Este documento trata sobre los sensores binarios, incluyendo sensores de final de carrera, sensores de proximidad, presostatos, sensores de nivel y termostatos. Explica que los sensores binarios convierten una magnitud física en una señal binaria, generalmente eléctrica con estados de encendido y apagado. Luego describe cada tipo de sensor binario mencionado y sus usos comunes.

1. Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Curso Especial de Grado - Área: ACPI
Instrumentación y Control Industrial
Sensores y Transmisores Binarios
Unidad II: Sensores
Profesor: Bachilleres:
Ing. Edgar Goncalves Gimón Fondacci, Nelson Eduardo
C.I 20.312.617
Mayz Bonilla, Reynaldo José
C.I 21.348.205
Equipo OPC
Maturín, octubre de 2014

2. ÍNDICE
Contenido Pág.
INTRODUCCIÓN . . . . . . . . 1
MARCO TEÓRICO . . . . . . . . 2
Sensores . . . . . . . . 2
Sensores binarios . . . . . . . 2
Transmisores binarios . . . . . . 2
Tipos de sensores binarios . . . . . 3
DISCUSIÓN . . . . . . . . . 6
CONCLUSIÓN . . . . . . . . 8
BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . 9

3. INTRODUCCIÓN
La siempre creciente automatización de los complejos sistemas de
producción, necesita la utilización de componentes que sean capaces de adquirir y
transmitir información relacionada con el proceso de producción. Los sensores
cumplen con estos requerimientos, y por ello se han convertido en los últimos
años en componentes cada vez más importantes en la tecnología de medición y
en la de control en bucle cerrado y abierto. Los sensores proporcionan la
información al control en forma de variables individuales del proceso. Las variables
de estado del proceso son, por ejemplo, variables físicas como temperatura,
presión, fuerza, longitud, ángulo de giro, nivel, caudal, etc. Hay sensores para la
mayoría de estas variables físicas, que reaccionan con cada una de ellas y
transfieren las correspondientes señales.
Un sensor es un convertidor, que transforma una variable física (por
ejemplo, temperatura, distancia, presión) en otra variable diferente, más fácil de
evaluar (generalmente una señal eléctrica). Expresiones adicionales a los
sensores son: codificadores (encoders), efectores, convertidores, detectores,
transductores o iniciadores. Los sensores son dispositivos que pueden funcionar
tanto por medio de contacto físico, por ejemplo, finales de carrera, sensores de
fuerza, como sin contacto físico, por ejemplo, barreras fotoeléctricas, barreras de
aire, detectores de infrarrojos, sensores de reflexión ultrasónicos, sensores
magnéticos, etc. En la presente investigación, se abordará el concepto de
sensores binarios, se desglosarán cada uno de sus tipos y se presentarán los
ejemplos respectivos a cada uno de ellos.

4. MARCO TEÓRICO
Sensores
Un sensor es un convertidor técnico que, a partir de una variable física
como las mencionadas anteriormente, la convierte en otra variable diferente y más
fácil de evaluar que por lo general es una señal eléctrica. Los sensores pueden
funcionar mediante contacto físico y sin contacto físico. El componente de un
sensor es la parte que registra una variable medida, pero que no permite una
utilización independiente, ya que se especifica un procesamiento de la señal y un
pre montaje.
El sistema sensor es un conjunto de componentes de medida y evaluación
que cuenta con una parte significativa de funciones de procesamiento de señales
y dependiendo de las capacidades de procesamiento de las señales podemos
hablar de sensores inteligentes o activos. Un sistema multi-sensor es un sistema
con varios tipos de sensores similares o diferentes, es una combinación de varios
sensores como por ejemplo un sensor de temperatura y humedad.
Sensores binarios
Los sensores binarios son sensores que convierten una magnitud física en
una señal lógica o binaria, principalmente en una señal de salida eléctrica con los
estados de “prendido” y “apagado”. Como ejemplos de sensores binarios tenemos:
final de carrera, sensor de proximidad, presostato, sensor de nivel y termostato.
Transmisores binarios
Los transmisores captan la variable de proceso a través del elemento
primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática, electrónica,
digital, óptica, hidráulica o por radio. Cuando apareció la señal digital aplicable a
los transmisores, mejoró notablemente la exactitud conseguida en la medida.
La señal del proceso es muestreada a una frecuencia mayor que el doble
del de la señal y de este modo, la señal digital obtenida consiste en una serie de
impulsos en forma de bits. Cada bit consiste en dos signos, el 0 y el 1 (código
binario), y representa el paso (1) o no (0) de una señal a través de un conductor.
Si la señal digital que maneja el microprocesador del transmisor es de 8 bits
entonces puede enviar 8 señales binarias (0 y 1) simultáneamente.

5. Tipos de sensores binarios
Final de carrera: El final de carrera o sensor de contacto (también conocido
como "interruptor de límite") o limit switch, son dispositivos eléctricos, neumáticos
o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por
ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan
modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores
normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la
operación que cumplan al ser accionados. Generalmente estos sensores están
compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una
cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en
general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y
vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o
recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.
Entre las ventajas que presentan estos dispositivos encontramos la facilidad
en la instalación, la robustez del sistema, es insensible a estados transitorios,
trabaja a tensiones altas, debido a la inexistencia de imanes es inmune a la
electricidad estática. Los inconvenientes son, en cambio, la velocidad de detección
y la posibilidad de rebotes en el contacto, además depende de la fuerza de
actuación.
Sensor de proximidad (o de posición): Son sensores que detectan si un
objeto se halla o no en una determinada posición. La información que nos
proporcionan es un “sí” o un “no” dependiendo de si el objeto alcanza o no lo
posición definida. Algunas ventajas de los sensores de proximidad son que
cuentan con una detección precisa y autómata de posiciones geométricas;
características de conmutación rápidas; resistencia al desgaste; número ilimitado
de ciclos de conmutación y cuenta además con versiones disponibles para la
utilización en ambientes peligrosos.
Actualmente, los sensores de proximidad se utilizan en muchas áreas de la
industria por las razones mencionadas anteriormente. Se utilizan para el control de
secuencias en instalaciones técnicas y como tales para supervisión y salvaguarda
de procesos. En este contexto, los sensores se utilizan para la detección
anticipada, segura y rápida de fallos en los procesos de producción.
- Sensores de proximidad magnéticos: Los sensores de proximidad
magnéticos son caracterizados por la posibilidad de distancias grandes
de la conmutación, disponible de los sensores con dimensiones

6. pequeñas. Detectan los objetos magnéticos (imanes generalmente
permanentes) que se utilizan para accionar el proceso de la
conmutación. Los campos magnéticos pueden pasar a través de
muchos materiales no magnéticos, el proceso de la conmutación se
puede también accionar sin la necesidad de la exposición directa al
objeto. Usando los conductores magnéticos (ej. hierro), el campo
magnético se puede transmitir sobre mayores distancias para, por
ejemplo, poder llevarse la señal de áreas de alta temperatura.
- Sensores de proximidad inductivos: Los componentes más importantes
de un sensor de proximidad inductivo son un oscilador, un rectificador
demodulador, un amplificador biestable y una etapa de salida. Cuando
se aplica una tensión al sensor, el oscilador se activa y fluye una
corriente de reposo definida. La oscilación se atenúa y esto produce un
cambio en el consumo de corriente del sensor. Por medio de los
sensores de proximidad solo pueden detectarse materiales conductores
de electricidad. La distancia del área activa se conoce como distancia de
conmutación.
- Sensores de proximidad capacitivos: La función del detector capacitivo
consiste en señalar un cambio de estado, basado en la variación del
estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan
objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la
capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a
detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del
detector. Los detectores capacitivos están construidos en base a un
oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y del cambio
de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar en
oscilación el oscilador. El punto exacto de ésta función puede regularse
mediante un potenciómetro, el cual controla la realimentación del
oscilador.
- Sensores de proximidad ópticos: Los sensores de proximidad ópticos
utilizan medios ópticos y electrónicos para la detección de objetos. Para
ello se utiliza una luz roja o infrarrojo. Los diodos semiconductores
emisores de luz, comúnmente conocidos como LED’s; son una fuente
particularmente fiable de luz infrarroja. Son pequeños y robustos, tienen
una larga vida útil y pueden modularse fácilmente.
- Sensores de proximidad ultrasónicos: Los sensores de ultrasonidos son
detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que
detectan objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite impulsos
ultrasónicos. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco
producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son elaboradas
en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente en el

7. aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, superficies y de
diferentes materiales. Los materiales pueden ser sólidos, líquidos o
polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los
sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se
valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del
eco.
- Sensores de proximidad neumáticos: Son detectores de presencia o
ausencia de objetos mediante chorros de aire que detectan sin contacto.
Algunas ventajas son: no son afectados por ambientes con brillo intenso,
no son sensibles a influencias magnéticas y ondas sónicas, son
seguros en ambientes de explosión, son seguros en ambientes de alta
temperatura y la suciedad no influye en su funcionamiento.
Presostato: El presostato también es conocido como interruptor de presión.
Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de
presión de un fluido. El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo
que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja, un
resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan. Un
tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o
menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes
independientes: la presión de encendido y la presión de apagado.
Sensores de nivel: Se utilizan para conocer el estado de llenado de
depósitos de líquidos o sólidos en forma de polvo o granulados. Estos dispositivos
se basan en la medida ya sea de la altura de la sustancia, de la presión
hidrostática, del desplazamiento de un flotador que descansa en la sustancia, o
bien a partir de características eléctricas del líquido. En el caso de los sólidos, se
basaran en los puntos fijos( máximo, mínimo) dentro de un recipiente, o en el
accionar de un interruptor al ser alcanzado por el nivel de sólido.
Termostato: Un termostato es el componente de un sistema de control
simple que abre o cierra un circuito eléctrico en función de la temperatura. Su
versión más simple consiste en una lámina metálica como la que utilizan los
equipos de aire acondicionado para apagar o encender el compresor. Otro
ejemplo lo podemos encontrar en los motores de combustión interna, donde
controlan el flujo del líquido refrigerante que regresa al radiador dependiendo de la
temperatura del motor. Se puede usar en diversos aparatos en los cuales actúa
como sensor en un diagrama de bloques con realimentación previamente
manipulado para su uso.

8. DISCUSIÓN
Los sensores binarios son sensores que convierten una magnitud física en
una señal binaria, principalmente en una señal eléctrica con los estados "ON" o
"OFF" (conectado o desconectado). Dentro de los sensores binarios podemos
encontrar: sensores de final de carrera, sensores de proximidad, presostatos,
sensores de nivel y termostatos.
Los sensores de final de carrera están compuestos por dos partes: un
cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el
movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las
máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una
trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como
por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.
Por otra parte, los sensores de proximidad o posición proporcionan una
información de "Si" o "No" dependiendo de si el objeto ha alcanzado o no la
posición definida. Estos sensores que indican solamente dos estados, se conocen
también como sensores binarios o menos comúnmente como iniciadores. En
muchos sistemas de producción, se utilizan interruptores mecánicos de posición
para identificar la ejecución de movimientos. Otros términos también utilizados son
microrruptores, finales de carrera, válvulas limitadoras. Puesto que los
movimientos se detectan por medio de contactos, deben cumplirse ciertos
requisitos constructivos. Además estos componentes están sometidos a desgaste.
En contra, los sensores de proximidad funcionan electrónicamente y sin contacto.
Actualmente, los sensores de proximidad se utilizan en muchas áreas de la
industria por las razones mencionadas anteriormente. Se utilizan para el control de
secuencias en instalaciones técnicas y como tales para supervisión y salvaguarda
de procesos. En este contexto, los sensores se utilizan para la detección
anticipada, segura y rápida de fallos en los procesos de producción.
Las posibilidades de aplicación de los sensores de proximidad en la técnica
de automatización son tan diversas y amplias que es imposible abarcar una
descripción completa. Estos pueden usarse:
- Para detectar si hay un objeto en una determinada posición.
- En aplicaciones de conteo de piezas y secuencias de movimiento, por
ejemplo, cintas transportadoras, dispositivos de clasificación.

9. - En aplicaciones de posicionado de piezas, por ejemplo, en centros de
mecanizado, correderas de transferencia de piezas, cilindros
neumáticos.
- En aplicaciones para medición de la velocidad de rotación, por ejemplo,
de engranajes, o para detectar velocidad cero.
A su vez, el presostato, también es conocido como interruptor de presión.
Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de
presión de un fluido. Los presostatos en general no tienen la capacidad para
encender directamente el equipo que están controlando y se ayudan con un
relevador o contactor eléctrico, no obstante en refrigeración es bastante común
observar presostatos que comandan directamente compresores monofásicos sin
pasar la potencia por un contactor o relé. El encendido del aire acondicionado de
un coche también va determinado por un presostato de alta cuando está en su
funcionamiento completo a plena carga.
Y, finalmente, podemos encontrar también dentro de la clasificación de los
sensores binarios a los termostatos. Un termostato es un componente de un
sistema de control simple, su función es conmutar, o sea abrir o cerrar un circuito
eléctrico en función de la temperatura. Fue inventado por el francés Andrew Ure
en 1830, básicamente, es un elemento que permite controlar y por ende, manejar
los grados de temperatura requeridos para determinada tarea, o bien para un
determinado ambiente o sistema Su versión más simple consiste en una lámina
bimetálica como la que utilizan los equipos de aire acondicionado para apagar o
encender el compresor. Otro ejemplo lo podemos encontrar en los motores de
combustión interna, donde controlan el flujo del líquido refrigerante que regresa al
radiador dependiendo de la temperatura del motor. Pueden ser normalmente
abiertos o normalmente cerrados, cambiando su estado cuando la temperatura
alcanza el nivel para el que son preparados.

10. CONCLUSIÓN
Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un
dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y
transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de
cuantificar y manipular. Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados
mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC,
LDR, etc... todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de
alguna variable), y la utilización de componentes activos.
Los sensores son herramientas muy importantes en estos últimos tiempos
donde se necesitan procesos con tecnología de medición y en la de control en
bucle cerrado y abierto. Además se necesita la utilización de componentes
capaces de adquirir y transmitir información respecto a variables de estado tales
como temperatura, presión, fuerza, longitud, ángulo de giro, nivel caudal, etc.
Los sensores binarios son sensores que convierten una magnitud física en
una señal lógica o binaria, principalmente en una señal de salida eléctrica con los
estados de “prendido” y “apagado”. En cambio, los sensores analógicos son
sensores que convierten una magnitud física en una señal analógica
principalmente una señal de salida eléctrica de tensión o intensidad normalizada.

11. BIBLIOGRAFÍA
ACEDO, J. (2006). Instrumentación y control avanzado de procesos. [Libro en
línea]. Madrid: Díaz de Santos, S.A. Disponible en:
http://books.google.co.ve/books?id=3NkfbokoggcC&printsec=frontcover#v=onepag
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CREUS, A. (2011). Instrumentación Industrial. [Libro en línea]. Barcelona:
Marcombo, S.A. Disponible en: http://books.google.co.ve/books?id=iVpN-Z9H0tUC&
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ESPINOSA, A. (2011). Instrumentación Industrial. [Libro en línea]. Disponible en:
http://books.google.co.ve/books?id=itgWRFJvqU8C&printsec=frontcover#v=onepa
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SENSORES BINARIOS. [Documento en línea]. Disponible en:
https://www.scribd.com/doc/62876847/Sensores-Investigacion-U2-Sensores-
Binarios-FC. [2014, 10 de octubre]