Tipos de sensores para un sistema automatizado (página 2)

Linealidad: la falta de linealidad se mide por la máxima desviación entre la respuesta real y la característica puramente lineal, referida al fondo de escala.

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS Sensibilidad: indica la mayor o menor variación de la salida por unidad de la magnitud de entrada.

Hay que tener en cuenta que la sensibilidad será variable en transductores no lineales. Ruido: es cualquier perturbación aleatoria del propio transductor o del sistema de medida que produce una desviación de la salida con respecto al valor teórico. Histéresis: se dice que un transductor presenta histéresis cuando, a igualdad de la magnitud de entrada, la salida depende de si dicha entrada se alcanzó con aumentos en sentido creciente o en sentido decreciente.

CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS Velocidad de respuesta: mide la capacidad de un transductor para que la señal de salida siga sin retraso las variaciones de la señal de entrada. Normalmente se analiza cual es la salida ante una entrada escalón y de ahí se obtienen los siguientes parámetros.

CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS Tiempo de retardo: es el tiempo transcurrido desde la aplicación del escalón de entrada hasta que la salida alcanza el 10% de su valor permanente. Tiempo de subida: es el tiempo transcurrido desde que la salida alcanza el 10% de su valor permanente hasta que llega por primera vez a la 90% de dicho valor. Tiempo de establecimiento al 99%: es el tiempo transcurrido desde la aplicación de un escalón de entrada hasta que la respuesta alcanza el régimen permanente, con una tolerancia del ±1%. Constante de tiempo: para un transductor con respuesta de primer orden (una sola constante de tiempo dominante) se puede determinar la constante de tiempo a base de medir el tiempo empleado para que la salida alcance el 63% de su valor de régimen permanente, cuando a la entrada se le aplica un cambio en escalón.

CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS Respuesta frecuencial: es la relación entre la sensibilidad y la frecuencia cuando la entrada es una excitación senoidal. Se suele indicar gráficamente mediante un grafico de Bode.

Estabilidad y derivas: indican la desviación de salida del sensor al variar ciertos parámetros exteriores distintos del que se pretende medir, tales como condiciones ambientales, alimentación, u otras perturbaciones.

GRADO DE PROTECCION IP El Grado de protección IP hace referencia al estándar norteamericano ANSI/IEC 60529-2004 (Degrees of Protection) y se emplea en equipamiento eléctrico y/o electrónico para clasificar los diferentes grados de protección de las carcasas o contenedores de este equipamiento. Primer dígito

GRADO DE PROTECCION IP Segundo dígito

CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS Una vez conocidas las características generales, pasaremos a estudiar las características específicas de los sensores más utilizados en la automatización industrial. El objetivo de este estudio es aprender de forma práctica y aplicada las características más importantes de cada sensor. Debido a la gran cantidad de sensores existentes nos centraremos en los más utilizados en los automatismos industriales.

Una de las principales informaciones que es necesario extraer de un proceso determinado es la presencia o ausencia de un objeto, al paso por un punto determinado. la cercanía a una región de importancia. el contaje de número de piezas que pasan. el verificar la completitud de un lote de elementos. etc. Se trata de sensores de posición todo o nada que entregan una señal binaria que informa de si hay un objeto o no frente al detector. La salida suele ser a base de interruptor estático (transistor, tiristor o triac), pudiendo actuar como interruptores de CC o de CA. Algunos pueden dar una salida analógica proporcional a la distancia, es decir, miden la distancia al objeto que se quiere detectar.

Los interruptores pueden ser Normalmente Abiertos (NA) o Normalmente Cerrados (NC) lo que nos dice cuál es el estado normal del interruptor en ausencia del objeto a detectar. Hay que tener en cuenta que los interruptores tienen una caída de tensión residual en el estado cerrado y una corriente de fugas en el estado abierto. Esto puede dar problemas cuando se conectan a un autómata, sobre todo, una alta corriente de fugas puede dar problemas de interpretación de nivel alto de entrada.

Se pueden realizar diferentes clasificaciones en función de las distintas características.

Según el tipo de captador se distinguen en: Detectores inductivos. Detectores capacitivos. Detectores ópticos. Detectores ultrasónicos.

Detectores de CC. Son detectores cuya salida suele ser un transistor PNP o NPN. Según el tipo de salida: Detectores de CA. Son detectores cuya salida es un interruptor estático de CA a base de tiristores o triacs.

Detectores Namur. Detectores de tipo inductivo, previstos para funcionamiento en atmósferas explosivas, según recomendaciones NAMUR (DIN 19.234). Son detectores de dos hilos que absorben una intensidad alta o baja dependiendo de la presencia o no del objeto detectado. Detectores con salida analógica. Los detectores con salida analógica dan una corriente proporcional a la distancia entre el cabezal detector y el objeto a detectar. La conexión suele ser a dos hilos y permite detectar un rango de distancias limitado. Únicamente los de tipo óptico y ultrasónico pueden detectar distancias considerables con una resolución aceptable.

Según el tipo de conexión: Conexión a tres hilos. Ésta es la más frecuente para los detectores de CC con salida por transistor. Se tiene un hilo común para alimentación y carga y los otros dos son diferenciados uno para la alimentación y otro para la carga. El hilo común debe conectarse al terminal negativo de la alimentación para transistores PNP (operación como suministro de corriente – sourcing)

y al terminal positivo para los de tipo NPN (operación como drenado de corriente – sinking).

Conexión a cuatro o cinco hilos. Se suelen emplear para detectores de CC. Emplean dos hilos para la alimentación, y otros dos (o tres, en montaje conmutado) corresponden al contacto de salida para control de la carga.

En este caso tenemos un sensor con dos salidas complementarias, es decir que si una está abierta, la otra estará cerrada y viceversa.

Conexión a dos hilos. El sensor se conecta en serie con la carga, como si se tratara de un interruptor electromecánico. Esta conexión es habitual para los detectores de CA.

SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Sirven para detectar la proximidad de piezas metálicas en un rango de distancias del orden de milímetros. Aunque hay en el mercado algunos dispositivos de 2 hilos de corriente directa (DC), los modelos de sensores inductivos típicamente son de 3 o 4 hilos los cuales requieren una fuente de poder separada. Esquema interno: A nivel de bloques están formados por un circuito oscilador L-C con alta frecuencia de resonancia, una bobina construida sobre un núcleo de ferrita abierto en forma de “pot-core” (el flujo se cierra en la parte frontal a través de la zona sensible), un detector de amplitud y un interruptor.

SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Principio de funcionamiento: Cuando un objetivo metálico entra al campo, circulan corrientes de Eddy dentro del objetivo.

Esto altera la reluctancia del circuito magnético, atenúa el circuito oscilante y hace variar la amplitud de oscilación. La detección de dicha amplitud permite obtener una señal de salida todo-nada.

SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Principio de funcionamiento: El punto en el que un detector de proximidad reconoce un objetivo entrante es el punto de operación y el punto en el que un objetivo saliendo hace que el dispositivo conmute a su estado normal es el punto de desarme. El área entre esos dos puntos es la zona de histéresis.

SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Sensores blindados y no blindados:

Las bobinas enrolladas al núcleo de Ferrita pueden ser blindadas o no blindadas.

En los blindados se coloca alrededor del núcleo un anillo metálico para restringir la radiación lateral del campo. Estos sensores pueden ser conectados al ras.

SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Sensores blindados y no blindados:

En los no blindados no existe el anillo metálico que restringe la radiación. En este caso la conexión no se puede hacer al ras, hay que dejar una zona libre tal y como se indica en la siguiente figura. Normalmente este tipo de sensores tienen una distancia de detección mayor.