Trabajo sobre sensores de proximidad para uso industrial

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Trabajo expuesto en 4º de ingeniería mecánica, asignatura de automática. Si lo descargas se ve mejor, además de alguna diapositiva de más que explica algún término que aparece en color. Un saludo

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Trabajo sobre sensores de proximidad para uso industrial

  1. 1. Índice                     3. Objeto 4. Cronología 5. Definición de sensor 6. Sensor capacitivo 7. Aplicaciones sensor capacitivo 8. Ventajas e inconvenientes sensor capacitivo 9. Sensor inductivo 10. Sensor inductivo y aplicaciones 11. Sensor fin de carrera 12. Esquema sensor fin de carrera 13. Sensor infrarrojo 14. Aplicaciones sensor infrarrojo 15. Sensor infrarrojo de barrera 16. Sensor infrarrojo Reflex 17. Sensor infrarrojo Autorreflex 18. Ejemplo Autorreflex 19. Sensor ultrasónico de proximidad 20. Usos del sensor ultrasónico de proximidad 21. Sensor de proximidad magnético 22. Aplicaciones del sensor de proximidad magnético
  2. 2. Objeto • El objeto es estudiar sensores de proximidad, precios, características de trabajo de los mismos, modelos etc. • El alcance será puramente comercial, ya que en la práctica no vamos a diseñar un sensor nuevo para una aplicación determinada por norma general.
  3. 3. Historia de los sensores de proximidad 1879 Edwin Herbert Hall, ejemplo actual los lectores de tarjetas magnéticas. 1919 El Theremin, nació con los investigadores soviéticos que estudiaban sensores de proximidad. 1964 La alemana Klaschka GmbH & Co.KG fundada en el año 1964. La empresa vende un amplio rango de sensores. 1973 La italiana Selet desenvuelve una gama de sensores de proximidad, inductivos, también fotoeléctricos y capacitivos. 2007 Sensor óptico de proximidad para evitar accidentes a poca velocidad. Continental Automotive Systems (USA) 2009 Industry Automation de Siemens crea una nueva generación de detectores ultrasónicos de proximidad Simatic PXS
  4. 4. Definición de sensor • • Un sensor transforma magnitudes químicas o físicas en unidades de medida eléctrica. Las variables pueden ser de temperatura, aceleración, intensidad luminosa, distancia, inclinación (acelerómetros), desplazamientos, presión, PH, fuerzas, torsión, humedad, proximidad, etc. Los sensores son un tipo de transductor. Dispositivos capaces de transformar variables físicas en otra diferente. Los sensores pues, se caracterizan en que se usan para medir la variable transformada, dando como resultado una tensión eléctrica, lo que implica su fácil manejo. Bombilla led con sensor de luz  Estructura de un transductor
  5. 5. Sensor capacitivo Los sensores capacitivos detectan tanto objetos metálicos como no metálicos, miden el cambio de capacitancia, dependiendo de la constante dieléctrica del material a detectar, masa, tamaño, y distancia al objeto a detectar. Podemos encontrarlos desde 10-35V hasta en DC 20 a 250V según fabricante. -Ceiisa 0.05 - 60 mm -Directindustry -Priisa -Pepperl+Fuchs -Turck -Festo 11,49 € hasta 300-400€
  6. 6. Aplicación Pantallas táctiles capacitivas, capta una pequeña diferencia de potencial que hay entre las membranas de los dedos que están eléctricamente polarizados. Los siguientes se usan para funciones de contaje, controles de nivel de líquidos o sólidos: Sensores de nivel (líquidos, metales, granulados, aislantes..) Un filtro de camión, sensor de nivel de combustible, refrigerante.. etc. Cuando el objeto pasa por el campo eléctrico que existen entre las placas del sensor, varían el potencial dieléctrico, variando la capacitancia o la capacidad eléctrica. Sensor de posición Condensador eléctrico variable, con una placa móvil, puede tener diferente superficie efectiva de marcaje entre las dos placas. Cuando se detecta la variación del valor de la capacitancia de las placas, “sitúa” la carga o la posición. Sensor de humedad Igual que el sensor de nivel. El dieléctrico es el aire y cambia su potencial con referencia a la humedad del medio ambiente.
  7. 7. Ventajas e Inconvenientes sensores capacitivos Detectan sin necesidad de contacto físico, detectando también materiales distintos del metal. Se pueden emplear en entornos industriales para detectar materiales granulados o polvorientos. Su vida útil es independiente al número de objetos detectados que realice y aguanta bien las cadencias de funcionamiento elevadas . Inconvenientes: primero el alcance , hasta 60mm , igual que los inductivos. Segundo: depende de la masa a detectar , si se quiere realizar una detección de cualquier tipo de objeto este sensor no sirve, puesto que depende de la constante eléctrica . Al instalarlo se debe ajustar la sensibilidad mediante un potenciómetro para que se adapte al material a medir, por ejemplo para materiales de constante dieléctrica débil como el papel, cartón o vidrio se tiene que aumentar la sensibilidad, y en caso de tener hay que reducir la sensibilidad, por ejemplo con objetos metálicos o líquidos por tener una constante dieléctrica fuerte .
  8. 8. Sensor inductivo Trabajan generando un campo magnético, detectan las pérdidas de corriente de dicho campo cuando se introducen en el, objetos de detección metálicos. El sensor se compone de una bobina con núcleo de ferrita, oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida.
  9. 9. Sensor inductivo -Sick Desde 8€ hasta 70-80 € -Festo De 0,5 a 60 mm -Grupoimex -Pepperl-fuchs -Omron ( Omron datasheet) Principal aplicación: detección de objetos metálicos (Industria), permite contaje, análisis y posición de objetos metálicos sin contacto (Industria alimentaria). También pueden contar dientes de engranajes y determinar el sentido de giro de estos.
  10. 10. Sensor fin de carrera Se colocan al final del recorrido de un elemento móvil. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados. ( ABB, RS<20€, Ibericadeautomatismos, Eaton). Desde 1,8€ hasta 30€. Son de fácil instalación, insensible a estados transitorios( todo o nada), robustos, puede trabajar a tensiones elevadas y es inmune a la electricidad estática ya que no tiene imanes. Los inconvenientes son los rebotes al contactar, que dependen de la fuerza de actuación y su velocidad de detección. Voltajes Industriales 12-24V en DC 120-240V en AC
  11. 11. Esquema fin de carrera 1 – Resorte 2 – Soporte 3 – Leva de accionamiento 4 – Eje 5 – Resorte de copa 6 – Resorte de presión 7 – Contaco móvil
  12. 12. Sensor infrarrojo Es capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja que desprenden los cuerpos en su campo de visión . Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiación, invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos,ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible. Algunos modulan la señal infrarroja para no confundirla con la luz ambiental. Pasivos – fototransistor Activos – emisor (led infrarrojo) y receptor (fototransistor)
  13. 13. Algunas Aplicaciones -Seguridad Aérea. Debido a su bajo consumo de energía los sistemas infrarrojos de monitorización de campo, tanto fijos como portátiles, estan sustituyendo cada vez más a los sistemas refrigerados. -Biociencias en estudio como métodos de diagnóstico no invasivas, reconocimiento de músculos o mamas. Termómetro remoto. -Automovilismo. Los encontramos en seguridad y confort, monitorización de tráfico y carreteras, sistemas antiniebla, park assist, detección de los ocupantes sentados para la activación de airbags inteligentes y mejoras de la visión del conductor, control de temperatura del habitáculo y monitorización de la calidad del aire. -Productos de consumo. Medición de temperatura de componentes electrónicos -Domésticos en electrodomésticos, climatizadores. - Industria de minería, madera, papel, cristal, plástico, alimentaria e industria en general.
  14. 14. Sensor infrarrojo de barrera Tipo emisor-receptor, lo forman dos partes separadas, una emite un haz de luz infrarrojo o láser, otra la recibe. El corte del haz crea una señal todo o nada que transmite la variable. No detectan objetos transparentes. Hasta 100m o más dependiendo fabricante.12-24V DC 120-240V AC 39-200€ Tienen un margen de ganancia muy amplio así que trabajan bien en entornos contaminados con polvo o humo (intemperie) Pepperl-fuchs Directindustry
  15. 15. Sensor infrarrojo Réflex: Emisor y receptor se encuentran en la misma carcasa. El led emite el haz de luz y rebota en un catadióptrico que envía la señal infrarroja de vuelta y es captada por el fototransistor. La luz ambiente puede modificar la lectura asique es necesario un filtrado posterior en términos de longitud de onda (es recomendado trabajar en ambientes de luz controlados). Los objetos detectados pueden rebotar la luz infrarroja y dar una mala lectura, se tiene que tener en cuenta pues el objeto a detectar. Pueden detectar distancias largas con facilidad, 5 m o más dependiendo del fabricante. Desde 3€ en internet. 15-30V DC 120-240 AC Telemechanic Osiris(Lab) 28 - 80€, Sick 35 – 190€
  16. 16. Sensor de proximidad infrarrojo Autorreflex La luz infrarroja se emite en línea recta; cuando choca contra un objeto rebota y vuelve al receptor incorporado en el mismo, recibiendo la señal. Los objetos de color negro absorven la luz haciéndose no detectables. Hasta 100 m. 12 – 24 V en DC, 24 – 240 V en AC. SM912C de10 a 30V DC, Banner, hasta 38mm.
  17. 17. Ejemplo de autorreflex: • 70 $ aprox. en Amazon.com • 10 to 30V para operar en DC • 450mm de alcance Banner QS18VP6D (Lab)
  18. 18. Sensor Ultrasónico de proximidad Envía un sonido y mide el tiempo que tarda en recibir su eco. Libres de roces. Trabajan solamente en el aire. Hasta 8 m. Pueden detectar formas, superficies, colores, materiales, polvo, líquido o sólido, objetos frágiles, también distancias, mientras el objeto a detectar sea deflector de sonido. Definen el campo de detección con una función de aprendizaje con una precisión de 6mm. El único inconveniente son las falsas alarmas y las zonas ciegas. Sistemas de parking, 1,45€ hasta 40€. Banner, Pepperlfuchs, Microsonic. Tipo murciélago
  19. 19. Reconocimiento de personas Medición de anchura y altura Medición de nivel de llenado Para posicionamiento de brazos robot Control de caja llena - vacía Control de rotura de hilo Control de calidad Control de diámetro en extrusora Detección de nivel de pila Usos
  20. 20. Sensores de proximidad Magnéticos Pueden tomar grandes distancias de conmutación con tamaños de sensor muy pequeños. Puede trabajar a altas temperaturas, con polvo, vibraciones, detectar a través de paredes. Park assist son vendidos como sensores electromagnéticos. Detectan imanes, elementos ferromagnéticos, campos magnéticos que producen corriente eléctrica hasta 120mm según fabricante. Como sensores de nivel son compatibles con casi todo tipo de líquidos (aceites, sulfúricos, sosa… salvo con ácidos duros (cloruro de metileno..)(Interruptor Reed). De 1,5€ a 280€. Ifm, Schmersal. Según fabricante Sick Máx 100V en DC Máx 300V en AC
  21. 21. Aplicaciones (calefacción, máquinas de vending, equipo médico..)
  22. 22. Documentacion Banner  http://www.bannerengineering.com Pepperl-fuchs  http://www.pepperl-fuchs.es/spain/es/index.htm Abb  http://new.abb.com/es Microsonic  http://www.microsonic.de/es.htm Sick  http://www.sick.com/es/es-es/home/Pages/Homepage1.aspx Ifm  http://www.ifm.com/ Schmersal  http://www.schmersal.es/cms6/opencms/html/es/ Schneider electric  http://www.schneider-electric.com/site/home/index.cfm/es/ Directindustry  http://www.directindustry.es/ Klaschka  http://www.klaschka.com/ Selet  http://www.selet.it/eng/default.asp Siemens  http://www.automation.siemens.com/mcms/automation/es/sensorsystems/pages/default.aspx Rs  http://es.rs-online.com/web/ Ibericadeautomatismos  http://www.ibericadeautomatismos.com/pub/ibc/asp/ ibc__atm.asp Eaton  http://www.eaton.com.pa Índice

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