Actualmente la mayoría de procesos industriales se encuentran automatizados, por ende, existen diferentes tipos de sensores, los cuales, cumplen la función de retroalimentar al controlador sobre el estado actual del proceso, básicamente son los ojos de la máquina.
Es común tener una aplicación nueva de sensado y no saber cuál es el tipo de sensor a seleccionar, por lo que, esperamos esta guía sea de ayuda.
Pasos a seguir:
1. Definir la aplicación
Es importante tener claro cuál es el futuro trabajo del sensor. El sensor podría determinar:
- Presencia de un objeto (Puede ser una caja, una bolsa, una botella, entre otros)
- Conteo de productos
- Medición de distancia (nivel de silo, posición de elevador, etc)
- Posición de parte móvil en máquina.
- Inspección de producto. (quebrado, dañado, mezclado, etc)
- Detección de una marca o taca. (sincronía de la máquina con el producto )
- Medición de temperatura, presión o flujo.
2. Determinar el tipo de alimentación.
A la fecha la mayoría de tableros de control trabajan a 24VDC pero todavía existen algunos controles a 120VAC. Definir la tensión de alimentación es clave antes de continuar con los otros pasos.
Existen algunos modelos de sensores que pueden ser alimentados con ambas tensiones, tanto en AC como en DC, pero lamentablemente no son todos.
El definir la tensión de alimentación nos dará el camino correcto a las diferentes familias antes de seleccionar las otras características del sensor.
3. ¿Cuál es el tipo de salida necesario para mi proceso? ¿Análoga o Digital?
Existen dos tipos de salidas: Las digitales que definen la presencia-ausencia de un objeto y las análogas que suministran un rango (4 a 20mA o 1 a 10V).
Ejemplos:
- Salida Digital: Presencia de una caja
- Salida Análoga: Nivel de un silo.
Figura 1: Salida Digital
Figura 2: Salida Analógica.
Normalmente los sensores con alimentación a 24VDC entregan una salida PNP(24VDC) o NPN(0VDC), mientras que los de alimentación a 120VAC cuentan con un contacto seco a la salida o salidas a transistor tipo MOSFET.
Si desea más información por favor hacer click aquí para ingresar a nuestro blog de salidas de sensores PNP y NPN, 2 cable y 3 cables, OI link.
4. Características del objeto
Tener claro las características del objeto a detectar es indispensable para la selección de la familia de sensores.
Definir:
- Tamaño del objeto (Dimensiones)
- Color (Blanco, Negro, Verde, etc)
- Forma (circulo, cuadrado, indefinido)
- Características físicas (brillante, opaco)
- Material (Metal, Madera, Vidrio, Plástico)
- Estado del material (liquido, solido, gaseoso)
5. Características del medio donde se va a instalar el sensor
Es importante no solo enfocarse en las características del objeto; en muchas ocasiones el mal funcionamiento se debe a la selección incorrecta del sensor por no contemplar el medio donde se iba a instalar, por tal razón debemos contemplar:
- Temperatura (Si el sensor opera a una temperatura superior a la recomendada por la hoja de datos es probable que la vida útil se acorte)
- Humedad
- Condensación (Aun cuando el sensor cuente con una IP69K, la condensación puede deteriorar la electrónica y ocasionar un corto circuito)
- Polvo (específicamente los sensores fotoeléctricos por su tecnología de detección a trasvés de un haz de luz, puede afectar la trayectoria de este y provocar un funcionamiento inadecuado.)
- Ambientes controlados (Áreas clasificadas)
- Vibraciones (Cada dispositivo cuenta con una especificación de vibraciones máximas)
- Campos Electromagnéticos (En aplicaciones donde el sensor se instala cerca de una estación de soldado, es necesario incorporar un modelo que sea inmune a los campos de soldadura). Aplica para sensores inductivos.
- Intemperie (La mayoría de sensores )
6. Distancia de sensado
Los sensores ya tienen predefinida una distancia máxima de sensado, esta distancia varía según las familias y la tecnología de detección, de ahí la necesidad de saber la distancia de trabajo (distancia del sensor al objeto).
Figura 3: Campo de visión según distancia de sensado.
Como se aprecia en la figura 3, el seleccionar una distancia incorrecta ya con un tamaño de objeto definido puede implicar el mal funcionamiento del dispositivo.
7. Seleccionar la tecnología
Podemos clasificar los sensores en 4 grandes familias: Sensores fotoeléctricos, de proximidad, de Proceso, de visión.
Fotoeléctricos:
Su principio de funcionamiento está basado en cambios de intensidad en la luz, lo que permite distancias de sensado de hasta 160 metros. Ideales para aplicaciones de presencia ausencia de objetos en zonas de trabajo libre de polvo, la contaminación en el lente puede obstruir el paso del haz de luz, afectando la funcionalidad de dispositivo.
- Retro-reflectivo
- Retro-reflectivo Polarizado
- Difuso
- Supresor de fondo
- Objetos Transparentes.
- Emisor-Receptor
- Laser
- Marcas o tacas.
- Fibras
- Horquillas
- Entre otros
Para más detalle puede ingresar al siguiente link:
https://ab.rockwellautomation.com/Sensors-Switches/Photoelectric-Sensors
Proximidad:
Inductivo
Dentro de los sensores de proximidad de no contacto más utilizados tenemos los inductivos, estos generan un campo electromagnético; este método de funcionamiento los hace ideales para detección de partes metálicas.
En el caso de tener una aplicación de detección de metales y utilizar un Inductivo es bueno contemplar los siguientes puntos.
- El objeto metálico tiene que ser más grande que la cabeza del sensor
- La distancia de sensado es directamente proporcional al diámetro del sensor, a mayor diámetro mayor distancia de sensado.
- Existen modelos blindados (solo se detecta en la superficie de la cabeza) y no blindados (además de la cabeza existe detección lateral)
Figura 4: Blindado, No Blindado.
- Para aplicaciones de velocidad la frecuencia de conmutación tiene que ser mayor a la frecuencia de giro.
- Existen una distancia a respetar en la instalación de este tipo de sensores, se ilustran en la siguiente imagen.
Figura 5: Distancia a respectar
- El tipo de metal y sus aleaciones pueden afectar la distancia de sensado especificada en la hoja de datos.
Para más información por favor visitar:
https://ab.rockwellautomation.com/es/Sensors-Switches/Inductive-Proximity-Sensors
Capacitivo
Para las aplicaciones donde se requiere detectar un objeto con una materia distinto al metal lo mejor es utilizar un capacitivo, a través de su dieléctrico.
Los capacitivos cuentan con un potenciómetro de precisión para variar el dieléctrico y cambiar la detección. (madera, plástico, vidrio, etc)
Al igual que los inductivos, la distancia de sensado es directamente proporcional al diámetro del sensor, a mayor diámetro mayor distancia de sensado.
Las vibraciones en maquina pueden afectar el ajuste del potenciómetro.
Figura 6: Sensores capacitivos.
Para más información por favor visitar:
Sensores de Visión
En algunas ocasiones los sensores fotoeléctricos, capacitivos, inductivos, entre otros, no cumplen con la tarea por la cual fueron instalado, es ahí donde entra la visión artificial a trabajar.
Sensores con todo lo necesario autocontenido en una misma carcasa (cámara, iluminación, óptica, procesamientos, etc) vienen a cambiar el mundo de las inspecciones en línea.
Dentro de las herramientas con las que cuentan este tipo de dispositivos podemos enlistas: patrones, brillos, contrastes, conteo de pixeles, detección de bordes, mediciones, entre otros.
Figura 7: Sensor de Visión.
Para más información por favor visitar:
https://www.cognex.com/es-mx/products/machine-vision/in-sight-2000-vision-sensors
