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Los sensores son usados en casi todos los procesos industriales. El sensor capacitivo y el sensor inductivo son algunos de ellos. El sensor capacitivo, para este caso, detecta el nivel de llenado del líquido, mientras que el sensor inductivo detecta si es que los recipientes están tapados.
Veamos detalladamente cómo es que funcionan los diferentes tipos de sensores capacitivos e inductivos y algunas de las formas en que estos sensores se utilizan en la automatización.
Primeramente veamos sobre el sensor de proximidad inductivo. Un sensor inductivo es un dispositivo electrónico que puede detectar objetos metálicos ferrosos a una distancia determinada sin contacto físico. Algunos sensores inductivos también pueden detectar objetos de metales no ferrosos como latón, aluminio y cobre. Aunque el rango o distancia de detección de un sensor inductivo en objetos de material no ferroso disminuye, la distancia de detección según el material del objeto se puede encontrar en la hoja de datos del sensor, aunque esta distancia no es más de 80 mm.
Las cuatro partes externas principales de un sensor inductivo son la cara del sensor, el cuerpo del sensor, la luz indicadora y los cables conectores. Dentro del cuerpo del sensor es donde se encuentra el circuito que hace que el sensor funcione. En él encontramos una bobina, un oscilador, el circuito disparador y circuito de salida. El oscilador de corriente permite que la bobina genere un campo electromagnético. De esta manera, cuando el objeto metálico entra en el campo electromagnético, una corriente de inducción o corriente de food colt fluye en el objeto metálico debido a la inducción electromagnética. A medida que el objeto se acerca al sensor, aumenta el flujo de corriente de inducción, lo que hace que aumente la carga en el circuito de oscilación. Entonces, la oscilación se atenúa o se detiene. El sensor detecta este cambio en el estado de oscilación con el circuito de detección de amplitud y emite una señal de detección. De esa forma funciona al detectar la tapa metálica del envase en el proceso que se mostró anteriormente.
Al elegir un sensor debemos tener en cuenta la histéris. Pero, ¿qué es cuando el objeto metálico se acerca al sensor? llega hasta un punto donde es detectado y el sensor envía una señal de activación. Ahora, cuando el objeto se aleja, el sensor seguirá detectándolo hasta una cierta distancia que llamaremos distancia de desactivación o conmutación al alejarse. Entonces, el intervalo entre estos dos puntos se le conoce como hiséresis, el cual debemos tener en cuenta al momento de colocar el sensor y el objeto a detectar. La hisis es importante porque evita el rebote entre los estados de funcionamiento del sensor.
Los sensores inductivos están disponibles en muchas configuraciones diferentes. Pueden ser blindado o no blindado. Un sensor es blindado si es que su bobina que se encuentra en la parte interior tiene un blindaje metálico. Aquí podemos apreciar la configuración interna del sensor en un corte transversal. Este blindaje es de forma cilíndrica y cubre todo el contorno de la bobina del sensor. De esta manera, la detección del objeto está limitado solo al frente del sensor, mientras que un sensor no blindado tiene una cara sobresalida y en su interior la bobina no cuenta con blindaje metálico en el contorno, por lo que tiene un área de sensado mucho mayor.
La instalación de los sensores puede ser enrasado si es que es un sensor blindado. Para este caso, la cara del sensor va al ras de la estructura metálica donde es instalado, ya que la estructura metálica no afecta su funcionamiento. Mientras que si el sensor es no blindado, su instalación necesariamente tiene que ser no enrasado, es decir, que la cara activa del sensor va afuera y su funcionamiento no se vea afectado por la estructura metálica que lo sostiene.
También hay otras configuraciones. Un sensor puede ser normalmente abierto o normally cerrado. Si un objeto metálico se acerca al sensor normally abierto, este detecta el objeto y cierra su contacto, enviando una señal de nivel alto a su salida. Si un objeto metálico se acerca al sensor normally cerrado, este detecta el objeto y abre su contacto enviando una señal de nivel bajo a su salida.
Otra configuración en los sensores es que sea NPN o PNP. Para este caso estoy considerando sensores que se alimentan con un voltaje de corriente directa, pero también los hay de corriente alterna. Por lo general traen tres cables. El cable color marrón se conecta a la alimentación positiva. El cable color azul o celeste se conecta a 0 V o alimentación negativa. Y el cable negro es por donde obtenemos la señal del sensor, el cual se conecta a la carga, que puede ser un relé, un PLC o cualquier otro controlador. En otro video detallaremos las conexiones que se deben hacer. Los enlaces lo dejaré en la descripción.
El sensor capacitivo. Su apariencia externa es muy parecida al sensor inductivo, ya que consta de las mismas partes. Pero la diferencia es que no solo detecta objetos metálicos ferrosos, sino también puede detectar cualquier otro objeto como plástico, mineral, vidrio, madera, papel, líquido, etcétera. Como podemos apreciar, una de las aplicaciones es que se usa para detectar el nivel de líquido contenido en un envase de vidrio.
Los sensores de proximidad capacitivos reaccionan a alteraciones de campos electrostáticos, ya que estos se basan en principios dieléctricos de capacitancia para establecer un campo de detección cerca de la cara del sensor que crea una zona de detección. Hay que recordar que los sensores inductivos que se vio anteriormente reaccionan a alteraciones de campos magnéticos. Internamente, el sensor consta de placas di eléctricas con una cierta capacitancia en la cara detectora, el cual se encarga de emitir un campo electrostático. Las otras partes importantes del sensor son el oscilador, que se encarga de generar ondas a una cierta frecuencia, el circuito de disparo, el cual se activa cuando detecta el objeto y por último la salida, que es donde se digitaliza la señal.
Cuando un objeto se acerca al sensor, estos producen cambios en la capacitancia, el cual altera su campo electrostático del sensor. El oscilador, por su parte, permanece inactivo cuando el objeto se encuentra fuera del campo electrostático producido por las placas dieléctricas. Pero si un objeto se acerca, entonces el oscilador se mueve a una máxima frecuencia y amplitud. Si el objeto se aleja, el oscilador regresa a su estado por defecto.
La distancia de detección depende de varios factores. Estos incluyen el material del objeto que se va a detectar, el entorno de aplicación y la distancia desde la que se va a realizar la detección, aunque la mayoría de sensores trae un perno de ajuste. Por ejemplo, si el líquido en el envase no es detectado, entonces se debe girar el perno para ajustar la distancia de detección del material u objeto.
Los sensores capacitivos, al igual que los sensores inductivos, también están disponibles en muchas configuraciones diferentes. Entre ellas podemos ver que pueden ser normally abierto y normally cerrado, además de ser de configuración PNP y configuración NPN. También los hay sensores blindados y no blindados.
Veamos las características, similitudes y diferencias entre estos dos tipos de sensores.
El sensor inductivo detecta solo objetos metálicos. Alcance relativamente bajo que variará dependiendo de la naturaleza de la aleación. robustos y resistentes en entornos hostiles, inalterables frente a golpes y vibraciones, polvo, etcétera. Frecuencia de conmutación relativamente alta, lo que permite controlar el paso de las piezas a alta velocidad, incluso en rotación. Ausencia de piezas móviles sometidas al desgaste.
Sensor capacitivo. Detecta metales ferrosos y cualquier otro tipo de material. Pueden detectar objetos a través de paredes no metálicas. alterables frente a la humedad y a los vapores densos. Uso muy extendido en la detección de nivel, por ejemplo, a través de frascos de plástico y en la detección de corto alcance de materiales transparentes. Ausencia de desgaste mecánico y larga vida útil independientemente de su uso.
Bueno, amigos, hasta aquí esta explicación. Recuerden que en el canal podrás encontrar vídeos relacionados con instrumentación y control. Hasta luego. [Música]