UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA INDUSTRIAL Y SISTEMAS

SENSORES DE PROXIMIDAD

CURSO: Automatizacin IndustrialPROFESOR: Ing. Antonio Zuiga MercadoALUMNOS: -Depaz Alegre, Emory-Isla Yengle, Claudia-Payac Lazo, Kevin-Romero Atao, Khatlee-Santamara Bravo, Stefany Leidy-Soto Febres, Silvana-Vilchez Quispe, Yoshiro

FECHA: 15/09/2015

2015-2

SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS1. Distancia de conmutacin de un sensor inductivo (Procedimiento 2.2.2)

a) Observaciones:Sensor inductivo D.ER-SIE-M18

Punto de conexin5.46 mm

Punto de desconexin5.86 mm

Histresis0.4 mm

Sensor inductivo D.ER-SIE-M12S

Punto de conexin3.21 mm

Punto de desconexin3.34 mm

Histresis0.13 mm

Se observ que se tuvo que acercar ms la placa de acero dulce al sensor M12S en comparacin al sensor M18. De manera similar, el punto de desconexin fue menor en el sensor M12 que en el sensor M18.

b) Conclusiones: Al tener ms rea la pantalla del sensor M18, este tiene mayor intensidad del campo magntico y la zona activa de conmutacin es mayor, por ende, la placa de acero dulce no necesita acercarse ms en comparacin al sensor M12S para hacer variar de manera considerable la amplitud de la onda del campo que se muestra en el oscilador.

2. Deteccin de diferentes metales con sensores de proximidad inductivos (Procedimiento 3.2.2)

a) Observaciones:MaterialPunto de conexin (mm)Punto de desconexin (mm)Histresis (mm)Factor de reduccin

Acero dulce (ST37) - pieza 15.425.880.461.00

Acero inoxidables - pieza 24.574.680.110.84

Aluminio - pieza 333.460.460.55

Latn - pieza 43.083.380.30.57

Cobre - pieza 52.132.340.210.39

Observamos que la distancia del punto de conexin, desconexin y el factor de reduccin varan con respecto al material. Algunos factores de reduccin son muy cercanos al lmite superior terico y otros s se encuentran dentro del rango terico. Las mayores distancias de conexin se alcanzan con materiales magnticos que con materiales no magnticos tales como: latn, aluminio y cobre.

b) Conclusiones: Se concluye que se logra obtener un menor factor de reduccin; es decir, una menor distancia de conmutacin con los materiales menos magnticos (latn, aluminio, cobre, etc.) debido a que estos tienes menor conductividad elctrica; esto sucede porque al ser buenos conductores necesitan absorber ms corrientes parsitas, por lo tanto necesitan acercarse ms. Otra dependencia es la permeabilidad. Los materiales diamagnticos como el cobre y el latn; al acercarse al sensor repelen el campo magntico de la bobina y no se producirn corrientes parsitas, esto se conseguir al acercarse mucho ms al sensor para que se d una considerable variacin de la amplitud del oscilador. Algunos datos no coinciden exactamente; esto es debido a factores ambientales como temperatura y humedad.

3. Influencia de la superficie del objeto en la distancia de conmutacin (Procedimiento 4.2.2)

a) Observaciones: Se observa que a menor superficie del material la distancia de conmutacin es menor. A mayor superficie menor distancia de deteccin hasta cierto punto donde el gran tamao deja de influir y la distancia se estabiliza. Tambin se observ una brusca variacin de la distancia de conmutacin de la placa de 5x5mm a 10x10mm.MaterialDistancia de conmutacin (mm)

Acero dulce (St37), pieza 11 (30x30mm)5.98

Acero dulce (St37), pieza 12 (25x25mm)5.72

Acero dulce (St37), pieza 13 (20x20mm)5.54

Acero dulce (St37), pieza 14 (15x15mm)5.34

Acero dulce (St37), pieza 15 (10x10mm)4.22

Acero dulce (St37), pieza 16 (5x5mm)1.71

b) Conclusiones: Se concluye que la distancia de conmutacin es directamente proporcional al rea de la placa porque al tener menor rea se ve menos afectado y se necesita acercarse ms para que influya al campo magntico de la bobina.Materialrea (mm2)% respecto al rea del sensor

Acero dulce (St37), pieza 1 (30x30mm)900277.8%

Acero dulce (St37), pieza 2 (25x25mm)625192.9%

Acero dulce (St37), pieza 3 (20x20mm)400123.5%

Acero dulce (St37), pieza 4 (15x15mm)22569.4%

Acero dulce (St37), pieza 5 (10x10mm)10030.9%

Acero dulce (St37), pieza 6 (5x5mm)257.7%

La brusca variacin de distancia de conmutacin de la placa de 5x5mm a la placa de 10x10mm se debe a que la placa de 25mm2 en comparacin al rea del sensor es menor del 40% por lo que se necesitar acercarse mucho ms que las otras placas; que al tener un rea considerable, no varan tanto uno respecto del otro.

SENSORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS

1. Distancia de conmutacin de un sensor capacitivo ( Procedimiento 2.2.2)NroMaterialPunto de conexin(mm)Punto de desconexin(mm)Histresis

1Acero dulce8.148.620.48

2Acero inoxidable8.158.860.71

3Aluminio89.311.31

4Latn7.38.20.9

5Cobre8.069.181.12

6Cartn4.54.850.35

7Goma3.483.910.43

8Plstico transparente0.791.450.66

a) Observaciones: El plstico transparente fue el nico material que tuvo que acercarse hasta casi al contacto con el sensor. Tiene que fijarse la corredera de posicionado a 5cm del sensor. Si el material no se encuentra posicionado a 90 respecto al horizonte, el sensor puede no detectarlo.b) Conclusiones: Los materiales que se usaron fueron metales y plsticos para poder observar la diferencia de accin de los campos elctricos con las constantes dielctricas.NroMaterial

1Acero dulce

2Acero inoxidable

3Aluminio

4Latn

5Cobre

6Cartn

7Goma

8Plstico transparente

Los materiales con mayores constantes dielctricas son aluminio, cobre, acero dulce y acero inoxidable, por ser detectados a una distancia mayor. El plstico transparente es detectado a una distancia menor a 1mm porque su constante dielctrica es muy baja, y no puede ser afectada sino hasta acercarlo casi al contacto. Laconstante dielctrica describe cmo un campo elctrico afecta y es afectado por un medio.

Los materiales con mayores constantes dielctricas son capaces de mantenerse en el campo elctrico del sensor, por lo que la histresis es mayor. El aluminio y cobre muestran una histresis mayor por ser materiales que pueden ser detectados a larga distancia.

2. Influencia del espesor del material en la distancia de conmutacin de un sensor capacitivo (Procedimiento 3.2.2)MaterialDistancia de conmutacin (mm)

Plstico, pieza 23 (espesor 2mm)0.63

Plstico, pieza 24 (espesor 3mm)3.05

Plstico, pieza 25 (espesor 5mm)5.78

Plstico, pieza 26 ( espesor 8mm)8.62

Plstico, pieza 27 (espesor 11mm)4.42

Plstico, pieza 28 ( espesor 14mm)15.50

Plstico, pieza 29 (espesor 17mm)19.18

a) Observaciones: La distancia de conmutacin se incrementa segn vaya aumentando el espesor del material .Es decir; a un espesor menor (espesor 2mm) la distancia de conmutacin es mnima (0.63mm) mientras que a un espesor mayor (espesor 17mm) la distancia de conmutacin es mxima (19.18 mm).

b) Conclusiones: Generalmente la distancia de deteccin para los sensores de proximidad capacitivos es mayor para objetos ms densos o grandes. El efecto en el campo electrosttico producido por un material no-conductor puede ser muy reducido, comnmente la distancia de deteccin con estos materiales son cortas.

3. Deteccin del nivel de lquidos con un sensor capacitivo (Procedimiento 5.2.2)Distancia del sensor (mm)Nivel del agua (mm)

034

242

446

648

1059

1284

a) Observaciones A mayor distancia del sensor se requera agregar ms lquido al recipiente Para el experimento se utiliz un recipiente transparente. Al agregar agua, este puede pasar por el rea de reconocimiento del sensor por lo que se debe agregar pausadamente o por un espacio alejado del sensor.b) Conclusiones Se demuestra que el sensor capacitivo es capaz de reaccionar ante el lquido transparente. A mayor nivel de agua, su constante dielctrica aumenta por lo que la dimensin del campo elctrico del sensor es mayor.

SENSORES DE OPTICOS DE PROXIMIDAD

1. Caracterstica de respuesta de un sensor de barrera fotoelctrica (Procedimiento 2.2.3)NMaterialDeteccin si/no

1Acero dulce (st37), pieza 3SI

2Acero inoxidable, pieza 4SI

3Aluminio, pieza 5SI

4Cartn, pieza 8SI

5Goma, pieza 9SI

6Plastic Transparente, pieza 10NO

a) Observaciones: Se observ que el sensor ptico detect a las piezas utilizadas con excepcin de la pieza 10 cuyo material es plstico transparente. Observamos que al acercar las piezas detectadas por el sensor, stas interrumpan el haz que emite dicho sensor. Al acercar el plstico transparente, pieza 10 observamos que no interrumpe el haz emitido por el sensor.

b) Conclusiones: El sensor ptico detecta a los objetos cuyo material del que estn compuestos tiene la propiedad de recepcionar o interrumpir el haz emitido por el sensor.

2. Caracterstica de respuesta de un sensor de Retroreflexin (Procedimiento 3.2.2)NMaterialDeteccin si/no

1Acero dulce (st37), pieza 3SI

2Acero inoxidable, pieza 4SI

3Aluminio, pieza 5SI

4Latn, pieza 6SI

5Cobre, pieza 7SI

6Cartn, pieza 8SI

7Goma, pieza 9SI

8Plstico Transparente, pieza 10SI

a) Observaciones: Se detectaron todos los materiales, sin embargo, la deteccin se dio en diferentes distancias de conexin. No se ajust el potencimetro de ajuste del sensor de retro reflexin durante la experiencia, solo al inicio de esta donde se ajust hasta su valor mximo. Durante el montado del sensor ptico y el retro reflector en la placa de montaje se tuvo consideracin de mantener a estos de manera lnea.

b) Conclusiones: Se concluye que el sensor de retro reflexin tiene un similar alcance que los sensores de barrera, lo cual se deduce de la variedad de valores de distancias de puntos de conexin para los diversos materiales al conducir los objetos al haz de luz. Se concluye que si bien los sensores de retro reflexin tericamente no pueden usarse efectivamente para objetos transparentes, s detecto al plstico transparente (pieza 10), esto se explica debido a que el plstico estaba bastante desgastado por lo que no era del todo transparente lo cual permiti que absorbiera un porcentaje suficiente de luz como para que se interrumpa el haz de luz enviada por el emisor y lo detecte. Se concluye que aun cuando el potencimetro del retro reflector se ajust hasta su mximo valor (por lo que tericamente NO debi de haber detectado el plstico), se pudo haber reducido la potencia del emisor hasta un nivel tal que se desactive cuando el objeto transparente (plstico) interfiera en el rayo de luz. Se concluye que el sensor de retro reflexin tiene como elementos al emisor y un retro reflector pasivo, lo cual se traduce en el cuidado del montado de manera lineal.

3. Gama de deteccin de un sensor ptico de reflexin directa (Procedimiento 4.2.2)

MaterialPunto de Conexin (mm)Punto de Desconexin (mm)Histresis (mm)

Carta de Grises KodakLado Blanco, pieza 1752659064

Carta de Grises KodakLado Gris, pieza 1740848274

Plstico Transparente, pieza 1859468288

Plstico Rojo, pieza 19591701110

Plstico Azul, pieza 1849058191

Plstico Negro, pieza 1830935243

Cartn Blanco, pieza 2251457763

Acero dulce (st37), pieza 332536843

Aluminio, pieza 575883072

Latn, pieza 628832840

Cobre, pieza 741948061

Goma, pieza 925529035

a) Observaciones:

Lo primero que se observa es la mayor distancia de conmutacin de este tipo de sensores en comparacin con los otros tipos vistos anteriormente. En el experimento observamos que existe reflexin en todos los materiales (desde los ms opacos, hasta el plstico transparente) esto es debido a que todos los cuerpos del experimento absorben una parte de la luz y la otra la refleja (no existe un cuerpo negro), esta parte reflejada permite detectar el material. De los materiales utilizados en el laboratorio, observamos que el Aluminio, pieza 5 es el material que necesita mayor distancia para ser detectado por el sensor ptico, con una distancia de conexin igual a 758 mm y una distancia de desconexin de 830 mm. El material que necesita menor distancia para ser detectado por el sensor es la goma, pieza 9, con una distancia de conexin igual a 255 mm y una constancia de desconexin de 290 mm. La histresis obtenida tambin es muy alta, lo que significa que tiene una sensibilidad muy baja ante el cambio de posicin frontal. Una ventaja de usar este sensor es que el mismo objeto acta como reflector.

b) Conclusiones:

El material que muestra mayor histeris fue el plstico rojo, pieza 19, con 100 mm de histresis. La distancia de reflexin depende del tamao, color y acabado de la superficie. El objeto o material a usar puede ser reflectante, especular o transparente y hasta traslucido y aun as se detectara. Los objetos con superficies rugosas, y que absorban ms luz de la que reflejan sern menos ideales para ser detectados. Los objetos de superficie lisa y que reflejen ms la luz, son ideales para usarse con los sensores de reflexin directa. La respuesta del sensor no es lineal, por lo que no son tan precisos como los sensores pticos por barrera fotoelctrica.

4. Forma de la onda snica y caractersticas de reflexin en un sensor ultrasnico (Procedimiento 7.2.2)NMaterialDeteccin si/no

1Acero dulce (st37), pieza 3SI

2Acero inoxidable, pieza 4SI

3Aluminio, pieza 5SI

4Latn, pieza 6SI

5Cobre, pieza 7SI

6Goma, pieza 9SI

7Plastic Transparente, pieza 10SI

a) Observaciones: Las placas que se desvan angularmente de la posicin vertical no son percibidas por el sensor ultrasnico. En el laboratorio se trabaj con un sensor ultrasnico de modo difuso, dado que el mismo sensor emite la onda de sonido y luego busca el eco que el objeto (pieza) refleja. El sensor ultrasnico capto a todas las piezas utilizadas. En el papel milimetrado dibujamos la onda generada por las distancias de conmutacin del sensor ultrasnico, se puede observar una especie de elipse alargada.

b) Conclusiones: Se debe tener consideracin de las caractersticas de los objetos como la forma, el tipo de material, temperatura, tamao y posicin del objeto. El ngulo de la elipse o cono de proximidad es aproximadamente de 5 grados centgrados. Los objetos localizados en la vecindad del cono del sonido ocasionan opere inadecuadamente. Los sensores ultrasnicos poseen un rango deteccin relativamente amplio pero son relativamente insensibles a la suciedad y el polvo.Si se utilizan sensores de proximidad ultrasnicos para superficies inclinadas, el sonido se desva, por ello, es importante que la superficie del objeto a reflejar est dispuesta perpendicularmente al eje de propagacin del sonido, o bien, que se utilicen barreras ultrasnicas.