Comprensión de los sensores

La maquinaria industrial y el equipo de procesamiento no funcionarán sin sensores que funcionen. Un sensor defectuoso detendrá la producción al no enviar una señal a un controlador o permitir un movimiento u operación. Peor aún es un sensor que envía señales incorrectas o señales en el momento equivocado. Los "fallos de encendido" como estos provocan accidentes y colisiones costosas.

Los sensores se clasifican en analógicos o digitales. Esta publicación de blog analiza el uso de sensores digitales y los tipos disponibles. También ofrece orientación sobre cómo elegir el sensor digital adecuado para aplicaciones específicas.

Cómo y dónde se usan los sensores

Los sensores digitales se utilizan para comunicar presencia, ausencia, nivel y posición de movimiento a algo que realizará una acción en respuesta. Los ejemplos incluyen la detección de un contenedor en un transportador, la medición de niveles de líquido y el reconocimiento cuando un mecanismo ha alcanzado una determinada posición.

La salida de un sensor digital normalmente va al módulo IO de un PLC. En algunos casos, puede conectarse a una PC a través del hardware IO o, en implementaciones menos complejas, se conecta directamente a un relé.

Una aplicación puede ser tan simple como encender una luz para indicarle al operador que una pieza está en su lugar. Un ejemplo más complejo son los sensores de presencia de piezas en una pinza robótica que le permiten al controlador saber que se ha sujetado una pieza.

Conceptos básicos de electricidad

La mayoría de los sensores industriales utilizan 24 VCC. (Algunas industrias prefieren 120Vac.) Esto comprende dos de los tres cables que vienen del cuerpo del sensor. El tercero es el cable de señal. Los sensores se describen como PNP o NPN y fuente o hundimiento. Ya sea que esté reemplazando sensores existentes, agregando sensores a un sistema o comenzando desde cero, es importante seleccionar el tipo correcto.

1. Sensores PNP y NPN

PNP y NPN se refieren a cómo los transistores dentro del sensor encienden y apagan la señal. En un sensor PNP, la señal sube (+24 V) cuando se enciende, mientras que en un sensor NPN baja. Es importante utilizar el tipo correcto porque debe complementar el módulo de entrada.

Al reemplazar los sensores, tenga en cuenta que los fabricantes de máquinas europeos y norteamericanos generalmente prefieren sensores PNP, mientras que los equipos asiáticos a menudo usan NPN.

2. Abastecimiento y hundimiento

Estos términos también se relacionan con los transistores en el sensor. En un sensor PNP, la señal se eleva a +24 V para indicar un verdadero lógico y esto fluye hacia el módulo PLC DI. Por lo tanto, el sensor es la fuente y el módulo DI el sumidero.

Con un sensor NPN, esto se convierte en el sumidero y el PLC es la fuente. Por lo tanto, 0V del sensor es el verdadero lógico.

3. Lógica de conmutación

Los sensores pueden configurarse para estar normalmente abiertos (NO) o normalmente cerrados (NC). Por ejemplo, un fotosensor en un transportador puede emitir una señal baja cuando no hay ninguna pieza presente y cambiar a alta cuando el haz está bloqueado, o lo contrario.

Además, los sensores se pueden conectar en serie o en paralelo. Esto brinda la oportunidad de crear funciones AND y OR, lo que reduce la cantidad de cables conectados al PLC y la cantidad de programación de PLC necesaria.

Tipos de sensores digitales

• Fotoeléctrico:utilice una fotocélula para detectar un haz de luz. La fuente de luz puede estar a cierta distancia, lo que hace que este tipo de sensor sea apropiado para aplicaciones de transportadores.
• Inductivo:incorporan una bobina que emite un campo electromagnético fluctuante. El metal que pasa a través del campo crea una perturbación que provoca una salida. Los sensores inductivos son para aplicaciones de muy corto alcance.
• Capacitivo:utilizando el mismo principio que un condensador eléctrico, estos detectan la presencia de cualquier material cercano. Están disponibles para materiales conductores y no conductores.

Consideraciones sobre la selección de sensores digitales

Los puntos principales son:

• Posición y distancia del objetivo:determina si el sensor debe ser de tipo contacto o sin contacto
• Tipo de objetivo:metálico o no metálico, sólido o líquido, transparente u opaco, reflectante o no reflectante
• Espacio disponible:muchos sensores, pero no todos, están disponibles en un cuerpo de 12 mm de diámetro. Otros necesitan más espacio.
• Entorno de trabajo:¿lavado? ¿A prueba de explosiones? ¿Altos niveles de polvo o humedad?
• Conexiones:¿PNP o NPN? 24Vdc o 120Vac? ¿NO o NC?
• Sensibilidad, resolución, precisión y repetibilidad:estos definen el rendimiento requerido del sensor.

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El mejor sensor ofrece un funcionamiento repetible, preciso y fiable de la máquina u otro dispositivo en el que está instalado. Por el contrario, una mala elección podría resultar en una operación inconsistente que conduce a una calidad variable, paros frecuentes e incluso puede crear condiciones de trabajo peligrosas.

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John Henry Foster adquirió recientemente Sensors Incorporated y Sensors Integration. Sensors es líder nacional en integración de sensores industriales, seguridad y visión artificial con servicio técnico y soporte para OEM, integradores de sistemas y usuarios finales. Aunque ambas empresas continúan operando de forma independiente, ambas empresas tienen sólidos recursos intelectuales y conocimientos compartidos entre sí.

Imágenes cortesía de Banner Engineering and Sensors Incorporated