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8/17/2019 Fundamentos de sensores.pdf

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Fundamentos de sensores

Carlos Javier Moreno Gómez

Ingeniero Electró[email protected]

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Fundamentos

del sensado o

detección de presencia

Manual de capacitación


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Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de la detección de presencia i

Tabla de contenido

PrefacioVisualización en línea con Adobe Ac robat Reader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Aspectos básicos de la aplicación de sensores¿Qué es un sensor? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2

Sensores de contacto y sin contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-2Sensado con salida discreta y c on salida analógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

Características y especific aciones de los sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-3Normas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-5

Aprobación de agencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-6Método de selección de sens ores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7

Salidas y cableadoFuentes de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-2

Voltajes disponibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2Voltaje de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2Protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2

Flujo de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3

Tipos de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-4

Electromecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4Estado sólido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

Cableado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-9Dos hilos o tres hilos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9

Lógica de salida y tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12Retardo de tiempo a la conexión y a la desconexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12Una sola señal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13Monopulso retardado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

Detección de movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Interruptores de final de carreraPartes de un interruptor de final de carrera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-2

Componentes básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 -2NEMA frente a IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3Carcasas enchufables frente a no enchufables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3

Funciones y tipos de accionadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5Operación y características de los contactos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

Ventajas y desventajas de los interruptores de final decarrera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

Aplicaciones típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-13


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T ABLA DE CONTENIDO

iiFundamentos de la detección de presencia Rockwell Automation/Allen-Bradley

Sensores de proximidad inductivosDiseño de los sensores de proximidad inductivos . . . . . . . . . . . . . . . .4-2

Componentes básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Diseño blindado o no blindado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Consideraciones relativas al objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

Margen de detección frente a ma terial y tamaño del objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6Efectos del material del objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7 Efectos del tamaño y la forma del objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Sensores para todos los metales: sele ctivos férricos y no férricos . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Movimiento de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9Inmunidad a campos de solda dura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

Ventajas y desventajas de los sensores de proximidad inductivos 4-12

Aplicaciones típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-13

Sensores de proximidad capacitivosDiseño de los sensores de proximidad capacitivos . . . . . . . . . . . . . . .5-2

Componentes básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

Diseño blindado o diseño no blindado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3Sonda blindada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3Sonda no blindada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3

Consideraciones relativas al objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5Constantes dieléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Consideraciones ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-7

Ventajas y desventajas de los sensores de proximidadcapacitivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8

Aplicaciones típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9

Sensores de proximidad ultrasónicosDiseño de los sensores ultrasónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-2Componentes básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2

Margen de detección y haz efectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3Distancia de detección mínima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 -3Distancia de detección m áxima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 -4Haz efectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4Supresión de fondo y objetos no diana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5Consideraciones de espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5Alineación del sensor1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

Consideraciones relativas al objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-7 Tamaño del objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

Distancia entre el objeto y el sens or . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

Consideraciones ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Ruido ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Presión del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9 Temperatura del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9 Turbulencia del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Medidas de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 -9


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T ABLA DE CONTENIDO

Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de la detección de presencia iii

Ventajas y desventajas de los sensores de proximidadultrasónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-10

Aplicaciones típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11

Sensores fotoeléctricos

Diseño de los sensores fotoeléctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2Componentes básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2

Margen de detección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-8Campo de visión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8Distancia máxima de d etección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9Distancia mínima de detec ción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10Margen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10Histéresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-12 Tiempo de respuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12Operación por luz/oscuridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13

Modos de detección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14

Detección de haz transmitido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16Cómo obtener un haz efectivo óptimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16Alineación del sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-17 Contorno del haz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18

Ventajas y desventajas de la detección de haz transmitido . . . . . 7-19

Aplicaciones típicas para detección de haz transmitido . . . . . . . . 7-21

Sensores retrorreflectivos y retrorreflectivos polarizados . . . .7-22Sensores retrorreflectivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-22Sensores retrorreflectivos polarizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-23Alineación del sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-24Contorno del haz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25

Ventajas y desventajas de los sensores retrorreflectivos y retrorreflectivos polarizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-26

Aplicación típica de los sensores retrorreflectivos yretrorreflectivos polarizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-28

Sensores difusos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29Sensores difusos de corte abrupto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-30Sensores difusos con supresión de fondo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31Sensores difusos de foco fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31Sensores difusos gran angular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3 2Alineación de sensores difusos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-33Contorno del haz de sensores difusos, de corte abrupto y con supresión de fondo . . . 7-33

Ventajas y desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-34Aplicación típica de sensores difusos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37

Cables de fibra óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38Vidrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-39Plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-39

Ventajas y desventajas de los cables de fibra óptica . . . . . . . . . . . 7-40

Aplicaciones típicas de los cables de fibra óptica . . . . . . . . . . . . . . . 7-41


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T ABLA DE CONTENIDO

ivFundamentos de la detección de presencia Rockwell Automation/Allen-Bradley

Apéndice A—Selección de sensoresSelección de la tecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-1

Selección de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-6

Apéndice B—Envolventes IEC y NEMA

Envolventes IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1Grado de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .B-1Clasificación de envolventes IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-2Descripción de los requisitos de pruebas para envolventes IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-3

Envolventes NEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-6

Envolvente correcto para los controles de motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-6Criterios de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-9Descripción de los requisitos de pruebas para envolventes NEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . B-10Criterios de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-12Descripción de los requisitos de pruebas según la Norma UL 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-13

Apéndice C—Glosario


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Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de la detección de presencia 1

Prefacio

En Fundamentos del sensado o detección de presencia encontrará

toda la información que necesita sobre la aplicación de sensores de

presencia. Este documento ha sido creado para personas encargadas

del diseño, implementación, gestión, soporte o venta de tecnologías

de detección de presencia, como ser:

• diseñadores de maquinaria• ingenieros de control y aplicación

• ingenieros en control de calidad y fabricación

• técnicos en ingeniería y mantenimiento

• estudiantes de ingeniería y comercio

• distribuidores, vendedores y sus superiores

En Fundamentos del sensado o detección de presencia se combinan

la teoría básica de los sensores con ejemplos de aplicaciones, lo cual

permite comprender el concepto de estas tecnologías además de su

relación con procesos industriales generales. Por último, este libro le

ayudará a deducir reglas que le permitan tomar decisiones de

diseño relacionadas con la detección de presencia.

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y en pantalla. En la versión electrónica, verá texto resaltado en

verde correspondiente a hipervínculos que llevan a información

adicional o términos del glosario.


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Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de la detección de presencia 1-1

1

Aspectos básicos de la aplicaciónde sensores

Los esfuerzos y el trabajo por desarrollar productos con mayor

rapidez y con una mayor eficacia en términos de costo nunca sedetiene. Gracias a la automatización de procesos, los fabricantespueden lograr estos objetivos y mantener, a la vez, niveles de

calidad y confiabilidad más altos. La de detección de presencia se

utiliza para monitorear, regular y controlar estos procesos; enconcreto, los sensores de presencia ayudan a comprobar que lospasos fundamentales del proceso se realicen como es debido.

En la primera sección de este capítulo, nos centraremos en laterminología y los principios de operación básicos comunes a todos

los sensores, para después explicar a grandes rasgos cómodeterminar el tipo de aplicación requerido y seleccionar el sensor

más adecuado.

En los capítulos restantes se explica en detalle las s máspredominantes y su aplicación:

• Interruptores de final de carrera (Capítulo 3)• Sensores de proximidad inductivos (Capítulo 4)

• Sensores de proximidad capacitivos (Capítulo 5)• Sensores de proximidad ultrasónicos (Capítulo 6)• Sensores fotoeléctricos (Capítulo 7)


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ASPECTOS BÁSICOS DE LA APLICACIÓN DE SENSORES

¿Qué es un sensor?/Sensores de contacto y sin contacto

1-2Fundamentos de la detección de presencia Rockwell Automation/Allen-Bradley

¿Qué es un sensor?

Un sensor es un dispositivo para detectar y señalar una condición decambio. ¿Y qué es esta “condición de cambio”? Con frecuencia se trata de lapresencia o ausencia de un objeto o material (detección discreta). También

puede ser una cantidad capaz de medirse, como un cambio de distancia,tamaño o color (detección analógica). Esta información, o salida del sensor,es la base del proceso de monitoreo y control de un proceso de fabricación.

Sensores de contacto y sin contacto

Los sensores de contacto son dispositivos electromecánicos quedetectan cambios a través del contacto físico directo con el objeto encuestión. Los sensores de contacto:

• generalmente no requieren de energía eléctrica;• pueden soportar más corriente y tolerar mejor las alteraciones de la

línea eléctrica;

• generalmente son más fáciles de entender y diagnosticar.

Los encoders, los interruptores de final de carrera y los interruptores deseguridad son sensores de contacto. Los encoders transforman elmovimiento de las máquinas en señales y datos. Los interruptores de finalde carrera se utilizan cuando es posible un contacto físico con el objeto. Losinterruptores de seguridad ofrecen resistencia a posibles interpolaciones ycontactos de apertura directa, lo cual permite utilizarlos como protectoresde máquinas y paradas de emergencia.

Los sensores sin contacto son dispositivos electrónicos de estado sólidoque crean un campo de energía o haz y reaccionan ante una alteración enese campo. Algunas características de los sensores sin contacto son:

• no se requiere contacto físico;• no tienen componentes móviles que puedan atascarse, desgastarse o

romperse (por lo tanto, necesitan menos mantenimiento);• generalmente operan más rápido;• son más flexibles en cuanto a su aplicación.

Los sensores fotoeléctricos, inductivos, capacitivos y ultrasónicoscorresponden a s sin contacto. Al no haber contacto físico, se elimina laposibilidad de desgaste; sin embargo, en raras ocasiones podría haber unainteracción entre el sensor y el objeto. Los sensores sin contacto tambiénson susceptibles a la energía emitida por otros dispositivos o procesos.

Ejemplo práctico Como ejemplo para la aplicación de sensores de contacto y sin contactousaremos una cadena de pintura. Los sensores de contacto se utilizanpara contar cada puerta a medida que entra en el área de pintura y asídeterminar el número exacto de puertas que se han enviado a esa zona. Amedida que las puertas pasan a la zona de curado, el sensor sin contactocuenta el número de puertas que han salido de la zona de pintura ycuántas han pasado a la zona de curado. Al usar este tipo de sensor seevita el contacto directo con la superficie recién pintada y, por tanto, éstapermanece inalterada.


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¿Qué es un sensor?/Sensado con salida discreta y con salida analógica

Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de la detección de presencia1-3

Sensado con salida discreta y con salida analógica

El sensado con salida discreta responde a la pregunta: “¿Está ahí elobjeto?” El sensor emite una señal de Encendido/Apagado (digital)basándose en la presencia o ausencia del objeto en cuestión.

El sensado con salida analógica responde a las preguntas: “¿Dónde

está?”, o “¿Cuánto hay?”, dando una respuesta continuaproporcional al efecto que el objeto tenga sobre el sensor, tanto enrelación a su posición dentro del margen de detección como a la

intensidad relativa de la señal que devuelva al sensor.

Características y especificaciones de los sensores

Al especificar un sensor, es importante comprender los términoscomunes o “jerga” asociados a este tipo de tecnología. Aunque los

términos exactos varían de un fabricante a otro, los conceptos

generales son los mismos.

Distancia de

detección

Al utilizar un sensor para una aplicación, se debe calcular unadistancia de detección nominal y una distancia de detección

efectiva.

Distancia nominal de detección

La distancia de detección nominal corresponde a la distancia deoperación para la que se ha diseñado un sensor, la cual se obtiene

mediante criterios estandarizados en condiciones normales.

Figura 1.1:

Distancia nominal de

detección

5mm

152m a 1x

0114-PX-LT


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¿Qué es un sensor?/Características y especificaciones de los sensores

1-4 Fundamentos de la detección de presencia Rockwell Automation/Allen-Bradley

Distancia efectiva de detección

La distancia de detección efectiva corresponde a la distancia de

detección inicial (o de fábrica) del sensor que se logra en unaaplicación instalada. Esta distancia se encuentra más o menos entrela distancia de detección nominal, que es la ideal, y la peor distancia

de detección posible.

Histéresis La histéresis, o desplazamiento diferencial, es la diferencia entre lospuntos de operación (conectado) y liberación (desconectado) cuandoel objeto se aleja de la cara del sensor y se expresa como un

porcentaje de la distancia de detección. Sin una histéresissuficiente, el sensor de proximidad se conecta y desconecta

continuamente al aplicar una vibración excesiva al objeto o alsensor, aunque se puede ajustar mediante circuitos adicionales.

Figura 1.2:Histéresis

Repetibilidad La repetibilidad es la capacidad de un sensor de detectar el mismoobjeto a la misma distancia todo el tiempo. Esta cifra se expresacomo porcentaje de la distancia de detección nominal y se basa en

una temperatura ambiental y voltaje eléctrico constantes.

Figura 1.3:

Repetibilidad

Objeto

Distancia “y” — Distancia “x”

Distancia “x”= % diferencial

Punto de operación

Distancia x

Punto final de la detección

Distancia yDistancia derecorrido

Encendido Apagado

0116-PX-LT

0120-PX-LT

Objeto

% de repetibilidadde la distancia de detección


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¿Qué es un sensor?/Normas


Frecuencia de

conmutación

La frecuencia de conmutación corresponde a la cantidad deconmutaciones por segundo que se pueden alcanzar en condiciones

normales. En términos más generales, es la velocidad relativa delsensor.

Figura 1.4:

Ajuste estándar de lafrecuencia de conmutación

Tiempo de respuesta El tiempo de respuesta de un sensor corresponde al tiempo quetranscurre entre la detección de un objeto y el cambio de estado deldispositivo de salida (de encendido a apagado o de apagado aencendido). También es el tiempo que el dispositivo de salida tarda

en cambiar de estado cuando el sensor ya no detecta el objeto.

El tiempo de respuesta necesario para una aplicación específica seestablece en función del tamaño del objeto y la velocidad a la que

éste pasa ante el sensor.

Normas

Los fabricantes de controles industriales tienen poco o ningúncontrol sobre los siguientes factores, fundamentales para una

instalación segura:

• condiciones del ambiente

• diseño de los sistemas• selección y aplicación del equipo

• instalación

• formas de operación• mantenimiento

Dn

Interruptor de proximidad

Direccióndel movimiento Objetos de

Fe 360 o A570Grado 36

d

2 x m

m

m 2

Material no magnético y no conductor

m = d0110-PX-LT


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¿Qué es un sensor?/Aprobación de agencias


Los interruptores y sensores de presencia, al igual que todo equipo

eléctrico, se deben instalar de acuerdo a las normas eléctricas quecorrespondan (NEC, National Electrical Codes). Existen tres

organizaciones principales para ello:

• CENELEC: European Committee for Electrotechnical

Standardization (Comité Europeo de NormalizaciónElectrotécnica)

• IEC: International Elecrotechnical Commission (ComisiónInternacional de Electrotécnica)

• NEMA: National Electrical Manufacturers Association(Asociación Nacional de Fabricantes de Productos Eléctricos)

En general, las especificaciones del CENELEC se aplican a lasinstalaciones del mercado europeo, mientras que en Norteamérica

se siguen las normas de la NEMA. La IEC establece normas aescala internacional.

Aprobación de agencias

Muchos fabricantes de sensores someten voluntariamente los

diseños de sus productos a pruebas y a la aprobación de agenciasreconocidas. En otros casos, los fabricantes están autorizados para

autocertificar que sus diseños se ajustan a las normas vigentes. Esposible que para algunos clientes, o en caso de tratarse de

exportaciones, Ud. deba utilizar dispositivos que cuenten con ladebida aprobación, si bien, por lo general, esta práctica no es comúnen los Estados Unidos.

Los productos de fabricantes que lleven la marca de una agencia

tienen un registro que permite al cliente, o inspector, comprobar sicumplen con la normativa. Es importante advertir que lo que se ha

aprobado o certificado es el diseño de un producto, no el productomismo.

Underwriters

Laboratories (UL) y

Canadian Safety

Authority (CSA)

Estas agencias norteamericanas realizan principalmente pruebaspara ayudar a garantizar que los productos están fabricados de

acuerdo con los requisitos exigidos y que, cuando se utilizan demanera correcta, no presentan riesgo de descarga eléctrica oincendio para el usuario.

Factory Mutual (FM) Factory Mutual es una agencia norteamericana que se ocupa de

comprobar que los productos que se van a utilizar en lugarespeligrosos (zonas con atmósfera potencialmente explosiva) cumplenlas normas de seguridad intrínseca. Estas normas contribuyen a

garantizar que el nivel eléctrico de un dispositivo fabricado deacuerdo con los requisitos exigidos y que se utiliza como parte de un

sistema, es inferior a aquél que podría provocar una explosión. Elregistro de cada producto incluye el diagrama de conexionesautorizadas.


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Comunidad Europea

(CE)

Estos requisitos afectan a casi todas las fases del diseño de un

producto, su construcción, uso e incluso eliminación. Los productos

que no lleven la marca de la CE no se pueden vender dentro de la

Comunidad Europea. En el caso de los sensores, la CE se encarga de

la compatibilidad electromagnética. Si un sensor lleva la marca

"CE" significa que, hasta cierto punto, no interferirá con otros

dispositivos electrónicos ni se verá afectado por ellos.

Método de selección de sensores

Dentro de cada sistema hay muchas operaciones o procesos:

fabricación, montaje, empaquetado, pintura, manipulación de

materiales, etc. Cada uno de ellos se puede dividir en procesos más

pequeños, como recuento, indexación, expulsión, pulverizado,

relleno y transporte. Un sensor puede ayudarlo a detectar las

condiciones de cambio relacionadas con una acción o proceso.

Determine dónde senecesita un sensor

En este proceso se deben identificar las operaciones clave dentro delsistema y definir áreas concretas donde se deben comprobar las

condiciones.

Identificación de las funciones

Identifique lo que hace el sistema o lo que usted desea que haga.

¿Necesita un producto para contar? ¿Clasificar? ¿Realizar control de

calidad? ¿Determinar la orientación de las piezas? Concretamente:

• ¿Qué condiciones se deben cumplir para que se lleve a cabo cada

función?

• ¿Qué información se necesita durante cada función?

• ¿Qué condiciones se deben cumplir después de cada función

para comprobar que ésta se ha realizado correctamente?

Identificación de áreas clave

Concéntrese en el área donde se está realizando una acción. Por lo

general, verá que en dicha área participa un elemento de trabajo y

un mecanismo; estúdielos para determinar lo que se necesita para

que la función se ejecute en forma adecuada.

• Comprobación del elemento de trabajo: ¿Hay características o

componentes del elemento de trabajo que sean necesarios o que

deban estar orientados hacia una dirección específica? ¿Quéposibilidades hay de que el propio elemento de trabajo quede

orientado o resulte dañado de manera tal que pudiera afectar

negativamente al proceso?

• Comprobación del mecanismo: ¿El mecanismo o el elemento de

trabajo están impulsados por sistemas diferentes que podrían

chocar si se utiliza uno de ellos sin haber retirado el otro? ¿Hay

algún componente específico que pueda romperse o desgastarse?


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Figura 1.5:Operación de embotellado

Determine si se debe

aplicar un sensor

Ahora debe decidir qué importancia tiene para el proceso cada unade las áreas que ha identificado. Cuanto mayor sea el nivel deautomatización, más importante será la correcta ejecución de estasfunciones. En concreto, debe preguntarse:

• ¿Qué impacto pueden tener los daños?• ¿Qué probabilidades hay de que esto ocurra?• ¿Qué importancia tiene para la integridad del proceso?

Si la respuesta a cualquiera de estas preguntas es “alta”, deberáplantearse la idea de instalar un sensor para monitorearcondiciones que, de producirse, podrían provocar un error en elsistema.

El siguiente paso es definir las funciones de detección necesarias ycuál es el mejor lugar para lograrlas. ¿Lo que necesita es estableceratascos en el sistema, límites altos/bajos, clasificaciones, detección

de velocidad o posicionamiento de piezas? Ello le permitedeterminar el lugar donde se debe colocar el sensor, haciendohincapié en las limitaciones físicas concretas. Éste es un buenmomento para tener en cuenta lo siguiente:

• “¿Existen consideraciones de seguridad o de tipo económicas?”Si por el hecho de no detectar una condición una persona resultaherida o muere, o si al no detectarla el resultado es unaimportante pérdida de dinero, deberá acudir a un experto paraun estudio en detalle.

• “¿Es éste el mejor lugar para llevar a cabo la función dedetección?” Con frecuencia, en una secuencia de operaciones, loque nos preocupa es el resultado final. En muchos casos, al

monitorear el resultado final podemos determinar si lasoperaciones anteriores se han realizado correctamente. Enotros, el ambiente en sí o las restricciones de espacio impidenefectuar una detección en áreas específicas; sin embargo, estaacción se podría llevar a cabo con mayor fiabilidad mientras elelemento de trabajo está en tránsito, o durante un procesoanterior dentro de la secuencia de operaciones.

Operación de

embotellado

Colocaciónde tapas

Objeto = Tapa en botella

(verificar operación)

Objeto = Bordes de botella

(establecer alineación

y preparación de piezas)

Objeto = Tapa en alimentador

(preparación de piezas)

Aplicación: Detectar tapametálica en botella transparente

en ambiente húmedo.

Aplicación: Detectar botellatransparente en riel metálico

en ambiente húmedo.

Aplicación: Detectar tapametálica en corredera de plástico

(alimentador) en ambiente húmedo.

0051-GN-LT


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Definición de la aplicación

Ya ha identificado la aplicación que puede sacar provecho de la

instalación de un sensor para detectar una condición de cambio.Teniendo esto en cuenta, deberá determinar:

• la alimentación eléctrica disponible• los requisitos de salida/carga

• las características del objeto en sí• las condiciones ambientales

Identificación de las fuentes de energía

¿Qué tipo de energía hay disponible?: ¿CA o CC?

Tomando como base los tipos de voltaje disponibles, el diseño de lossensores satisface las cuatro categorías de voltaje siguientes:

• 10-30V CC

• 20-130V CA • 90-250V CA • 20-250V CA/CC

Los sensores e interruptores de CA pueden recibir electricidaddirectamente de una línea eléctrica o una fuente filtrada,eliminando la necesidad de una fuente de alimentación aparte. Cabenotar que los dispositivos y métodos de conexión de CA son másresistentes.

Los sensores de CC requieren una alimentación aparte para aislarla sección de CC de la señal de CA. Sin embargo, los sensores de CC(también en versión de fuente de corriente y drenador de corriente)

son más seguros que los de CA al tratarse de voltajes inferiores a30V. Los sensores de fuente de corriente suministran energía a lacarga, la cual se debe derivar a tierra o al voltaje negativo de lafuente de alimentación. Los sensores drenadores de corrienteenvían tierra a la carga, que se debe derivar a un voltaje positivoque comparta la misma tierra.

Varios fabricantes ofrecen dispositivos de CA/CC que funcionan conuna amplia gama de voltajes para ambas fuentes de alimentación.Estos sensores tienen la ventaja de contar con un solo dispositivoque puede operar en una serie de aplicaciones con distintas fuentesde alimentación.

Como norma general, es conveniente especificar que el interruptor osensor reciba energía de una fuente estable libre de ruido. Para ello,es necesario especificar una línea aislada, o una fuente de energíaaparte para los interruptores o sensores y así mantenerse dentro delos márgenes permitidos.


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Identificación de los requisitos de carga

¿A qué va a afectar el sensor? En otras palabras, ¿qué dispositivocontrolará directamente el sensor y cuáles son sus características?Los componentes eléctricos en serie entre la salida del sensor y lafuente de alimentación o tierra constituyen lo que se conoce como la

carga de entrada del dispositivo y la carga de salida del sensor. Estacarga convierte las señales eléctricas de la salida del sensor enenergía eléctrica, mecánica, sonora o luminosa que inicia un cambiodentro del dispositivo afectado. Las características clave de los trestipos de elementos de circuito que se pueden encontrar en la cargason:

• Los elementos resistivos son un tipo ideal de carga, ya quedisipan la energía en proporción directa al voltaje aplicado.

• Los elementos capacitivos son reactivos y pueden dar laimpresión de un cortocircuito cuando se conectan por primera

vez.• Los elementos inductivos, como bobinas de relés y solenoides,

también son elementos reactivos que pueden crear ruidostransitorios de alto voltaje cuando se desconectan bruscamente.

¿Necesita un sensor capaz de condicionar la salida para poder

usarlo con el dispositivo con el que está conectado en interfase? Si lafunción u operación que se está detectando es muy rápida, es posibleque sea necesario que el sensor o un circuito condicionante

proporcionen un pulso de salida más largo que la duración de dichafunción u operación. En otros casos (como cuando la función de

detección y la acción que desencadena se producen en dos lugaresdistintos del sistema) es posible que la señal de salida tenga que

modificarse por un intervalo de tiempo.

Determine las

propiedades físicas

de lo que se está

detectando

Para cualquier función de detección hay que identificar el objeto (o

blanco) que se desea detectar; puede tratarse de un objeto entero oun rasgo de ese objeto. También se deben determinar las variables

asociadas a dicho objeto (presencia, posición, orientación, etc.) ycómo afectan al proceso en sí. Por último, no hay que olvidar las

condiciones ambientales y sus efectos: garantizar que el entorno nocontenga factores que afecten a la usada contribuye, en enormemedida, a la confiabilidad de la aplicación.

Consideraciones con respecto al objeto

Las propiedades del objeto (tamaño, material, color, opacidad, etc.)

determinan el uso de una concreta y sus limitaciones. Por ejemplo,los sensores inductivos sólo detectan objetos metálicos. Sinembargo, el tamaño y el material del objeto afectan el margen y la

velocidad de la detección. Más adelante en este documento seexplican otras consideraciones con respecto a las s de detección

específicas para otros tipos de objetos.


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Identificación de aspectos ambientales

Hay características del objeto, del fondo y del entorno que influyen

en la capacidad para diferenciarlos. En condiciones ideales, lacondición de cambio del objeto que se está intentando detectardebería ser diferente a factores relacionados del fondo y el entorno.

Por ejemplo, para detectar cambios de color, debemos usar luz. Unsensor que utiliza luz para detectar cambios (un sensor

fotoeléctrico) en el color de nuestro objeto podría tener problemaspara ver el objeto si el entorno fuera demasiado opaco para

transmitir la luz o si el fondo reflejara más luz que el objeto.

Tabla 1.1: Objeto y medio ambiente

Objeto Fondo Entorno

Masa

Forma

Integridad estructural

Tamaño Proximidad al objeto

Material Material Material

Opacidad Propiedades de emisión Humedad

Propiedades reflectantes Propiedades reflectantes Propiedades transmisoras

Color Color Luz

Temperatura

Interferencia

electromagnética

Ruido

Sistémico

Accesibilidad, proximidad al sensor, margen de tiempo, cantidad expuesta


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Seleccione el sensor Ahora que ya se ha informado sobre la aplicación y comprende loque debe detectar, estará listo para seleccionar el sensor. Éste es unproceso en el que se trata de determinar qué tecnología(s) utiliza(n)mejor los rasgos diferenciadores más relevantes de la condición decambio que se ven menos afectados por el fondo y el entorno. Rara vez encontrará una sola solución: cada tecnología tiene sus puntosfuertes y débiles que la convierten en una buena o mala elecciónpara una aplicación dada. Conviene revisar el sistema en general eir limitando gradualmente las opciones centrándose en procesosespecíficos. Determine de qué manera un sensor podría mejorarestos procesos y qué relación guarda con el sistema en general.Compare esta información con los datos sobre los diferentes tipos desensores disponibles para determinar cuál es el mejor para suaplicación. Por último, la solución elegida debe ser la que ofrezca elmejor equilibrio entre rendimiento, confiabilidad, disponibilidad ycosto.


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2

Salidas y cableado

Las conexiones entre sensores, fuente de alimentación y dispositivosde carga reciben a menudo el nombre de circuito de interfase

eléctrico. Cada uno de estos elementos es vital para la confiabilidadde una aplicación.

Figura 2.1:

Circuito de interfase

eléctrica básico

Una interfase confiable cumple los requisitos de todos los

dispositivos de la aplicación y se anticipa a los del ambiente en el

que se aplica. La fuente de alimentación proporciona un nivel de voltaje y corriente al circuito que comparten los dispositivos; porello, hay que tener cuidado de que cada dispositivo reciba laelectricidad que necesita para operar sin problemas. Esto es aún

más importante cuando se conectan varios sensores y/o cargas a unafuente de alimentación de CC de bajo voltaje. También hay que

asegurarse de que ningún dispositivo reciba demasiada corriente;de hecho, la mayoría de los sensores fallan debido a una instalación

inadecuada (el problema más común corresponde a una conexióndirecta de la salida del sensor a la fuente de alimentación o a líneade CA).

Fuente dealimentación

Sensor Carga

Circuitode interfase

0032-GN-LW


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SALIDAS Y CABLEADO

Fuentes de alimentación/Voltajes disponibles


Fuentes de alimentación

Por costumbre, se debe especificar que los interruptores o sensoresreciban electricidad de una fuente de alimentación estable libre deruido (el ruido, en este caso, es electricidad no deseable inducida en

el sistema por otros dispositivos o campos eléctricos). Generalmente,para esto es necesario especificar una línea aislada o una fuente de

alimentación aparte para suministrar electricidad a losinterruptores y sensores, manteniéndose dentro de los márgenes de

esa fuente de alimentación. Al mismo tiempo, también convieneespecificar sensores que incluyan un cierto grado de protecciónfrente a posibles alteraciones de la línea eléctrica, como

cortocircuitos y sobrecargas.

Voltajes disponibles

Por lo general, existen cuatro voltajes disponibles para sensoresindustriales:

• 12V CC

• 24V CC• 120V CA

• 240V CA

Voltaje de sensores

Normalmente, los sensores industriales están diseñados paraoperar dentro de uno de los siguientes márgenes de voltaje:

• 10-30V CC• 20-130V CA

• 90-250V CA • 20-250V CA/CC

Los sensores e interruptores de CA pueden recibir energía

directamente desde la línea eléctrica o desde una fuente filtrada, locual contribuye a eliminar la necesidad de tener una fuente dealimentación aparte.

Casi todos los sensores de CC requieren una fuente de alimentación

aparte que aísle la sección de CC de la señal de la línea de CA.

Protección

Independientemente de si se trata de corriente CA o CC, convieneque la energía eléctrica provenga de una fuente aparte y filtrada y

que la línea esté protegida con un fusible adecuado. Esto protegeráa la fuente de alimentación y al cableado, pero no a los dispositivos y

sensores de estado sólido del circuito.


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SALIDASY CABLEADO

Fuentes de alimentación/Flujo de corriente


Incluso los fusibles de acción rápida y la mayoría de los circuitos

electrónicos de limitación de corriente son demasiado lentos paraproteger al sensor contra daños en caso de:

Cortocircuito/sobrecarga: un trayecto de corriente acortada (ypor tanto, menos resistente) permite que el exceso de corriente

llegue al dispositivo.

Inversión de polaridad: los cables positivo y negativo no estánconectados a sus correspondientes terminales.

Si se prevén estas alteraciones, se debe especificar un sensor quetenga protección incorporada contra inversiones de polaridad,

cortocircuitos y sobrecargas.

Flujo de corriente

Consumo eléctrico típico para cada tipo de sensor:

• Fotoeléctrico 35 mA • Ultrasónico 70 mA

• Inductivo 15 mA • Capacitivo 15 mA


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SALIDAS Y CABLEADO

Tipos de salida/Electromecánica


Tipos de salida

Hay dos tipos de salidas: electromecánica y de estado sólido.

Electromecánica

• Relé• Interruptor

Estado sólido o electrónico

• Transistor• Transistor de efecto de campo (FET)

• Triac• Analógico

• Red o bus

El tipo de salida que se elija dependerá de la interfase que se hayadefinido en la aplicación y de los tipos de salida disponibles para elsensor con el que se está trabajando.

Electromecánica

Los relés electromecánicos (o “contactos secos”) se accionanenviando electricidad a una bobina de hilo que atrae

magnéticamente una armadura para abrir y cerrar un circuito.Cuando el circuito está abierto, no pasa electricidad a través de loscontactos. Cuando el circuito está cerrado, la electricidad pasa a la

carga sin que haya pérdida de voltaje. Los relés con contacto abiertoen estado de reposo (sin electricidad) se conocen como Normalmente

abiertos (N.A.), mientras que los relés con contacto cerrado enestado de reposo corresponden a los Normalmente cerrados (N.C.).

Debido al aislamiento eléctrico con respecto a la fuente dealimentación del sensor y a la ausencia de corriente de pérdida

(corriente no deseada presente en el estado de ‘desenergizado’), losrelés de varias fuentes se pueden conectar fácilmente en serie y/o en

paralelo para conmutar cargas CA o CC.

Figura 2.2:

Circuitos electromecánicosSPST

SPDT

(1 Forma C)

DPDT

(2 Forma C)

N.C.

N.C.

N.A.

N.C.

N.A.

N.C.

N.A.

0056-GN-LT


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SALIDASY CABLEADO

Tipos de salida/Estado sólido


Existen varias combinaciones diferentes de contactos:

• SPST: simple polo, simple encendido

• SPDT: simple polo, doble encendido (1 Forma C)• DPDT: doble polo, doble encendido (2 Forma C)

Dado que los relés son, hasta cierto punto, mecánicos, están sujetosa desgaste y, por lo tanto, tienen una duración determinada. Con

niveles de electricidad bajos, la oxidación de los contactos tambiénpuede provocar su degeneración. Los tiempos de respuesta de los

relés suelen ser de 15-25 ms, mucho más lentos que la mayoría delas salidas de estado sólido.

Estado sólido

Se deben tener en cuenta las salidas de estado sólido para

aplicaciones que requieran de conmutación o cambio frecuente de

voltajes bajos a corrientes bajas.

Los interruptores de estado sólido son electrónicos, vale decir, notienen componentes móviles.

Transistor NPN/PNP Los transistores son los típicos dispositivos de salida de estadosólido para sensores de CC de bajo voltaje. Constan de un chip

cristalino (generalmente silicona) y tres contactos, y se usan paraamplificar o conmutar corriente en forma electrónica. Los

transistores estándar son: NPN y PNP.

En el caso de la salida de un transistor NPN, la carga debe estarconectada entre la salida del sensor y la conexión eléctrica positiva

(+). Esto también se conoce como salida ‘de drenado’ (o sumidero).

Figura 2.3:

Transistor NPN

_

Salida

+

Carga

0037-GN-LW


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SALIDAS Y CABLEADO



La salida de un transistor PNP se denomina salida ‘de fuente’. La

carga debe estar conectada entre la salida del sensor y la conexióneléctrica negativa (-).

Figura 2.4:

Transistor PNP

Los transistores producen muy poca corriente de fuga (que se mide

en µA) y un nivel relativamente alto de corriente de conmutación

(por lo general de 100 mA) para poder establecer una cómodainterfase con la mayoría de las cargas de CC. Los tiempos derespuesta de las salidas del transistor pueden oscilar entre 2 ms y30 µs. Sin embargo, los transistores NPN y PNP sólo pueden

conmutar cargas de CC.

FET El FET (Transistor de efecto de campo) es un dispositivo de estadosólido que no produce corriente de fuga y que proporciona unaconmutación rápida de electricidad de CA o CC. También requiere

sólo una pequeña cantidad de corriente para cambiar de estado (tansólo 30 µ A). En consecuencia, los FET resultan ser más caros que

las salidas de transistores normales.

Figura 2.5:

NFET

Las salidas FET se pueden conectar en paralelo como contactos derelés electromecánicos.

MOSFET de potencia Los MOSFET de potencia (Transistor de efecto de campo consemiconductores de óxido metálico) ofrecen las ventajas del FET por

su bajo nivel de pérdida, su rápido tiempo de respuesta, además delas altas corrientes de conmutación: las salidas de los MOSFET de

potencia pueden proporcionar corrientes de hasta 500 mA.

+

Salida

—

Carga

0038-GN-LW

+

—

0034-GN-LT


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SALIDASY CABLEADO


Rockwell Automation/Allen-Bradley Fundamentos de la detección de presencia2-7

TRIAC El TRIAC es un dispositivo de salida de estado sólido diseñado sólopara CA; en términos más sencillos, es el equivalente de CA de un

transistor. Los TRIAC ofrecen una alta corriente de conmutación y una

baja pérdida de voltaje, lo cual los hace adecuados para grandes

contactores y solenoides.

Asimismo, los TRIAC presentan una corriente de fuga mucho mayorque los FET y los MOSFET de potencia, la cual puede ser superior a 1

mA, por lo que los TRIAC no son adecuados como dispositivos de

entrada para controladores programables y otras entradas de estado

sólido. Cuando un TRIAC se activa, funciona mientras haya corriente,

impidiendo que los dispositivos tengan protección electrónica contra

cortocircuitos. Para desactivar un circuito TRIAC, se necesita un cruce

cero en la onda seno de la corriente de CA de 50/60 Hz. Sin embargo, en

el caso de la mayoría de las aplicaciones, los MOSFET de potencia

presentan mejores características de salida.

Figura 2.6:TRIAC

Figure 2.7:Cruce cero de un TRIAC

Salida analógica Los sensores de salida analógica ofrecen una salida de voltaje ocorriente proporcional, o inversamente proporcional, a la señal

detectada por el sensor.

Dado que los sensores analógicos permiten la detección simultánea de

varios factores, se les utiliza en aplicaciones de detección discreta en

las que un solo sensor debe realizar varias funciones, como por ejemplo

en la detección y clasificación de paquetes de color claro y oscuro.

Figura 2.8:

Respuesta analógica

CA

CA

Salida

0035-GN-LW

0036-GN-LW

0Voltios CA

+

_ 60 Hz

Pendiente positiva

Corriente(mA)

Pendiente negativa

0039-GN-LWDistancia (m)

4

4 5321

20


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SALIDAS Y CABLEADO



Red/Bus Para intentar reducir el cableado del sistema, la conexión desensores en red está siendo cada vez más aceptada. Este sistema

permite conectar sensores compatibles directamente a un solo cabletroncal que luego se conecta en interfase con el controlador. Estos

sensores llevan incorporado un chip de interfase de red/bus (uncircuito integrado) y una versión (o soporte lógico inalterable) que

les permite recibir electricidad y comunicarse a través de líneascomunes. El costo de los componentes suele ser más elevado, pero elcableado y el depurado se simplifican.

Tabla 2.1: Ventajas e inconvenientes de las salidas

Tipo de salida Ventajas Inconvenientes

Relé electromecánico

Conmutación CA o CC

• La salida está aislada

eléctricamente de la

fuente de alimentación

• Cómoda conexión en

serie y/o en paralelo de

las salidas de los

sensores• Alta corriente de

conmutación

• No existe protección

contra cortocircuitos

• Duración limitada de los

relés

• Lentitud

FET


• Corriente de fuga muy

baja

• Rápida velocidad de

conmutación

• Baja corriente de salida

MOSFET de potencia



baja


conmutación

• Corriente de salida

moderadamente alta

TRIAC

Conmutación CA

• Alta corriente de salida • No existe protección

contra cortocircuitos

• Corriente de fugarelativamente alta

• Conmutación de salida

lenta

Transistor NPN o PNP

Conmutación CC


baja


conmutación

• No es posible realizar

una conmutación de CA


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SALIDASY CABLEADO

Cableado/Dos hilos o tres hilos


Cableado

Dos hilos o tres hilos

Los sensores también se pueden clasificar según la configuración del

cableado. Los más comunes son los de 2 y 3 hilos. Los dispositivos de dos

hilos están diseñados para cablearse en serie con la carga. En una

configuración de tres hilos, dos de los tres hilos suministran electricidad

mientras que el tercero conmuta la carga. Ambos tipos se pueden cablear

estratégicamente, en configuraciones en serie o en paralelo, para

conservar entradas o realizar cálculos lógicos.

Conexión de

sensores de 2 hilos en

serie o en paralelo

Los sensores de dos hilos son los dispositivos más fáciles de cablear, pero

pueden interferir en el rendimiento general del sistema. Los sensores de

dos hilos requieren electricidad de la misma línea que conmutan, lo cual,

junto con su elevada pérdida de voltaje, suele limitar las conexiones

posibles. Además, dado que cada dispositivo suministra electricidad a losdispositivos siguientes, el tiempo de respuesta es igual a la suma de los

tiempos de encendido de cada dispositivo.

Figura 2.9:

Conexión en serie de

salidas de 2 hilos

Figure 2.10:

Conexión en paralelo de

salidas de 2 hilos

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

+V

Carga

0040-GN-LW

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

+V

Carga

0041-GN-LW


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SALIDAS Y CABLEADO



Conexión de salidas de

relé en serie o en

paralelo

Para simplificar el cableado de salidas de relé, se puede separar el

cableado de la salida del cableado de la fuente de alimentación. En

ambas configuraciones, los hilos de alimentación van en paralelo:

las salidas se pueden conectar con la configuración que se desee.

Figura 2.11:

Conexión en serie desalidas de relé

Figure 2.12:

Conexión en paralelo desalidas de relé

Conexión de salidas de

3 hilos en paralelo

Los sensores con salidas de transistores NPN o PNP se cablean

directamente en paralelo. La baja corriente de fuga de las salidas de

transistor permite conectar varios dispositivos juntos sin que la

corriente de fuga represente algún problema. Todos los dispositivos

deben tener la misma configuración de salida.

Figura 2.13:

Conexión en paralelo desalidas de 3 hilos

Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3

+V

T1 T2

0042-GN-LW


+V

T1

T2

0043-GN-LW


+V

Salida

0044-GN-LW


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SALIDASY CABLEADO



Conexión de salidas

NPN de 3 hilos en

serie

La conexión en serie de dispositivos de salida NPN de 3 hilos requiereque cada dispositivo de la serie suministre electricidad negativa al

siguiente dispositivo y que el último dispositivo de la cadena suministreelectricidad negativa a la carga. Dado que cada dispositivo suministra

electricidad al siguiente, el tiempo de respuesta es igual al tiempo derespuesta del primer sensor más la suma de los tiempos de encendido de

los demás. La salida de cada sensor debe poder suministrar la corrientede carga máxima de los sensores siguientes, además de la corriente de lacarga en sí. Para solucionar la capacitancia de alimentación interna de

los sensores, es necesario conectar en serie un resistor de bajo valor (10ohmios) a cada uno de ellos.

Figura 2.14:


salidas de transistor NPN

Conexión de salidas

PNP de 3 hilos en

serie

La conexión en serie de dispositivos de salida PNP de 3 hilos requiereque cada dispositivo de la serie suministre electricidad al siguiente

dispositivo y que el último dispositivo de la cadena suministreelectricidad a la carga. Dado que cada dispositivo suministra electricidad

al siguiente, el tiempo de respuesta es igual al tiempo de respuesta delprimer sensor más la suma de los tiempos de encendido de los demás. Lasalida de cada sensor debe poder suministrar la corriente de carga

máxima de los sensores siguientes, además de la corriente de la carga ensí. Para solucionar la capacitancia de alimentación interna de los

sensores, es necesario conectar en serie un resistor de bajo valor (10ohmios) a cada uno de ellos.

Figura 2.15:


salidas de transistor PNP

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

+V

+V

Carga

+V

+V

0045-GN-LW

Sensor 3

Sensor 2

Sensor 1

Carga

+V

0046-GN-LW


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SALIDAS Y CABLEADO

Lógica de salida y tiempo/Retardo de tiempo a la conexión y a la desconexión


Lógica de salida y tiempo

Los sensores pueden llevar incorporadas funciones especiales; si noes así, se encuentran disponibles como tarjetas enchufables o comomódulos aparte. Los sensores fotoeléctricos son diferentes a los

demás sensores de presencia ya que muchos ofrecen funcionesintegradas de salida y tiempo. Además, los sensores para

aplicaciones especializadas (como la detección de movimiento o velocidad cero) pueden incorporar una configuración

predeterminada de lógica y tiempo para la aplicación.

Retardo de tiempo a la conexión y a la desconexión

Los modos de temporización más comunes son retardo a la conexióny retardo a la desconexión.

Los temporizadores a la conexión retardan la operación de una

salida después de detectarse un objeto.

Los temporizadores a la desconexión retardan la operación de una

salida cuando el objeto ya no se detecta.

El retardo (o temporización) de la mayoría de los sensores se puede

ajustar entre menos de un segundo y 10 o más segundos.

Algunos sensores de alta velocidad (con un tiempo de respuestainferior a 1 ms) tienen un temporizador a la desconexión

seleccionable de 50 ms. Este “alargador de pulsos” es útil cuando esnecesario hacer más lento el tiempo de respuesta durante ladesconexión para que un PLC más lento u otro tipo de lógica de

máquina pueda responder al movimiento de materiales enaplicaciones de alta velocidad.

Figura 2.16:

Retardo a la conexión/

desconexiónObjeto

Detectado

Perdido

Salida

Encendido

Apagado

Objeto

Detectado

Perdido

Salida

Encendido

Apagado

t t

t = tiempo ajustado por el usuario

Retardo a

la conexión

Retardo a

la desconexión 00


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SALIDASY CABLEADO

Lógica de salida y tiempo/Monopulso retardado


Una sola señal

La lógica de una sola señal (o monopulso) proporciona una salida deun solo pulso independientemente de la velocidad a la que pase elobjeto ante el sensor. La longitud del pulso es ajustable.

El "monopulso" ofrece distintas soluciones para la aplicación:

• En operaciones de alta velocidad: cada vez que un objeto pasaante el sensor, emite un pulso que es lo suficientemente largo

como para que otra lógica más lenta pueda responder.• En operaciones de baja velocidad: emite un pulso breve cada vez

que un objeto pasa ante el sensor para activar un solenoide uotro dispositivo de pulsos.

• Emite una señal de activación de lateral de disparo (o lateral

ascendente) independientemente de la longitud del objeto.• Emite una señal de activación de lateral de retorno (o lateral

descendente) independientemente de la longitud del objeto.

Figura 2.17:Retardo monopulso

Monopulso retardadoLa lógica de monopulso retardado añade un retardo ajustable antes

de que se produzca el monopulso de salida.

Figura 2.18:

Temporización de monopulsoretardado

Objeto

Detectado

Perdido

Salida

Encendido

Apagado

t t

t = tiempo ajustado por el usuario0053-GN-LT

Objeto

Detectado

Perdido

Salida

Encendido

Apagado

t1

t1 = retardo tras detección de objeto, ajustable por el usuariot2 = retardo tras detección de objeto, ajustable por el usuario

t2

0054-GN-LT


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SALIDAS Y CABLEADO

Lógica de salida y tiempo/Monopulso retardado


Detección de movimiento

La lógica de detección de movimiento ofrece la capacidad única de

detectar el movimiento continuo de los objetos. El sensor emite una

señal si no detecta el movimiento de objetos en el tiempo

establecido.

La lógica de detección de movimiento es útil para detectar atascos o

vacíos en las aplicaciones de manejo de materiales.

Figura 2.19:

Lógica de detección de

movimiento

bjeto

Detectado

Perdido

alida

Encendido

Apagado

t1 t1 t1 t1 t1

t1 = tiempo de objeto presente

t2 = tiempo de objeto ausente

t2 t2 t2 t2

0055-GN-LT


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3

Interruptores de final de carrera

Un interruptor de final de carrera es un dispositivo electromecánico

que consta de un accionador unido mecánicamente a una serie de

contactos. Cuando un objeto entra en contacto con el accionador, el

dispositivo activa (o acciona) los contactos para establecer o

interrumpir una conexión eléctrica.

Los interruptores de final de carrera se utilizan en diversas

aplicaciones y ambientes por su resistencia, facilidad de instalacióny confiabilidad. Pueden determinar la presencia, ausencia, paso y

posicionamiento de un objeto. En un comienzo se los utilizaba para

definir el final del recorrido de un objeto, de ahí que se llamen

"interruptores de final de carrera".


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INTERRUPTORES DE FINAL DE CARRERA

Partes de un interruptor de final de carrera/Componentes básicos


Partes de un interruptor de final de carrera

Los interruptores de final de carrera están diseñados con dos tiposde cuerpo: enchufable y no enchufable. Las diferencias y ventajas decada uno se tratan más a fondo en la página 3-3. A continuación se

describen los subelementos que componen un interruptor de final decarrera.

Figura 3.1:Partes de un interruptor definal de carrera

1

Componentes básicos

Accionador El accionador es la parte del interruptor que entra en contacto conel objeto que se está detectando.

Cabeza En la cabeza se encuentra el mecanismo que transforma elmovimiento del accionador en movimiento de contacto. Cuando elaccionador se mueve correctamente, el mecanismo acciona loscontactos del interruptor.

Bloque de contactos En el bloque de contactos se encuentran los elementos eléctricos decontacto del interruptor. Generalmente hay dos o cuatro pares decontactos.

Bloque de terminales En el bloque de terminales se encuentran las terminalesatornillables. Aquí se realiza la conexión eléctrica (por hilos) entre

el interruptor y el resto del circuito de control.

Cuerpo del

interruptor

En un interruptor enchufable, el cuerpo del interruptor aloja el

bloque de contactos. En un interruptor no enchufable, encontrará elbloque de contactos y el bloque de terminales del interruptor.

Base En un interruptor enchufable, la base aloja el bloque de terminales.Los interruptores no enchufables no tienen una base aparte.

Accionador

Bloque decontactos

Cuerpo del

interruptor

Bloque determinales

Base

Bloque decontactos/terminales

Accionador

Cuerpo delinterruptor

Cabeza Cabeza

0007-LS-LP

Enchufable No enchufable


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Partes de un interruptor de final de carrera/NEMA frente a IEC


NEMA frente a IEC

La carcasa y los contactos de un interruptor de final de carrera seconstruyen y clasifican según las normas elaboradas por comitéstales como la International Electrotechnical Commission (IEC;

Comisión Internacional Electrotécnica) o la National Electrical Manufacturers Association (NEMA; Asociación Nacional de

Fabricantes de Equipos Eléctricos). Los tipos de interruptor NEMAe IEC difieren en muchos aspectos, como son el tamaño del cuerpo,

la vida mecánica, la duración, el material de la carcasa y el esquemade los taladros de montaje. En general, los interruptores tipo NEMAse consideran más resistentes y tienen una duración mayor,

mientras que los productos de tipo “internacional” de IEC tienden a

ser más pequeños y menos costosos. Las normas y sus diferencias se

tratan con mayor profundidad en el módulo Aspectos básicos de laaplicación de sensor que comienza en la página 1-1.

Carcasas enchufables frente a no enchufables

Un interruptor de final de carrera tipo NEMA puede venir en una

carcasa enchufable o no enchufable.

Carcasas no

enchufables

Las primeras carcasas que se diseñaron eran del tipo no enchufable.

Tienen forma de caja con una tapa aparte. Los cierres herméticosentre la cabeza, el cuerpo y la tapa se mantienen mediante un anillo

(O-ring) y una junta plana. Los interruptores de final de carrera noenchufables se ofrecen en una amplia gama de estilos que cumplen

las especificaciones IEC o NEMA.

Figura 3.2:Carcasa no enchufable

0041-LS-LT

Cubierta

Junta


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Partes de un interruptor de final de carrera/Carcasas enchufables frente a no enchufables


Carcasas enchufables Las carcasas enchufables se crearon para facilitar la sustitución delinterruptor en caso de ser necesario. A diferencia del diseño "no

enchufable", la carcasa enchufable se abre por la mitad para accederal bloque de terminales. Los estabilizadores que hay en el cuerpo del

interruptor se “enchufan” a las tomas de la base para establecerconexiones eléctricas entre el bloque de contactos y el bloque de

terminales.

La base del interruptor, donde se encuentra el cableado eléctrico, es

la que se monta durante la instalación inicial. Al no tenercomponentes móviles que se puedan romper o desgastar, rara vez es

necesario cambiarla. Si el interruptor sufre daños o se desgasta,basta con quitar el cuerpo del interruptor con su cabeza, enchufar

uno nuevo y el interruptor queda listo para funcionar. No hace falta volver a realizar el cableado.

El anillo (O-ring) cierra herméticamente la cabeza y la tapa delinterruptor, mientras que una junta fabricada especialmente para

la carcasa protege al interruptor de la entrada de aceite, polvo, agua

y refrigerantes.

Figura 3.3:

Carcasa enchufable

Los interruptores enchufables vienen en una amplia gama de estilos

que cumplen las especificaciones NEMA.

Las ventajas de diseño de la carcasa enchufable son:

• instalación sin necesidad de quitar la tapa (hay que quitar la

tapa en algunos tipos de carcasas no enchufables);• no hay componentes móviles en la base;

• tiempo de inactividad reducido porque la cabeza y el cuerpo sepueden sustituir rápidamente sin tocar el cableado de la base.

Estabilizadores

Junta0044-LS-LT


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Partes de un interruptor de final de carrera/Funciones y tipos de accionadores


Funciones y tipos de accionadores

Cuando no se aplica ninguna fuerza o par de torsión al accionador,

éste se encuentra en la llamada posición sin accionamiento, libre o

de reposo. La posición a la que hay que llevar el accionador para que

opere los contactos recibe el nombre de punto de disparo o posiciónde operación. Cuando el movimiento del accionador se invierte, la

posición en la que los contactos vuelven a su estado original se

denomina punto de rearme o posición de liberación.

Existen tres tipos normales de accionador:

• lateral rotatorio

• de pulsación lateral o superior

• de vástago oscilante o bigote de gato

Accionamiento lateral

rotatorio

Un accionador lateral rotatorio es un eje que sale por el lado de la

cabeza de un interruptor de final de carrera y que opera los

contactos del interruptor cuando gira. Se puede mover hacia laizquierda o hacia la derecha y está diseñado para llevar a cabo una

operación unidireccional o bidireccional de los contactos.

Generalmente, el eje lleva acoplada una palanca que permite que

los objetos, al pasar, activen el interruptor al empujar la palanca.

Figura 3.4:

Accionamiento de un

interruptor lateral rotatorio

con palanca

0009-LS-LT

Recorrido

máximo

Recorrido de operación

de los contactos

Posición sin

accionamiento (reposo)

Recorrido para rearmarlos contactos

Punto de

disparo

Punto de

rearme


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Partes de un interruptor de final de carrera/Funciones y tipos de accionadores


Con este tipo de interruptor se pueden utilizar diversos tipos de

palanca.

Figura 3.5:

Ejemplos de palancas

Accionamiento de

pulsación lateral o

superior

Un accionador de pulsación lateral o superior es un vástago corto (unbotón) situado al lado o en la parte superior de la cabeza de un

interruptor de final de carrera que opera los contactos del interruptorcuando se pulsa. Por lo general está diseñado con un mecanismo de

retorno por muelle que lo devuelve a su posición original cuandodesaparece la fuerza de accionamiento. Algunos diseños de pulsación

lateral utilizan botones sin retorno por muelle, por lo que hay queempujarlos en la dirección opuesta para rearmar los contactos.

Figura 3.6:Accionamiento de uninterruptor de final de carrera

de pulsación superior

Este tipo de accionador puede ser un vástago normal, un vástago

con rodillo o un vástago pulsado mediante una palanca.

Figura 3.7:Ejemplos de accionadores depulsación lateral y superior

0011-LS-LT

Palanca

con rodillo

Palanca con

rodillo de

ajuste

micrométrico

Palanca con

rodillo de

longitud

ajustable

Palanca

de vástago

Palanca de

lazo de Nylatron

Palanca

tipo horquilla

Posición sinaccionamiento

(reposo)

Punto derearme

Punto dedisparo

Punto deaperturapositiva

Recorridomáximo 0034-LS-LT

Recorrido para rearmar

Recorrido de operación

Recorrido máximo

Vástago superiorpulsable

Rodillo superiorpulsable

Vástago superiorpulsante ajustable

Palanca conrodillo pulsable

Vástago pulsadolateralmente

Rodillo pulsadolateralmente

0045-LS-LT


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Partes de un interruptor de final de carrera/Operación y características de los contactos


Accionamiento de

vástago oscilante o

bigote de gato

Un accionador de vástago oscilante o bigote de gato es un vástagolargo y estrecho situado en la parte superior de la cabeza de un

interruptor de final de carrera que opera los contactor del interruptorcuando se desvía de la posición vertical. Generalmente, los vástagos

oscilantes son vástagos de nylon, mientras que los bigotes de gatoestán hechos de hilo flexible, pueden operar en cualquier dirección

(con un movimiento parecido al de un joystick) y regresar a suposición original cuando se elimina la fuerza de accionamiento.

Figura 3.8:Accionamiento de un

interruptor de final de carrerade vástago oscilante

Operación y características de los contactos

Mantenido omomentáneo

Los contactos de un interruptor de final de carrera cambian de estadocuando se aplica una fuerza o par de torsión predeterminado alaccionador. El interruptor con retorno por muelle (momentáneo)devuelve los contactos a su posición original cuando desaparece la

fuerza de operación. Los contactos de un interruptor mantenidopermanecen en la posición de accionamiento hasta que se aplica una

fuerza o par de torsión en la dirección opuesta.

Dos circuitos o cuatro

circuitos

Un interruptor de final de carrera típico tiene dos o cuatro pares de

contactos. Dado que cada par de contactos se utiliza para abrir ycerrar un circuito de control, los interruptores se denominan como

dispositivos de “dos circuitos” o de “cuatro circuitos”.

Normalmente abierto

o normalmente

cerrado

Los términos “normalmente abierto” y “normalmente cerrado”

describen el estado de cada par de contactos cuando el interruptor seencuentra en la posición sin accionamiento o de reposo. Los contactos

normalmente abiertos están abiertos y los contactos normalmentecerrados están cerrados cuando no se aplica fuerza o par de torsiónsobre el accionador. En la Figura 3.9 de la página siguiente, los

contactos 1-2 están normalmente abiertos y los contactos 3-4 estánnormalmente cerrados.

0031-LS-LTPosición sin

accionamiento (reposo)

Recorrido

máximoPuntode

disparo

Puntode

rearme

Recorrido de operaciónde los contactos

Recorrido para rearmar

los contactos


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Contactos de acción

ultrarrápida

En estos contactos, el movimiento del accionador aplica una fuerza a

un mecanismo central, lo cual crea un rápido cambio en el estado de los

contactos cuando se alcanza el punto de disparo. Si se invierte el

movimiento del accionador en un punto de rearme concreto, los

contactos saltan a su posición original.

Los contactos de acción ultrarrápida tienen puntos de disparo y derearme diferentes. La distancia entre el punto de disparo y el de

rearme se conoce como "recorrido para rearmar", histéresis o

diferencial. Un recorrido de rearme finito ayuda a evitar múltiples

cambios de estado si el objeto que acciona el interruptor sufre

vibraciones.

Los contactos de acción ultrarrápida garantizan un accionamiento

repetible en aplicaciones en las que intervienen accionadores de baja

velocidad. Además, la magnitud del recorrido de los contactos no

depende de la magnitud del desplazamiento o recorrido del accionador.

Figura 3.9:

Movimiento de contactos deacción ultrarrápida

Contactos deconexión y corte

lentos

En estos contactos, la velocidad y la distancia del recorrido de loscontactos depende de la velocidad y la distancia de recorrido del

accionador y cada par de contactos tiene su propio punto de disparo.

Esto es conveniente cuando el usuario no desea que todos los contactos

cambien de estado simultáneamente.

En los contactos de conexión y corte lentos no se aprecia un recorrido

de rearme. Esto quiere decir que el punto de disparo y el punto de

rearme de un par concreto de contactos coinciden.

Figura 3.10:

Movimiento de contactos deconexión y corte lentos

1 2

3 4

Estado sinaccionamiento

1 2

3 4

Contactos cerca delpunto de disparo

1 2

3 4

Cambio de estadode los contactos

0043-LS-LT

1 2 3

N.A. = Normalmente abiertoN.C. = Normalmente cerrado

N.O.

N.C.

N.O.

N.C.

0008-LS-LT

Accionador Accionador

N.C. N.C.

N.C.

N.A.

N.A.

N.A.

N.C. = Normalmente cerradoN.A. = Normalmente abierto

Dos circuitos Cuatro circuitos

Émbolo

Puente

Puentes

Elementode contacto

Elementode contacto

Émbolo


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Contactos de acción

de apertura directa

Los contactos de acción de apertura directa reciben muchosnombres, como “acción directa”, “apertura positiva” y “corte

positivo”. La norma 60947-5-1 de la IEC define esta característicacomo “la separación de los contactos como resultado directo de un

movimiento específico del accionador del interruptor medianteelementos no elásticos (que no dependen de muelles)”.

Los interruptores de acción de apertura directa unen directamentela fuerza del accionador a los contactos de manera tal que la fuerza

abre incluso un contacto soldado. Aunque los mecanismos puedentener muelles, éstos no dependen sólo de la interfase del muelle

porque éste puede fallar o no tener la fuerza suficiente para romperuna soldadura.

La acción de apertura directa se puede incluir en interruptores definal de carrera de acción ultrarrápida y de conexión y corte lentos.

Figura 3.11:Movimiento de contactos de

apertura directa en uninterruptor de final de carrera

de acción ultrarrápida

En muchos diseños, el punto en el que se acopla el mecanismo de

apertura positiva supera el punto de disparo normal del interruptor.

Esto quiere decir que se debe tener cuidado al configurar laaplicación del interruptor de final de carrera de manera que el

accionador, al moverse, supere siempre el punto de aperturapositiva; de lo contrario, es posible que el interruptor no abra los

contactos normalmente cerrados si se produce una soldadura.

Estado sin accionamiento Contactos cerca

del punto de disparo

Cambio de estado de los

contactos mediante

mecanismo de muelle

Acoplamiento del

mecanismo de apertura

positiva

1 2

3 4

1

1 2

3 4

2

1 2

3 4

3

1 2

3 4

4


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3-10 Fundamen

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