SIMBOLOGIA EE Y ENCAPSULADOS DE COMPONENTES ELECTRONICOS

I.E.S. “Antonio José Cavanilles” ALICANTE

CICLO FORMATIVO DE GRADO SUPERIOR (1º)

Mantenimiento Electrónico

MÓDULO:

Mantenimiento de Equipos de Electrónica Industrial

Tema transversal:

SENSORES INDUSTRIALES

Roberto Álvarez Sindín - José Vicente García Gil Octubre 2013

1. INTRODUCCIÓN

El automatismo al igual que el hombre necesita información de su entorno exterior

así como de su interior, para actuar en consecuencia y dar un óptimo funcionamiento al

conjunto del sistema. Además cada vez más los complejos sistemas de producción, tanto

continuos como discretos, están requiriendo de elementos de captación capaces de adquirir

y transmitir la información relacionada con el proceso de producción.

A estos elementos se les denomina sensores o transductores: interruptores de

posición, selectores de posición, interruptores de control de nivel, presostatos, termostatos,

detectores inductivos, detectores capacitivos, detectores fotoeléctricos, etc.

No siempre los sensores proporcionan señales que pueden tratarse

directamente con el equipo de control, por ello puede ser necesario tener que recurrir

a unos circuitos adaptadores llamados de interface.

Transductor:(del latín traducere = convertir). Dispositivo que transforma una

magnitud física (mecánica, térmica, magnética, eléctrica, óptica, etc.) en otra magnitud,

normalmente eléctrica. En la realidad es un dispositivo más complejo, ya que puede incluir

amplificadores, acondicionadores de señal…

Sensor o captador: Elemento primario que a partir de la energía del medio

proporciona una señal de salida que es función de la magnitud que pretende medir.

El sensor es, pues, la parte del transductor que realiza el primer paso en la

adaptación de la magnitud física puesto que es el elemento sensible a ella.

2. ESTRUCTURA DE LOS SENSORES

Elemento sensor o captador: Convierte las variaciones de una magnitud física en

variaciones de una magnitud eléctrica o magnética.

Bloque de tratamiento de señal: Si existe, suele filtrar, amplificar, hacer lineal y, en

general, modificar la señal obtenida en el captador, por regla general utilizando circuitos

electrónicos.

Etapa de salida: Esta etapa comprende los amplificadores, interruptores, conversores de

código, transmisores y, en general, todas aquellas partes que adaptan la señal a las

necesidades de la carga exterior.

I.E.S. CAVANILLES 1

3. CLASIFICACIÓN

3.1- Según el tipo de señal de salida

Distinguimos dos tipos de señales a la hora de realizar la captación. Según sea esta el

elemento al que dirige la captación deberá tener unas determinadas características o,

disponer de un conversor analógico a digital o viceversa.

TIPOS DE SEÑALES DE SALIDA CARACTERÍSTICAS Ejemplos:

Digital (Todo o nada)

Señal de salida por interrupción. Solo

dos estados: normalmente abierto NA

y normalmente cerrado NC.

• Son las más frecuentes en procesos

discretos.

• Pueden conectarse directamente a las

tarjetas digitales de los PLCs.

Sensores de proximidad,

presostatos, sensores de

nivel,...

Analógicas

Valor de tensión o corriente en

corriente continua:

(0...10 V), (+10 V,-10 V), (0…20 mA),

(4...20 mA)

• Con amplificación y conversión: Se

pueden conectarse directamente a las

tarjetas analógicas de los PLCs.

Variador de frecuencia,

caudalímetro,..

• Sin amplificación y conversión:

Señal muy débil, se conectan a través

de interfaces que amplifiquen la señal,

a las tarjetas analógicas de los PLCs.

Célula termoestática, Pt-

100, potenciómetro lineal,

sonda de PH,..

Digitales codificados

Señal codificada en forma de pulsos o

palabra digital

• Normalmente requiere de interface de

comunicación con el PLC: Debe

disponer en el PLC de hardware y

software adecuado.

• Codificada en: Binario, BCD u otros

sistemas

Sensores incrementales

de longitud y rotativos

(encoders).

3.2- Según el tipo de conexión

Se pueden clasificar, atendiendo al número de hilos de conexión que contienen:

Conexión a dos hilos:

Cuando el sensor se conecta en serie con la carga. Esta conexión presenta dos

problemas, en primer lugar, cuando esta en reposo circula corriente residual para la

alimentación del detector, que también circula a través de la carga. En segundo lugar, el

detector provoca una caída de tensión cuando se activa, lo que puede provocar que no le

llegue suficiente tensión a la carga.

2 Sensores Industriales

De acuerdo con la norma EN 50.044 la designación de los hilos es la siguiente:

Conexión Color Borne

Polo positivo (+) Marrón 1

Polo negativo (-) Azul 3

Conexión de tres hilos:

Sensores a tres hilos: Los sensores de tipo suministro (sourcing) usan transistores

PNP para conmutar la corriente de carga y los sensores de tipo drenado de corriente

(sinking) usan transistores NPN. El tipo de transistor usado es un factor importante para

determinar la compatibilidad del sensor con la entrada del sistema de control (por ejemplo

un PLC).

Del tipo PNP:

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Del tipo NPN:

Normalmente se utiliza la construcción PNP, pues en la NPN si se produce un fallo

en el cable de salida del detector hacia la carga, al hacer contacto con el armario eléctrico,

activa la carga sin encontrarse activado el detector.

De acuerdo con la norma EN 50.044 la designación de los hilos es la siguiente:

Conexión Color Borne

Polo positivo (+) Marrón 1

Salida Negro 2

Polo negativo (-) Azul 3

4 Sensores Industriales

La conexión al PLC

Conexión de cuatro hilos:

Se realiza emplean dos hilos para la alimentación y otros dos para el control de la

carga con un contacto abierto y otro cerrado. Con salida por transistor (PNP o NPN).

De acuerdo con la norma EN 50.044 la designación de los hilos es la siguiente:

Conexión Color Borne

Polo positivo (+) Marrón 1

Contacto cerrado (NC) Blanco 2

Polo negativo (-) Azul 3

Contacto Abierto (NA) Negro 4

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3.3- Según la magnitud física a detectar

En este apartado se tratan aquellos sensores de más frecuente aplicación industrial.

Esto no significa que no existan procesos industriales que requieran controlar la humedad, la

luminiscencia, la radiación de partículas alfa, el nivel de sonido o la proporción o presencia

de un gas concreto.

MAGNITUD DETECTADA SENSOR CARACTERÍSTICAS

Proximidad o presencia

Interruptores de posición Todo - nada

Magnéticos Todo – nada

Inductivos Todo – nada, Analógicos

Capacitivos Todo – nada

Ópticos (fotoeléctricosoptoelectrónicos)

Todo – nada, Analógicos

Ultrasónicos Analógico

Posición lineal o angular

Potenciómetro Analógico

Encoder Digital

Sincro y Resolver Analógico

Inductosyn (Electromagnético) Digital / analógico

Desplazamientos pequeños

o deformaciones

Transformador diferencial Analógico

Galgas extensiométricas Analógico

Velocidad lineal o angular

Dinamo tacométrica Analógico

Encoders Digital

Detector inductivo u óptico Digital

Aceleración Acelerómetro Analógico

Sensor de velocidad + calculador Digital

Fuerza y Par

Medición indirecta:

• Galgas

• Transformadores diferenciales

Analógico

Medición directa células de carga:

• Galgas extensiométricas

• Cristal piezométrico

Analógico

Sensor de peso y alargamiento Analógico

Magnéticos Analógico

Presión

Membrana + detector desplazamiento Analógico

Piezoeléctricos Analógico

Presostatos Todo - nada

Vacuostatos Todo - nada

Temperatura

Termopar Analógico

Resistencias Pt100 Analógico

Resistencias NTC Analógico

Resistencias PTC Todo - nada

Radiación de: óptico, total, relación,

fotoeléctrico Analógico Todo - nada

Bimetálicos Todo - nada

Caudal

De turbina Analógico

De efecto venturi Analógico

Volumétricos (gases) Analógico

De presión dinámica Analógico

Inducción electromagnética Analógico

Sistemas de visión artificial

Cámaras de vídeo y tratamiento

imagen.

Procesamiento digital por

puntos o píxeles

Cámaras CCD Procesamiento digital por

puntos o píxeles

Sensores táctiles

Matriz de contactos Todo - nada

Matriz capacitiva, piezoeléctrica u

óptica Todo - nada

Piel artificial Analógico

6 Sensores Industriales

4. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SENSORES

Un sensor ideal sería aquel en que la relación entre la magnitud de salida

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