Los ladrillos de la automatización (1/3)
Breve repaso de algunos componentes básicos
"Las máquinas que encontramos en las fábricas tienen sus propios ojos (sensores), cerebro (controladores) y manos (actuadores)"
Cuando conducimos un auto, nuestros ojos detectan si el semáforo está en verde, amarillo o rojo y en base a esa información nuestro cerebro decide si podemos continuar o debemos detenernos y le dice a nuestros pies que opriman el freno o continúen pisando el acelerador.
Pues bien, las máquinas que encontramos en las fábricas tienen sus propios ojos (sensores), cerebro (controladores) y manos (actuadores), a continuación un resumen de algunos de ellos.
Los sensores DETECTAN cambios en variables medidas. Algunos ejemplos: sensores inductivos, capacitivos, fotoeléctricos, fibras ópticas, etc.
Los controladores CONTROLAN comparando un valor de entrada con un valor deseado y producen una salida. Pueden ser un PLC, contador, timer, control de temperatura, etc.
Los actuadores ACTUAN dependiendo la decisión que tome el controlador en función de la señal de los sensores. Pueden ser electroválvulas, un motor, pistón, robot, etc.
SENSORES
SENSORES DE PROXIMIDAD
Los sensores de proximidad le permiten a las máquinas “sentir” los objetos.
Un Sensor de proximidad también llamado "interruptor de proximidad" emite una señal cuando un objeto se encuentra cerca del sensor.
Las ventajas principales de los sensores de proximidad industriales son:
1. Funcionamiento confiable en entornos severos (por ejemplo, en exteriores o entornos con presencia de aceites)
2. Funcionamiento e instalación simple y sencilla
3. Precio atractivo (por ejemplo, tienen un costo menor que los sensores fotoeléctricos)
Existen 2 tipos principales de sensores de proximidad industriales:
Sensores de proximidad inductivos. Detectan los objetos generando un campo electromagnético. Por lo tanto, sólo se pueden detectar objetos metálicos.
Sensores de proximidad capacitivos. Detectan los objetos generando un campo capacitivo electroestático. Por lo tanto, pueden detectar cualquier tipo de objeto.
Aunque los sensores inductivos detectan solamente objetos metálicos, son mucho más comunes en la industria. Se ven menos afectados por las perturbaciones externas, como perturbaciones electromagnéticas y además, son más baratos que los sensores capacitivos.
Un sensor de proximidad inductivo consta de una bobina enrollada en torno a un núcleo de ferrita en el cabezal de detección. A éste se le aplica una frecuencia elevada, lo que genera un campo electromagnético oscilante en torno al mismo. Todo esto se controla mediante un circuito interno.
Cuando un objeto metálico se desplaza hasta este campo, se crean corrientes eléctricas en el objeto (corrientes en remolino).
Dichas corrientes provocan un efecto similar al de un transformador y como consecuencia, la energía de la bobina de detección disminuye, se reducen las oscilaciones y disminuye la intensidad del campo magnético. El circuito de control detecta la reducción de las oscilaciones y después, activa la salida. El objeto es detectado.
Dado que el principio de operación emplea un campo electromagnético, los sensores inductivos superan las cargas de los sensores fotoeléctricos en cuanto a resistencia ambiental. Por ejemplo, el aceite o la suciedad no suelen afectar al funcionamiento del sensor.
SENSORES FOTOELÉCTRICOS
Los sensores fotoeléctricos son los “ojos” de las máquinas. Pueden “ver” diferentes objetos, desde una botella que pasa por una banda transportadora hasta la pieza que recoge un robot para instalarla en un automóvil.
Algunas ventajas de los sensores fotoeléctricos:
· Detección sin contacto
· Pueden detectar a gran distancia
· Sin desgaste/durables
· Tiempo de respuesta rápido
· Detectan casi cualquier material
Un sensor fotoeléctrico está formado por 3 componentes principales:
- Emisor de luz
- Receptor de luz
- Circuito de salida
SENSORES DE FIBRA ÓPTICA
Todos los sensores de fibra óptica utilizan el principio de reflexión interna total para guiar una fuente de luz a lo largo de fibras finas, flexibles, de vidrio o polímero hacia el objeto que se desea detectar.
El haz de luz viaja por la fibra de principio a fin, reflejándose en la pared interna, con muy poca pérdida de brillo.
En algunas aplicaciones no hay espacio físico suficiente para montar correctamente un sensor convencional, o bien el entorno mecánico, químico o térmico puede afectar negativamente la operación y fiabilidad de los sensores.
Por el contrario, los sensores de fibra óptica pueden guiar y dirigir una fuente de luz remota muy cerca del objeto que se desea detectar. Por lo tanto, el cabezal de fibra es mucho más pequeño y fácil de instalar que un sensor fotoeléctrico convencional.
Por ejemplo, un sensor de fibra óptica podría:
- Detectar color
- Detectar objetos a una gran velocidad
- Detectar características de objetos muy pequeños o finos
- Detectar objetos transparentes, translúcidos u opacos
Algunos usos habituales:
- Detección de objetos transparentes o translúcidos.
- Detección de larga distancia.
- Pueden detectar objetos de distintos tamaños.
- Detectar características de objetos muy pequeños.
SENSORES DE DESPLAZAMIENTO Y MEDICIÓN
Los sensores de desplazamiento y medición industriales están presentes en muchos tipos de aplicaciones y procesos industriales.
Normalmente se usan para el control de calidad o el posicionamiento preciso de objetos.
Muy a menudo es necesaria la combinación de uno o varios sensores de gran precisión y el procesamiento complejo de los datos de medición para conseguir el resultado deseado. Para resolver este tipo de aplicaciones son necesarios conocimientos de ingeniería y experiencia.
Posicionamiento preciso de un brazo robótico
Control de calidad: medida del diámetro de un cigüeñal
Detección de PCB apilado
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