Trabajo Instrumentacion

Instituto Tecnologico de Saltillo 20 de mayo de 2015

Unidad lV Sensores de Presencia

Maestro: Francisco Agustin Vazquez Esquivel

Alumno: Jose Roberto Morales Lopez

Materia: Instrumentación

Sensores de presencia, Page �1


Sensores de presencia

Se denomina sensor a todo elemento que es capaz de transformar señales físicas en señales el eléctricas, estas señales físicas pueden ser: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc.Las mediciones que realiza un sensor pueden ser de indicación directa (p.e un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano, estas últimas son de gran ayuda en areas de aplicación como la Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina , Industria de manufactura, Robótica , etc.

Podemos clasificar los sensores según el parámetro físico que miden: temperatura, presión, posición, longitud, nivel etc. En concreto, el sensor de presencia , es un tipo de sensor que activa o desactiva automáticamente el mecanismo eléctrico al que esta conectado, cuando detecta o no, la presencia de un objeto dentro de un radio de acción determinado.

Esta detección puede hacerse con o sin contacto con el objeto. En el primer caso, se trata siempre de un interruptor, abierto o cerrado, dependiendo de la aplicación que se quiera hacer, y segundo caso se utilizan diferentes principios físicos para detectar la presencia, dando lugar a los diferentes tipos de sensores.



Sensores de ProximidadUn sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos

o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.

Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.

Entre los sensores de proximidad se encuentran:

• Sensor capacitivo

• Sensor inductivo

• Sensor fin de carrera

• Sensor infrarrojo

• Sensor ultrasonico

• Sensor magnetico


http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_capacitivo#Detecci.C3.B3n_de_posici.C3.B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_inductivo

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_fotoel%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Infrarrojos

http://sensoresdeproximidad.blogspot.com/p/capacitivo.html

http://sensoresdeproximidad.blogspot.com/p/inductivo.html

http://sensoresdeproximidad.blogspot.com/p/sensor-fin-de-carrera-el-final-de.html

http://sensoresdeproximidad.blogspot.com/p/infrarrojo.html

http://sensoresdeproximidad.blogspot.com/p/ultrasonico.html

http://sensoresdeproximidad.blogspot.com/p/magneticos.html


Sensor Capacitivo

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. La distancia de actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse mediante el potenciómetro.

La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a su vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a la cara activa del detector, el objeto actúa como un condensador. El cambio de la capacitancia es significativo durante unalarga distancia. Si se aproxima un objeto no conductor, (>1) solamente se produce un cambio pequeño en la constante dieléctrica, y el incremento en su capacitancia es muy pequeño comparado con los materiales conductores.



Sensor Inductivo

Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para trabajar generando un campo magnético y detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él los objetos de detección férricos y no férricos.

El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida. Al aproximarse un objeto "metálico" o no metálico, se inducen corrientes de histéresis en el objeto. Debido a ello hay una pérdida de energía y una menor amplitud de oscilación.

El circuito sensor reconoce entonces un cambio específico de amplitud y genera una señal que conmuta la salida de estado sólido o la posición "ON" y "OFF". El funcionamiento es similar al capacitivo; la bobina detecta el objeto cuando se produce un cambio en el campo electromagnético y envía la señal al oscilador, luego se activa el disparador y finalmente al circuito de salida hace la transición entre abierto o cerrado.



Sensor Fin de Carrera

El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit swicht, 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.



Sensor Infrarrojo

El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender. la señal enviada por el emisor puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios sensores a la vez esto es muy utilizado en la robotica en casos en que se necesita tener mas de un emisor infrarrojo y solo se quiera tener un receptor.

Los sensores infrarrojos pueden ser:

• Sensor infrarrojo de barrera

• Sensor auto réflex

• Sensor réflex



Sensor infrarrojo de barrera

Las barreras tipo emisor-receptor están compuestas de dos partes, un componente que emite el haz de luz, y otro componente que lo recibe. Se establece un área de detección donde el objeto a detectar es reconocido cuando el mismo interrumpe el haz de luz. Debido a que el modo de operación de esta clase de sensores se basa en la interrupción del haz de luz, la detección no se ve afectada por el color, la textura o el brillo del objeto a detectar. Estos sensores operan de una manera precisa cuando el emisor y el receptor se encuentran alineados. Esto se debe a que la luz emitida siempre tiende a alejarse del centro de la trayectoria.

Sensor auto réflex

La luz infrarroja viaja en línea recta, en el momento en que un objeto se interpone el haz de luz rebota contra este y cambia de dirección permitiendo que la luz sea enviada al receptor y el elemento sea censado, un objeto de color negro no es detectado ya que este color absorbe la luz y el sensor no experimenta cambios.

Sensor réflex

Tienen el componente emisor y el componente receptor en un solo cuerpo, el haz de luz se establece mediante la utilización de un reflector catadióptrico. El objeto es detectado cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente receptor es interrumpido. Debido a esto, la detección no es afectada por el color del mismo. La ventaja de las barreras réflex es que el cableado es en un solo lado, a diferencia de las barreras emisor-receptor que es en ambos lados.



Sensor de ultrasonido

Los sensores ultrasonicos tienen como funcion principal la deteccion de objetos a traves de la emision y reflexion de ondas acusticas. Funcionan emitiendo un pulso ultrasonico contra el objeto a sensar, y al detectar el pulso reflejado, se para un contador de tiempo que inicio su conteo al emitir el pulso. Este tiempo es referido a distancia y de acuerdo con los parametros elegidos de respuesta con ello manda una señal electrica digital o analogica.

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.

Este sensor al no necesitar el contacto físico con el objeto ofrece la posibilidad de detectar objetos frágiles, como pintura fresca, además detecta cualquier material, independientemente del color, al mismo alcance, sin ajuste ni factor de corrección. Los sensores ultrasónicos tienen una función de aprendizaje para definir el campo de detección, con un alcance mínimo y máximo de precisión de 6 mm. El problema que presentan estos dispositivos son las zonas ciegas y el problema de las falsas alarmas. La zona ciega es la zona comprendida entre el lado sensible del detector y el alcance mínimo en el que ningún objeto puede detectarse de forma fiable.



Sensor magnético

Los sensores de proximidad magnéticos son caracterizados por la posibilidad de distancias grandes de la conmutación, disponible de los sensores con dimensiones 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.



Desempeño y funcionamiento de los sensores ópticos

Cuando hablamos de sensores opticos nos referimos a todos aquellos que son capaces de detectar diferentes factores a través de un lente optico. Para que podamos darnos una idea de lo que nos referimos, debemos decir que un buen ejemplo de sensor optico es el de los mouse de computadora, los cuales mueven el cursor según el movimiento que le indicamos realizar. No obstante es importante tener en cuenta que los sensores opticos también pueden utilizarse para leer y detectar información, tal como al velocidad de un auto que viene por la carretera y si un billete grande esta marcado o bien, es falso.

Un detalle que resulta muy importante a tener en cuenta es que los sensores opticos son de los más sensibles que existen y justamente por este motivo es que la mayoría de ellos no duran demasiado tiempo, además más allá de las utilidades que los mismos pueden tener. Debemos decir que es un dispositivo básico que no tiene demasiada relevancia dentro de todos los tipos de sensores de los cuales hemos hablado en el sitio.

De hecho se cree que los sensores opticos más utilizados son aquellos que detectan billetes y monedas falsos considerando que es el uso más practico que se le pude dar, pero es importante destacar el hecho de que es difícil destacar a este tipo de sensores. Por otro lado vale la pena destacar el hecho de que en cuanto a los sistemas de seguridad, los sensores opticos suelen colocarse para detectar la cercanía de un intruso a la entrada del hogar, de hecho podemos decir que en este caso, los sensores optico cumplen la misma función que los sensores de proximidad, pero quizás una de las desventajas más grandes que tengan los mismos es que pueden burlarse con facilidad y por eso un sistema de seguridad con sensores opticos no representa ningún tipo de desafío para un intruso. No obstante, el sensor óptico es un excelente complemento si queremos utilizarlos con otros tipos de sistemas de seguridad, pero recordemos que siempre lo más indicado es que nos asesoremos correctamente con los expertos en estos sistemas para que de esta manera podamos quedar satisfechos con los tipos de sistemas que contratamos.

En el caso de que elijamos colocar sensores opticos en nuestra vivienda como un sistema de seguridad, es importante que tengamos en cuenta que lo más indicado es instalarlos afuera y no adentro ya que la idea de un sistema de seguridad es evitar que un intruso entre, y precisamente uno de los mayores errores que cometen las personas es colocar los sensores en el interior de la vivienda.

Es importante destacar el hecho de que algunos tipos de sensores opticos para sistemas de seguridad suelen contar con la ventaja de poseer un mecanismo de medición de la



distancia que es regulable, es decir que si por ejemplo, queremos detectar a un intruso cuando éste se encuentra a unos 7 metros de la puerta de la entrada a la casa, entonces podemos programas al sensor para que haga este trabajo. No obstante debemos decir que no todos los sensores opticos tienen esta cualidad, y es importante que averigüemos bien, ya que muchas veces, las empresas de seguridad suelen colocarnos sensores opticos con esta función, pero los mismos no la tienen. Como dijimos al comienzo de nuestro artículo, los sensores opticos son muy básicos, y por eso es que la gente prefiere inclinarse por otro tipo de sensores que realmente les funcione correctamente en el ámbito que desean, además debemos decir que al ser tan sensible la lente óptica que los mismos utilizan, su vida útil es considerablemente corta. Ahora bien debemos decir que muchas empresas que desarrollan todo tipo de sistemas de seguridad con sensores, intentan encontrarle una función que se adapte a cualquier sistema de seguridad pero justamente como habíamos dicho en otros artículos de nuestro sitio, la mayoría de las veces es muy difícil poder hacer evolucionar un sistema tan básico, como en este caso son los sensores opticos, no obstante debemos decir que gracias al avance de la tecnología, podemos utilizar los sensores opticos para otro tipo de sistemas.

TIPOS DE DETECTORES ÓPTICOS POR EL MODO DE TRABAJO

REFLEXIÓN SOBRE OBJETO O REFLEX, el emisor emite un haz de luz y cuando un objeto interfiere en su recorrido, la luz se refleja parcialmente hacia el receptor lo que hace que cambie su estado.

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EN REFLEXIÓN SOBRE ESPEJO, el detector emite un haz de luz que en reposo es reflejado por un espejo hacia el receptor del propio detector. Cuando un objeto interfiere en su área de trabajo, la luz deja de llegar al receptor del detector cambiando su salida.

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El tamaño del reflector debe ser menor o igual del objeto a detectar, pero teniendo en cuenta a la vez que cuanto mayor sea el tamaño, mayor será la posible distancia de detección.

En el caso de BARRERA ÓPTICA, el emisor y receptor del detector forman cuerpos separados. El emisor produce un haz de luz que en reposo llega al receptor creándose una especie de barrera de luz. Cuando un objeto interfiere en el haz de luz, el receptor deja de recibirlo, modificando su salida.

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En lugares de difícil acceso se puede emplear, en cualquiera de los tres tipos, la fibra óptica para canalizar la luz, pero como la fibra atenúa la luz, la distancia de detección se reduce.



EJEMPLOS DE ÉSTA UTILIZACIÓN.

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MODO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS DETECTORES LÁSER

Los detectores láser utilizan una luz de alta intensidad visible que permite una instalación y ajuste fácil. Se pueden utilizar en cualquier modo de operación. La tecnología del láser permite la detección de objetos sumamente pequeños a una distancia elevada, por ejemplo 0.1 mm2 a una distancia de 80 cm. Podría detectarse un hilo de 0,1 mm de diámetro.

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APLICACIONES DEL DETECTOR ÓPTICO:

Son muchas las posibles aplicaciones de los detectores ópticos, habiendo aplicaciones más adecuadas para cada modo de operación.

REFLEXIÓN DIRECTA SOBRE OBJETO (PROXIMIDAD)

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REFLEXIÓN SOBRE ESPEJO REFLECTOR

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BARRERA ÓPTICA

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La principal ventaja de los detectores ópticos es que presentan las mayores distancias de detección, especialmente en el modo de operación de barrera, pero también se puede conseguir la detección en los lugares más recónditos con fibras ópticas y con la mayor precisión con la utilización de luz láser.

La principal desventaja es la elevada influencia del entorno y de las condiciones ambientales cambiantes. Además son muy sensibles a la acumulación de suciedad. Todo esto hay que tenerlo en cuenta a la hora de diseñar su aplicación y a la hora de su mantenimiento.


Date post:	20-Feb-2016
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