debajo de la superficie. IP_7 Se lo somete a un srpay de agua en un arco de 60 grados. IP_3 Se lo somete a un spray de agua por todos lados de 100 litros/min. IP_6 Se dejan caer gotas durante 10 minutos y no debe modificar la operación. Se dejan caer 3mm./min. El equipo esta inclinado 15 grados. IP_2 Se lo somete a un spray de agua por todos lados de 12.5 litros/min. IP_5 Se dejan caer gotas durante 10 minutos y no debe modificar la operación. Se dejan caer 1mm./min. IP_1 Se lo somete a un spray de agua en un arco de 180 grados. IP_4 No se precisan testeos IP_0
  67. 67. Muchas Gracias por contestar la encuesta ...y como lo conecto?? Se puede poner...?? ? ?
  68. 68. <ul><li>Para cualquier consulta, estamos a su disposición </li></ul>www.silge.com.ar ¡Muchas Gracias! Por su amable atención

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