1.4.2 Funcionamiento De los Sistemas programables.pptx

Aquí pueden ver algunas de las funciones principales de los sensores De los Sistemas programables.

1. 1.4.2 Funcionamiento Sistemas Programables ISC GRUPO:ISC2 EQUIPO 4: Candela Gonzales Saul 21320953 Cobo Díaz Javier 20320981 Estrada Lozano Oliver Absalón 22320724 Montes Arellano Diana Grisel 20321125 Nieves Fernández Saúl Antonio 22320827 Pérez Rodríguez Héctor adrián 22320845 Rendón Cortez Joshua 21321172 Zamora Vazquez Yaritza 20321267

2. Introduccion Los sensores de proximidad no solo se diferencian por sus tipos, sino también por la forma en que funcionan. Estos dispositivos detectan objetos sin contacto físico utilizando principios físicos como campos electromagnéticos, variaciones de capacitancia, haces de luz, ultrasonido o campos magnéticos. Conocer su funcionamiento permite entender por qué se usan en determinadas aplicaciones y cómo influyen en la precisión, alcance y confiabilidad en la automatización y el control. 2

3. T ipos Existen varios tipos de sensores de proximidad , cada uno con características particulares . Inductivos → detectan metales mediante campos electromagnéticos . Capacitivos → detectan materiales metálicos y no metálicos por variación en capacitancia . Ópticos/Fotoeléctricos → usan emisión y recepción de luz (LED/laser ). Ultrasónicos → miden distancia por el tiempo de eco de ondas ultrasónicas . Magnéticos/Hall effect → detectan campos magnéticos o imanes. 3

4. Principio general de funcionamiento Los sensores de proximidad funcionan bajo el principio de detectar la presencia de un objeto sin necesidad de contacto físico. Esto se logra gracias a la interacción del objeto con un campo o señal generada por el sensor, la cual puede ser electromagnética, capacitiva, lumínica, ultrasónica o magnética. Cuando un objeto interfiere en dicho campo, el sensor interpreta el cambio y lo convierte en una señal eléctrica que puede ser procesada por un sistema de control. Este principio es fundamental en la automatización, ya que permite obtener respuestas rápidas, confiables y seguras en diferentes aplicaciones industriales y tecnológicas. 4

5. Funcionamiento de sensores inductivos Se basa en la generación de un campo electromagnético mediante una bobina interna. Cuando un objeto metálico se aproxima al área de detección, este campo se ve alterado, provocando un cambio en la corriente del circuito del sensor. Dicho cambio es interpretado como la presencia del objeto . Estos sensores destacan por su confiabilidad en entornos hostiles, ya que no dependen de factores como la luz o el color del objeto . Además , su vida útil es muy larga debido a la ausencia de partes móviles. Sin embargo, presentan la limitación de solo detectar materiales metálicos y su rango de detección suele ser reducido, normalmente entre 1 y 40 mm. Son muy utilizados en procesos industriales para verificar la presencia de piezas metálicas o controlar posiciones en sistemas automatizados. 5

6. Funcionan aprovechando el principio de la capacitancia eléctrica. Dentro del sensor existe un electrodo que actúa como una placa de condensador. Cuando un objeto se acerca, ya sea metálico o no metálico (plásticos, líquidos, madera, vidrio, papel), modifica el campo eléctrico generado y provoca un cambio en la capacitancia. Esta variación es detectada por el sensor y se interpreta como la presencia del objeto . A diferencia de los inductivos, los capacitivos pueden detectar una gran variedad de materiales, lo que los hace muy versátiles. Son especialmente útiles en el control de niveles, ya que permiten monitorear la cantidad de líquidos o materiales sólidos almacenados en tanques y silos. Sin embargo, son sensibles a factores ambientales como humedad, polvo o temperatura, lo cual puede afectar su precisión. Funcionamiento de sensores capacitivos 6

7. Funcionamiento de sensores fotoeléctricos ( ópticos ) Funcionan mediante la emisión y recepción de un haz de luz, que puede provenir de un LED o de un láser. Cuando un objeto interrumpe, refleja o modifica ese haz, el sensor lo detecta y genera una señal eléctrica. La gran ventaja de este tipo de sensores es que permiten detectar objetos de distintos tamaños, colores y materiales, además de alcanzar mayores distancias en comparación con los inductivos o capacitivos. Dependiendo de la disposición del emisor y el receptor, existen tres configuraciones principales: barrido directo, retroreflectivo y de barrera, cada una adaptada a diferentes necesidades en la industria y la automatización. 7

8. Funcionamiento en barrido directo En esta configuración, el emisor y el receptor se encuentran integrados en el mismo dispositivo. El sensor detecta un objeto cuando este refleja el haz de luz hacia el receptor. Su principal ventaja es la simplicidad en la instalación, ya que no requiere un reflector o un dispositivo adicional, lo que lo hace compacto y económico. Sin embargo, presenta limitaciones en cuanto al alcance, que suele ser de pocos centímetros hasta un máximo de 2 o 3 metros, y su precisión puede verse afectada por el color, la textura o el ángulo del objeto. Estos sensores son muy utilizados en sistemas de conteo, clasificación de piezas pequeñas o en líneas de producción con objetos de tamaño reducido. 8

9. Funcionamiento retroreflectivo En este caso, el sensor cuenta con un emisor y un receptor, pero utiliza un reflector colocado frente a él para devolver la señal de luz. El sensor detecta un objeto cuando este interrumpe el haz reflejado. Esta configuración permite un mayor alcance, llegando hasta unos 10 metros, y ofrece una detección más estable en comparación con el barrido directo. Su instalación es relativamente sencilla, ya que solo requiere el sensor y el reflector, aunque es necesario mantener una alineación precisa. Una desventaja es que la suciedad en el reflector puede interferir en su correcto funcionamiento. Se emplean comúnmente en puertas automáticas, sistemas de seguridad en ascensores y control de acceso en almacenes o fábricas.

10. Funcionamiento en barrera En la configuración de barrera, el emisor y el receptor están en dispositivos separados, situados uno frente al otro. El objeto es detectado cuando interrumpe el haz de luz que circula entre ambos. Este tipo de sensor ofrece el mayor alcance de todos, llegando incluso a superar los 50 metros, y proporciona gran confiabilidad porque no depende del color, la forma o la superficie del objeto. Como desventaja, requiere mayor espacio de instalación y una alineación precisa entre el emisor y el receptor, además de un costo más elevado. Este funcionamiento es ideal para aplicaciones de seguridad en maquinaria, control de accesos y detección de objetos grandes o en movimiento rápido en sistemas industriales. 10

11. Funcionamiento de sensores ultrasónicos Trabajan mediante la emisión de ondas de sonido a frecuencias superiores a 20 kHz, imperceptibles para el oído humano. Estas ondas rebotan en los objetos y regresan al sensor en forma de eco. El dispositivo calcula el tiempo que tarda en recibir la señal de regreso, lo que permite determinar la distancia al objeto con bastante precisión. Este principio, conocido como tiempo de vuelo, hace que estos sensores sean muy útiles en la medición de distancias y niveles. Su funcionamiento no depende del color, brillo o transparencia del objeto, lo que los convierte en una opción confiable frente a materiales como vidrio, plásticos o líquidos. Sin embargo, su precisión puede verse reducida en entornos con mucho ruido acústico, corrientes de aire o superficies que absorban el sonido. Se emplean en aplicaciones como los sensores de reversa en automóviles, la detección de obstáculos en robots móviles y el control de nivel en tanques de líquidos. 11

12. Funcionamiento de sensores magnéticos ( Efecto Hall) Funcionan gracias a un fenómeno físico en el que un semiconductor cambia su voltaje cuando se expone a un campo magnético. En este tipo de sensores, la presencia de un imán cercano altera el campo y genera una variación de voltaje que es detectada e interpretada como señal de activación. Son dispositivos muy fiables y resistentes a condiciones adversas como polvo, grasa o suciedad, por lo que se usan ampliamente en entornos industriales y automotrices. Su desventaja es que requieren la presencia de un imán para poder funcionar y su alcance suele ser reducido en comparación con otros sensores. Pese a ello, son muy comunes en sistemas como la medición de velocidad en bicicletas y automóviles, el sistema de frenos ABS o la detección de apertura y cierre en puertas y ventanas. 12

13. El funcionamiento de los distintos sensores de proximidad se basa en principios físicos diferentes, lo que determina sus ventajas, limitaciones y áreas de aplicación . Inductivos : generan un campo electromagnético y solo detectan metales, con alcance limitado pero alta fiabilidad . Capacitivos : detectan variaciones en la capacitancia, funcionan con materiales metálicos y no metálicos, pero son sensibles a la humedad y el polvo . Fotoeléctricos : se basan en la emisión y recepción de luz, permiten grandes alcances , aunque dependen del color y la transparencia de los objetos . Comparación de funcionamientos 13

14. Ultrasónicos : calculan el tiempo de eco, detectan tanto líquidos como sólidos y no dependen de propiedades ópticas, aunque son sensibles al ruido acústico. Magnéticos (Hall): responden a campos magnéticos, son económicos y confiables, pero requieren imanes para operar . C omparar su funcionamiento permite comprender mejor qué sensor es el adecuado en cada contexto, optimizando así el rendimiento y la seguridad en los sistemas automatizados. Comparación de funcionamientos 14

15. Factores que influyen en el funcionamiento El desempeño de los sensores de proximidad depende de diversos factores que pueden mejorar o limitar su funcionamiento. Uno de los más importantes es el material del objeto: mientras que los sensores inductivos funcionan únicamente con metales, los capacitivos pueden detectar tanto materiales metálicos como no metálicos, y los ópticos dependen del color y transparencia del objeto. Otro factor clave es la distancia de detección, ya que cada tecnología tiene un alcance específico que varía desde pocos milímetros hasta varios metros. Asimismo, las condiciones ambientales como polvo, humedad, temperatura extrema o vibraciones pueden afectar la precisión y confiabilidad del sensor. Finalmente , la precisión requerida por la aplicación también influye, ya que en sistemas de seguridad se necesitan respuestas inmediatas y seguras, mientras que en tareas de conteo o verificación basta con una detección confiable sin necesidad de gran exactitud. 15

16. Ejemplos de funcionamiento Los sensores de proximidad son dispositivos capaces de detectar la presencia o ausencia de objetos sin necesidad de contacto físico, utilizando distintos principios de funcionamiento como inducción electromagnética, cambios en la capacitancia, luz o ultrasonido . Gracias a estas capacidades, estos sensores se han convertido en herramientas clave en múltiples sectores: permiten automatizar procesos, mejorar la precisión de operaciones, reducir errores humanos y aumentar la seguridad en entornos de trabajo . Cada tipo de sensor se adapta mejor a ciertas aplicaciones: mientras unos detectan objetos metálicos, otros pueden medir niveles de líquidos o materiales, y algunos son ideales para sistemas de conteo o posicionamiento. 16

17. Ejemplos en la industria En el sector industrial, los sensores de proximidad permiten optimizar la producción y reducir errores . Detectan piezas metálicas en líneas de ensamblaje, asegurando que estén correctamente posicionadas . Controlan niveles de líquidos o materiales granulados en tanques y silos, incluso a través de ciertas paredes . Se usan para conteo, clasificación de productos y control de calidad, detectando piezas sin importar el material . Miden niveles en depósitos y detectan objetos a media distancia con precisión. 17

18. Ejemplos en robótica En robótica, el funcionamiento de los sensores asegura navegación segura y precisión en tareas automatizadas : Ayudan a los robots móviles a evitar obstáculos y desplazarse sin colisiones . Permiten posicionamiento preciso en tareas delicadas y detienen el movimiento al detectar la presencia de personas en su área de trabajo . Permiten a robots móviles navegar en entornos complejos, evitando obstáculos estáticos y dinámicos . Facilitan la reconstrucción del entorno, la identificación de objetos y el seguimiento de trayectorias . Garantizan movimientos precisos en ensamblaje, soldadura o manipulación de piezas delicadas. 18

19. Ejemplos en transporte En transporte, los sensores de proximidad mejoran la seguridad y la asistencia al conductor : Permiten estacionamiento asistido y frenado automático al medir distancias con precisión . Miden la velocidad de ruedas en automóviles y bicicletas, y son fundamentales para el funcionamiento del sistema de frenos ABS . Además de estacionamiento asistido y frenado automático, se usan en detección de peatones y obstáculos a baja velocidad, en asistentes de cambio de carril y sistemas de alerta de colisión . Además de medir la velocidad de ruedas, se aplican en sensores de posición del motor, control de acelerador electrónico y medición de dirección . 19

20. 20 El funcionamiento de los sensores de proximidad está basado en principios físicos que permiten la detección sin contacto. Comprender cómo actúan cada uno de ellos es esencial para seleccionar el sensor adecuado según la aplicación, garantizando eficiencia, seguridad y precisión. Su funcionamiento confiable los ha consolidado como piezas clave en la industria, el transporte, la robótica y la vida cotidiana. Conclusion

21. 21 Balluff . ( s.f. ). Proximity Sensors – Technology and Applications. Recuperado de: https:// www.balluff.com Honeywell . (2023). Proximity Sensors Technical Datasheet. Recuperado de: https:// www.honeywell.com Banner Engineering. ( s.f. ). Proximity and Photoelectric Sensors. Recuperado de: https:// www.bannerengineering.com Keyence Corporation. ( s.f. ). Types of Proximity Sensors and Their Applications. Recuperado de: https:// www.keyence.com Siemens . (2023). Industrial Sensors: Proximity, Photoelectric and Ultrasonic Sensors. Recuperado de: https://new.siemens.comTurck . Bibliografia