Tipos de sensores de proximidad

3.1 Sensores de proximidad inductivos Los sensores de proximidad inductivos sin contacto se utilizan únicamente para detectar objetos metálicos. Funcionan según el principio de inducción, con un oscilador que acciona una bobina hasta que un objeto metálico entra en la bobina.

En los últimos años, los sensores inductivos se han vuelto cada vez más populares a pesar de estar basados ​​en diseños más antiguos. A diferencia de otras tecnologías de esta lista, los sensores inductivos sólo son adecuados para materiales metálicos. Generan un campo magnético y luego detectan cambios en el campo magnético cuando pasa un objeto metálico, de forma similar a cómo un imán que gira en una bobina genera electricidad. Cualquier detector de metales comienza con esto.

Su rango de detección puede verse muy limitado por la configuración, especialmente en aplicaciones donde la rotación del engranaje se calcula detectando si los dientes del engranaje están cerca del sensor. Los sensores inductivos se pueden instalar en las carreteras para detectar vehículos que circulan por ellas u optimizarse para detectar plasma a mayores distancias.

 

Los sensores inductivos suelen funcionar en el rango de milímetros a metros cuando funcionan como sensores electrónicos de proximidad. Funcionan mejor con materiales metálicos negros como hierro y acero, y su rango de detección para materiales metálicos no magnéticos es menor debido a sus principios operativos. Tienen frecuencias de actualización extremadamente rápidas porque dependen de cambios en el campo electromagnético.

 

3.2 Sensores de proximidad capacitivos Los sensores de proximidad capacitivos sin contacto pueden detectar sustancias metálicas y no metálicas, como líquidos, polvos y partículas. Funcionan detectando cambios de capacitancia.

Consisten en un oscilador, un disparador Schmitt y un circuito de interruptor de salida, muy parecido a los sensores inductivos. La única diferencia es que tienen dos placas de carga para capacitancia (una interna y otra externa):

• El oscilador está conectado a la placa interna.

• La superficie de detección es una placa externa (electrodo sensor).

Cuando un objeto se acerca al sensor, cambia la constante dieléctrica en el sensor capacitivo, lo que permite al sensor determinar la distancia del objeto midiendo esta constante dieléctrica.

 

Los sensores capacitivos generalmente tienen tiempos de respuesta más lentos, con frecuencias de actualización de solo {{0}} Hz. Sin embargo, dado que los sensores capacitivos no se ven afectados por el polvo o los contenedores opacos, se usan comúnmente en aplicaciones donde los sensores ópticos están prohibidos. El rango nominal aproximado de los sensores capacitivos típicos es de 10 milímetros, capaces de detectar cambios de espesor dentro de 0,01 milímetros.

 

3.3 Sensores de proximidad ultrasónicos

Los sensores de proximidad ultrasónicos detectan la presencia de objetos o, con un procesamiento adicional, utilizan pulsos ultrasónicos para detectar la distancia a los objetos. Funcionan mediante transmisores y receptores, junto con el principio de localización del eco.

Los sensores ultrasónicos determinan la distancia a un objeto emitiendo chirridos y midiendo el tiempo que tarda el chirrido en rebotar en una superficie y regresar. Si bien los transmisores y receptores generalmente están configurados para ser lo más similares posible, estos conceptos aún se aplican cuando están aislados. También se encuentran disponibles transceptores ultrasónicos que combinan funciones de transmisión y recepción en una sola unidad.

La detección ultrasónica es muy precisa, con altas frecuencias de actualización capaces de emitir decenas o cientos de pulsos o chirridos por segundo. El color y la transparencia de los objetos tienen un efecto mínimo en las lecturas, ya que se basan en sonido en lugar de ondas electromagnéticas.

Estas mismas características significan que no necesitan emitir ni depender de luz, lo que los hace ideales para condiciones que son naturalmente oscuras o deben permanecer oscuras. Las ondas sonoras se propagan con el tiempo, ampliando el área de detección, lo que podría ser beneficioso o perjudicial según la aplicación. Debido a su naturaleza simple, también son muy económicos, flexibles y seguros.

Por otro lado, los sensores ultrasónicos tienen sus propios inconvenientes. Los sensores constan de transmisores y receptores, que pueden combinarse o adquirirse por separado. Los cambios significativos de temperatura afectan la precisión debido a los cambios en la velocidad del sonido en el aire. Sin embargo, esto se puede mitigar actualizando los cálculos utilizando mediciones de temperatura.

 

Los materiales blandos pueden afectar la precisión debido a la mala reflexión de las ondas sonoras en las superficies absorbentes. Aunque los sensores ultrasónicos son esencialmente similares al sonar, no están diseñados para uso bajo el agua. Finalmente, su dependencia del sonido los vuelve inútiles en el vacío donde no existe un medio para la propagación del sonido.

 

3.4 Sensores de proximidad infrarrojos IR

Significa infrarrojo y utiliza un haz de luz infrarroja para detectar la presencia de objetos. Funciona de manera similar a los sensores ultrasónicos pero utiliza señales infrarrojas en lugar de ondas sonoras.

 

Los sensores de proximidad infrarrojos incluyen un LED IR que emite luz infrarroja y un fotodetector que detecta la luz reflejada. Tiene un circuito de procesamiento de señal incorporado que puede especificar un punto de luz en un PSD.

 

¿Cómo funciona un sensor de proximidad por infrarrojos? Primero, el LED IR emite luz infrarroja. Luego, el rayo incide en un objeto y se refleja en un ángulo determinado. La luz reflejada llega al fotodetector. Finalmente, el sensor del fotodetector determina la posición/distancia del objeto reflectante.

 

3.5 Sensores fotoeléctricos de proximidad Los sensores fotoeléctricos de proximidad constan de un generador de haz de luz, un detector de haz dedicado, un amplificador y un microprocesador. Cuando el haz de luz emitido es reflejado por un objeto, el detector fotoeléctrico lo detecta, lo que permite al sensor detectar el objeto mediante este método.

El haz de luz emitido se modula a una frecuencia específica y el detector tiene un amplificador sensible a la frecuencia que responde sólo a la luz modulada a la frecuencia correspondiente. Esto evita detecciones falsas causadas por la luz ambiental o la luz solar. Cuando un sensor de proximidad fotoeléctrico detecta un objeto negro, las propiedades no reflectantes del objeto dificultan el funcionamiento del sensor, al igual que los objetos transparentes o refractivos.

 

Aunque los sensores de proximidad fotoeléctricos son adecuados para muchas aplicaciones industriales, también se utilizan ampliamente en entornos residenciales y comerciales, como sensores de puertas de garaje y contadores de personas en tiendas. Los sensores fotoeléctricos se pueden configurar en varias configuraciones para su implementación. Los sensores de haz opuesto utilizan un transmisor en un lado y un detector en el otro lado, detectando cuando se interrumpe el haz.

 

El transmisor y el detector son parte de un sistema retrorreflectante, donde un reflector en el otro lado refleja la señal de regreso al detector. Finalmente, los sensores difusos acercan el transmisor y el detector, pero la luz del transmisor se refleja desde cualquier superficie circundante, similar a los sensores ultrasónicos pero sin medir la distancia.

 

Debido a la ausencia de piezas móviles, los sensores fotoeléctricos tienen una larga vida útil y pueden detectar una amplia gama de materiales, aunque los materiales transparentes y el agua pueden plantear problemas. Las configuraciones de haz opuesto y retrorreflectante ofrecen largos rangos de detección y tiempos de respuesta rápidos. Los objetos pequeños se pueden detectar mediante configuraciones difusas o mediante un detector en movimiento.

 

Estos sensores pueden soportar condiciones de suciedad en aplicaciones industriales siempre que la lente no esté contaminada. Sin embargo, su capacidad para medir la distancia a los objetos es muy limitada y el color y la reflectividad de los objetos pueden causar problemas. La instalación en entornos concurridos puede ser compleja, ya que las configuraciones retrorreflectantes y de haz opuesto requieren alineación.