Breve Descripcion de los sensores de proximidad Mecánico Óptico Capacitivo Inductivo Magnetico

1. SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO
Práctica 1:
SENSORES DE PRESENCIA
Equipo:
ARANDA BALDERAS HÉCTOR MIGUEL
BARRIOS COSME EDUARDO
Profesor:
JOAQUÍN MORALES VIDAL
Grado y grupo:
6° 3
05/Abril/2017
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
MECÁNICA AGRÍCOLA

2. INTRODUCCIÓN
El crecimiento poblacional rápido, querer tener una vida más cómoda y fácil, la necesidad
de mover recursos de un lugar a otro de forma más rápida y segura, de ser más
eficientes, entre otras cosas nos llevan a querer automatizar todo lo que nos rodea, ya
que eso nos disminuye mano de obra, hace el medio de trabajo más seguro y más
importante aumenta considerablemente la eficiencia y productividad en lo que sea que
apliquemos la automatización.
Pero la automatización tiene un costo, y este costo es el usar cada vez más complejos
sistemas para poder sustituir la mano del hombre por una máquina. Parte de estos
sistemas son los sensores de presencia, que nos ayudan a detectar la presencia de un
objeto que ha llegado, por ejemplo, al final de un recorrido que nosotros preparamos con
anterioridad, y con ello que hacer mientras este recorrido o proceso no haya terminado.
1. Revisión bibliográfica
Un sensor es un instrumento que mide una magnitud de algún tipo y la transforma en
otra, lo normal es que lo haga mediante una señal eléctrica variando voltaje, como por
ejemplo un sensor de temperatura, de presencia, distancia, acides, etc. El sensor
siempre que está trabajando se encuentra en contacto con el medio que mide. Un
transductor no está siempre en contacto con la magnitud que mide y convierte un tipo de
energía en otra a conveniencia, para que sea entendible por el sistema que lo recibe.
¿Qué son los sensores de presencia o posición?
Son sensores que, como su nombre lo indica detectan la presencia de un objeto o su
distancia en el campo de trabajo del mismo sensor.
Los hay de varios tipos:
Finales de carrera mecánicos:
Interruptores que sirven para determinar la posición de un objeto o de una pieza móvil;
cuando alcanza el extremo de su carrera (el final de su recorrido), actúan sobre una
palanca, émbolo o varilla, modificando la posición de unos contactos.
Imagen 4. Sensor de carrera
1.1. Detectores de proximidad:
Cualquier dispositivo que reacciona en función de la posición de un objeto en la zona
de influencia del mismo, sin que haya ningún tipo de contacto físico entre ellos.

3. Estos elementos se clasifican en función del sistema detector que utilicen:
1.2. Detectores de proximidad inductivos
Utilizan un campo magnético como fenómeno físico para reaccionar ante al objeto
que se desea detectar. A su vez se clasifican según los distintos tipos de materiales
ante los que reaccionan, puede haber:
• Sensibles a materiales férricos
Este tipo de detectores reacciona ante la presencia de materiales ferromagnéticos.
El campo magnético generado por el propio detector se modifica por la presencia del
material ferromagnético.
Son idóneos cuando se producen muchas actuaciones o cuando las condiciones
ambientales desaconsejan la utilización de contactos mecánicos (polvo, humedad,
…)
No se pueden usar en zonas con presencia de campos. Son económicos y robustos.
• Sensibles a materiales metálicos.
En este caso el detector reacciona ante cualquier material capaz de provocar
pérdidas por corrientes parásitas de Foucault.
• Detectores de proximidad capacitivos
Utilizan un campo eléctrico como fenómeno físico que reacciona ante el objeto que
se desea detectar, al aproximarse éste provoca el que aumente la capacidad
del condensador constituido por sus terminales.
Se usan para detectar la posición de líquidos (conductores o no), sustancias en polvo
o en grano (arena, cereales,…), objetos metálicos.
• Detectores de proximidad ópticos
Los hay para distancias grandes y pequeñas, por eso a veces sólo se les denomina
detectores ópticos o fotocélulas.
Como emisor de luz emplean diodos LED. La luz infrarroja es menos sensible a las
interferencias producidas por la luz ambiental, presentan distinta sensibilidad según
el color y el brillo de los objetos, constan de un emisor y un receptor.
Se usan con cualquier tipo de objetos, sólidos o líquidos.
Presentan distintos tipos de montaje: barrera, réflex y reflexión directa

4. Reemplazan a los detectores capacitivos e inductivos cuando se deseen controlar
distancias de detección mayores.
Para grandes distancias se emplean las células fotoeléctricas o fotocélulas, que
permiten detectar cualquier tipo de objetos, o personas (paquetes, cajas, botellas,
piezas de máquinas, nivel de líquidos y sólidos, paso o movimiento de personas o
de vehículos.
Las células fotoeléctricas pueden ser:
• Barrera: Compuesta por un emisor y un receptor uno frente a otro, detectan el paso
de objetos o personas. Tienen un alcance de hasta 200m.
• Reflexión: El emisor y el receptor van montados sobre el mismo elemento,
detectando el paso de cualquier objeto entre ellos. Tienen un alcance de hasta 10
m.
• Reflexión directa: El emisor y el receptor se montan sobre el mismo elemento,
detecta el paso de cualquier objeto próximo a ella.
Imagen 5. Recurso propio.
1.3. Detector de proximidad inductivo
El siguiente video muestra una maqueta simula el funcionamiento de un detector de
minas (metálicas). El sistema utiliza un detector de proximidad inductivo de tal forma
que en la proximidad de un metal se abre el circuito eléctrico y el LED deja de parpadear.
Clasificación de sensores:
• Tipo de funcionamiento (activos, pasivos)
• Tipo de señal (digitales, análogos, temporales)
• Rango de valores de salida (on/off, de medida)
• Nivel de integración (Discretos, Integrados, Inteligentes)Sensores

5. • Según tipo de variable física medida (Mecanicos, eléctricos,
magnéticos, térmicos, acústicos, ultrasónicos, químicos,
ópticos, radiación, laser)
2. Objetivo:
Comprender el funcionamiento de los sensores de posición y conocer su simbología.
3. Materiales:
• Unidad de indicacion y distribucion electrica.
• Sensor de posicion mecanico.
• Sensor de posicion optico.
• Sensor de posicion capacitivo.
• Sensor de posicion magnetico
• Sensor de posicion inductivo
• Cables de conexión rapida
4. Desarrollo:
Para cada sensor se realizo lo siguiente.
a) Explicar a detalle el funcionamiento del sensor.
b) Identificar su simbolo para poder reconocerlo en un futuro en esquemas electricos.
c) Dibujar el diagrama de conexión de dichos sensores.
d) Conectar en el rectificador el sensor.
e) Probar el sensor en diferentes circunstancias (distancias, materiales, etc).
5. Resultados:
5.1. Sensor de posición mecánico o de fin de carrera.
Son sensores de contacto que muestran una señal eléctrica, ante la presencia de un
movimiento mecánico. Son utilizados ampliamente en ambientes industriales para
censar la presencia de objetos en una posición específica.
Se utilizan en diversas aplicaciones. Pueden determinar la presencia, ausencia, paso y
posicionamiento de un objeto. En un comienzo se los utilizaba para definir el final del
recorrido de un objeto, de ahí que se llamen "interruptores de final de carrera"
✓ Hay dos tipos de salidas: electromecánica y de estado sólido.
o Electromecánica
▪ Relé
▪ Interruptor
o Estado sólido o electrónico
▪ Transistor
▪ Transistor de efecto de campo (FET)
▪ Triac
▪ Analógico

6. ▪ Red o bus
✓ El tipo de salida que se elija dependerá de la interfase que se haya definido en la
aplicación y de los tipos de salida disponibles para el sensor con el que se está
trabajando.
Ilustración 1 Sensor, Accionamiento y esquema de funcionamiento
Ilustración 2 Conexión del sensor
5.2. Sensor de posición óptico
Los detectores ópticos basan su funcionamiento en la emisión de un haz de luz que es
interrumpido o reflejado por el objeto a detectar. Tiene muchas aplicaciones en al ámbito
industrial y son ampliamente utilizados.
5.2.1. Partes
Los sensores ópticos están conformados por las siguientes partes:
✓ Fuente.
✓ Receptor.
✓ Lentes.
✓ Circuito de salida.
Origina un haz luminoso, usualmente con un led, que puede tener un amplio rango en el
espectro (incluyendo luz visible e infrarroja). Para la mayoría de las aplicaciones se
prefiere las radiaciones infrarrojas pues son las que mayor porcentaje de luz emiten y

7. disipan menos calor. Los leds tipos visibles son muy útiles sobre todo para facilitar el
ajuste de la operación del sensor. Entre los leds de luz visible los leds de luz roja son los
más eficaces para esta aplicación.
Ilustración 3 Sensor óptico y su diagrama
Ilustración 4 Conexión de sensor óptico
5.3. Sensor de proximidad capacitivo
Los sensores de proximidad capacitivos son similares a los inductivos. La principal
diferencia entre los dos tipos es que los sensores capacitivos producen un campo
electrostático en lugar de un campo electromagnético. Los interruptores de proximidad
capacitivos censan objetos metálicos también como materiales no metálicos tal como
papel, vidrio, líquidos y tela
Ilustración 5 Sensor de proximidad capacitivo, diagrama de conexión y símbolo

8. 5.3.1. Operación de los sensores de proximidad capacitivos
Ilustración 6 Sensor de proximidad capacitivo, diagrama de conexión y símbolo
La superficie de censado del sensor capacitivo está formada por dos electrodos
concéntricos de metal de un capacitor. Cuando un objeto se aproxima a la superficie de
censado y éste entra al campo electrostático de los electrodos, cambia la capacitancia
en un circuito oscilador. Esto hace que el oscilador empiece a oscilar. El circuito
disparador lee la amplitud del oscilador y cuando alcanza un nivel específico la etapa de
salida del sensor cambia. Conforme el objetivo se aleja del sensor la amplitud del
oscilador decrece, conmutando al sensor a su estado original.
5.4. Sensor de proximidad inductivo
Los sensores de proximidad inductivos incorporan una bobina electromagnética la cual
es usada para detectar la presencia de un objeto metálico conductor. Este tipo de sensor
ignora objetos no metálicos
Ilustración 7 sensor de proximidad inductivo, diagrama de conexión y símbolo
5.4.1. Principio de operación
Cuando un objetivo metálico entra al campo, circulan corrientes de eddy dentro del
objetivo.

9. Ilustración 8 Principio de operación
Esto aumenta la carga en el sensor, disminuyendo la amplitud del campo
electromagnético. El circuito de disparo monitorea la amplitud del oscilador y a un nivel
predeterminado, conmuta el estado de la salida del sensor.
Conforme el objetivo se aleja del sensor, la amplitud del oscilador aumenta. A un nivel
predeterminado, el circuito de disparo conmuta el estado de la salida del sensor de nuevo
a su condición normal.
Ilustración 9 Conexión Sensor de proximidad inductivo
5.5. Sensor de proximidad magnético
Estos sensores de proximidad, reaccionan ante los campos magnéticos de imanes
permanentes y de electroimanes. En el caso de un sensor reed, las láminas de contactos
están hechas de material ferromagnéticos (Fe-Ni aleado) y están sellados dentro de un
pequeño tubo de vidrio. El tubo se llena con un gas inerte, comúnmente nitrógeno.
Ilustración 10 Conexión Sensor de proximidad inductivo

10. Si se acerca un campo magnético al sensor de proximidad, las láminas se unen por
magnetismo y se produce un contacto eléctrico. Los sensores de proximidad reed a
menudo poseen un diodo emisor de luz incorporado, para indicar su estado. La figura
ilustra las conexiones internas y externas. Los diodos emisores de luz, junto con la
resistencia en serie, asumen la función de un circuito de protección para una carga
inductiva.
Ilustración 11 Esquema de un sensor de proximidad reed con diodos emisor de luz ( LED). R= Resistencia de Protección, RL =
Resistencia de Carga. L1, L2 = Diodos emisores de luz.
Cuando se desplaza un imán permanente ante un sensor de proximidad reed, son
posibles diferentes acciones. El rango de conmutación depende de la orientación del eje
polar del imán.
Ilustración 12 Características de la respuesta de un sensor de proximidad reed.
Cuando se utilizan sensores de proximidad reed, es importante asegurarse de que no
haya interferencias cerca del sensor, cuyo campo magnético exceda de 0,16 mT
(T=Tesla). Si este fuera el caso, el sensor debería aislarse. Si se montan varios cilindros
neumáticos son sensores de proximidad, se requiere una distancia mínima de 60 mm
entre los sensores de proximidad y las paredes externas de los cilindros adyacentes. Si
se reduce esta distancia, puede producirse puntos de conmutación no deseados
Ilustración 13 Conexión y funcionamiento del sensor magnético.

11. 6. Conclusiones:
Un sensor es muy difícil de usar, sabiendo su forma de funcionamiento, los hay en
diferentes formas, tamaños y mecanismos de funcionamiento, esto es algo bueno,
porque el tener variedad de funcionamiento para un mismo fin nos asegura poder trabajar
en diferentes condiciones, con distintos materiales, por ejemplo. Ahora bien un sensor
nos da muchas ventajas al aplicarlo, ya que nos da la certeza de que cuando nosotros
no estemos viendo lo que sea que hayamos automatizado seguirá trabajando con
regularidad, esto es la ventaja principal de la automatización, dejando un poco de lado a
que sustituimos la mano del hombre, sobre nosotros un mecanismo automático trabajara
aunque nosotros no lo estemos supervisando.
El Sensor de proximidad tiene la ventaja más grande que no es necesario que el objeto
o destino esté en contacto con el sensor de modo que su objeto es la ventaja de no ser
tocado. Es capaz de detectar señales de obstáculo que en su campo. El último avance
en el sensor hace que sea fácil para ajustar el rango del sensor de proximidad. Hoy en
día tiene cada vez una mayor importancia debido a sus ventajas y propiedades fáciles
de manejar. Los dispositivos móviles son ampliamente utilizados para detectar diferentes
objetos o mecanismos en sistemas industriales.
7. Bibliografía:
• http://www.festo-didactic.com/mx-es/learning-systems/sensor-de-
proximidad,optico,m12.htm?fbid=bXguZXMuNTY0LjE0LjE4LjExNTguNzQ2Mw
• http://www.festo-didactic.com/mx-es/servicios/printed-media/data-sheets/detector-de-
proximidad/sensor-de-proximidad,capacitivo-3-
178575.htm?fbid=bXguZXMuNTY0LjE0LjMyLjExMDUuNTIzMw
• http://www.festo-didactic.com/es-es/servicio-y-asistencia/printed-media/data-sheets/sensor-
de-final-de-carrera/final-de-carrera-electrico,accionado-por-la-derecha-2-
183345.htm?fbid=ZXMuZXMuNTQ3LjE0LjMyLjExMDYuNTIzNg
• http://www.simbologia-electronica.com/simbolos-electricos-electronicos/simbolos-sensores-
electronicos.htm