Sensores Industriales
hace 3 años · Actualizado hace 2 años
Los sensores son dispositivos cuya función es transformar una determinada magnitud física de un proceso, tal como presión, temperatura, posición, etc., en otra señal, normalmente eléctrica, que en el caso que nos trata, será enviada al sistema de control. Los actuadores realizan sobre el proceso una acción, normalmente mecánica, que implica un aporte de energía, en respuesta a una señal típicamente eléctrica proveniente del sistema de control.
Atendiendo al tipo de señal con la que operan, los sensores y actuadores pueden ser analógicos o discretos (todo-nada). En esta sección se van describir brevemente algunos de estos dispositivos más frecuentes en el uso industrial.
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Sensores y otras entradas al sistema de control
Existen multitud de sensores dependiendo de la magnitud física medida. Esta sección está centrada en los sensores todo-nada, que son los usados en automatismos lógicos. Algunos de los sensores de uso más frecuente son:
Sensores de Proximidad
Detectan la presencia de objetos en la cercanía del sensor. Habitualmente son del tipo todo-nada, aunque también se pueden incorporar a esta categoría sensores analógicos que proporcionan la distancia del objeto al sensor. Dependiendo del principio físico que utilicen para la detección, algunos necesitan contacto físico entre objeto y sensor y otros no. Algunos ejemplos son:
- Finales de carrera o interruptores de posición: Son interruptores que detectan la posición de un elemento móvil mediante accionamiento mecánico que cierra un contacto.
- Detectores de proximidad inductivos: Detectan objetos metálicos y no necesitan contacto. El principio de funcionamiento de un sensor inductivo de proximidad tiene que ver con la influencia de metales en un campo electromagnético alterno. Son insensibles a la humedad, el polvo, la suciedad y similares.
- Detectores de proximidad capacitivos: Detectan objetos metálicos y no metálicos. Su elemento sensor es un condensador y basan la detección en las variaciones de la capacidad cuando se aproxima un objeto. Los sensores de proximidad capacitivos detectarán objetos metálicos así como materiales no metálicos como papel, vidrio, líquidos, y tela. Por lo general, tienen un rango de detección corto. de aproximadamente 1 pulgada, independientemente del tipo de material que se sentido. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica de un objetivo, la es más fácil de detectar para el sensor capacitivo. Esto hace posible la detección de materiales en el interior no metálico contenedores.
- Detectores fotoeléctricos. Responden al cambio de intensidad en la luz. Requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor. Según el aparato, actúan con la reflexión del haz luminoso o la interrupción del mismo.
Sensores Ultrasonicos
Un sensor ultrasónico funciona enviando alta frecuencia ondas de sonido hacia el objetivo y midiendo el tiempo toma para que los pulsos se recuperen. El tiempo necesario para este eco para volver al sensor es directamente proporcional a la distancia o altura del objeto porque el sonido tiene un velocidad constante.
Sensores de Tensión / Peso
Un medidor de tensión convierte una deformación mecánica en eléctrica. señal. Las galgas extensométricas se basan en el principio de que la resistencia de un conductor varía con la longitud y la sección transversal área. La fuerza aplicada al medidor hace que calibre para doblar. Esta acción de flexión también distorsiona el físico tamaño del calibre, que a su vez cambia su resistencia. Esto El cambio de resistencia se alimenta a un circuito puente que detecta pequeñas cambios en la resistencia del medidor. Células de carga extensométricas generalmente se fabrican con acero y galgas extensométricas sensibles. Como la celda de carga está cargada, el metal se alarga o se comprime muy ligeramente. El medidor de tensión detecta este movimiento y lo traduce a una señal de voltaje variable. Muchos tamaños y formas de celdas de carga están disponibles, y varían en sensibilidad de gramos a millones de libras. Basado en galgas extensométricas Las células de carga se utilizan ampliamente para aplicaciones de pesaje industrial.
Sensor de Temperatura
El termopar es el sensor de temperatura más utilizado. Los termopares funcionan según el principio de que cuando se unen dos metales diferentes, se generará un voltaje de CC predecible que se relaciona con la diferencia de temperatura entre la unión caliente y la unión fría. La unión caliente (unión de medición) es el extremo unido de un termopar que está expuesto al proceso donde se desea la medición de temperatura. La unión fría (unión de referencia) es el extremo de un termopar que se mantiene a una temperatura constante para proporcionar un punto de referencia. Por ejemplo, un termopar tipo K, cuando se calienta a una temperatura de 300 ° C en la unión caliente, producirá 12,2 mV en la unión fría. Debido a su robustez y amplio rango de temperatura, los termopares se utilizan en la industria para monitorear y controlar hornos y temperaturas de hornos. Los termopares producen una señal de salida relativamente baja que no es lineal. Como resultado, las mediciones precisas de termopares necesitan módulos de acondicionamiento de señales con salidas, que se escalan linealmente a la temperatura.
Los detectores de temperatura por resistencia (RTD) están bobinados dispositivos sensores de temperatura que operan en el principio del coeficiente de temperatura positivo (PTC) de rieles. Eso significa que la resistencia eléctrica de los metales es directamente proporcional a la temperatura. Cuanto más calientes se vuelven, cuanto mayor o mayor sea el valor de su resistencia eléctrica. Esta variación proporcional es precisa y repetible, y por lo tanto, permite la medición constante de la temperatura a través de la detección de resistencia eléctrica. El platino es el material más utilizado en RTD debido a su superioridad con respecto al límite de temperatura, linealidad y estabilidad. Los RTD se encuentran entre los sensores de temperatura más precisos disponibles y normalmente se encuentran encapsulados en sondas para detección y medición de temperatura externa o cerrado dentro de los dispositivos donde miden la temperatura como una parte de la función del dispositivo.
Medición de Flujo
Muchos procesos industriales dependen de una medición precisa de flujo de fluido. Aunque hay varias formas de medir el flujo de fluido, el enfoque habitual es convertir la energía cinética que tiene el fluido en algún otro forma mensurable. Los caudalímetros tipo turbina son un medio de medición popular y control de productos líquidos en industria, operaciones químicas y petroleras. Caudalímetros de turbina, como los molinos de viento, utilizan su velocidad angular (velocidad de rotación) para indicar la velocidad del flujo. La construcción básica consiste en un rotor de turbina de palas instalado. en un tubo de flujo. El rotor de palas gira sobre su eje en proporción a la velocidad del flujo de líquido a través del tubo. Un sensor de captación magnética se coloca lo más cerca al rotor como sea práctico. Fluido que pasa por el flujo El tubo hace que el rotor gire, lo que genera pulsos. en la bobina captadora. La frecuencia de los pulsos es entonces transmitido a la electrónica de lectura y mostrado como galones por minuto.
Sensores de velocidad y posición
Los generadores de tacómetro proporcionan un medio conveniente de convertir la velocidad de rotación en una señal de voltaje analógica que se puede utilizar para la indicación y el control de la velocidad del motor aplicaciones. Un generador de tacómetro es una pequeña CA o generador de CC que desarrolla un voltaje de salida (proporcional a sus rpm) cuya fase o polaridad depende en la dirección de rotación del rotor. El tacómetro DC El generador generalmente tiene excitación de campo magnético permanente. El campo del generador de tacómetro de CA está excitado por un suministro de CA constante. En cualquier caso, el rotor del tacómetro está conectado mecánicamente, directa o indirectamente, a la carga. El motor de control y el generador de tacómetro pueden estar contenidos en la misma carcasa o en una carcasa separada.
Se utiliza un codificador (encoder) para convertir el movimiento lineal o giratorio en una señal digital binaria. Los codificadores se utilizan en aplicaciones en las que las posiciones deben determinarse con precisión. El codificador óptico ilustrado en la Figura 6-39 usa una fuente de luz que brilla sobre un disco óptico con líneas o ranuras que interrumpen el haz de luz hacia un sensor óptico. Un circuito electrónico cuenta las interrupciones del haz y genera los pulsos de salida digital del codificador.
Nota: las imagenes no son de mi autoría, pertenecen a
Avtron, www.avtron.com.
ATC Digitec
RDP Group.
Omron Industrial Automation, www.ia.omron.com
Keyence Canada, Inc.
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