Automatización de fábricas México sensores

AutomatizacióndeFábricas
México
Pepperl + Fuchs GmbH
1945
Pepperl + Fuchs México
1993

México
Soluciones Aplicadas

México
Automatización de Procesos “ PA “
Process Automation
Automatización de Fábricas “ FA “
Factory Automation

México
Automatización de Fábricas “FA”
Sensores
Inductivos enlace óptico
Capacitivos inductivos p/power clamp
Magnéticos NAMUR
Fotoceldas convertidores f / i
Ultrasónicos camswitch
Encoders especiales
Microondas - para campos
Contadores - para alta presión
Tacómetros - analógicos
- para alta temperatura
Sistemas
Identificación
AS-i

México
Automatización de Procesos “PA”
Barreras Zener
Aisladores Galvánicos
Sistemas
RPI
IS-RPI
Hart Multiplex
AS-i Ex
Aplicación: Zonas con peligro de explosión Ex

México
Sensores
Estándares, definiciones y funciones básicas

México
Concepto de la automatización
Inicio
Trabajo manual
- Sentidos, determinar el estado
del proceso
- Cerebro, pensar y tomar
decisiones para controlar el
proceso
- Extremidades, hacer el
control del proceso
( trabajo)
Desarrollo
Trabajo automatizado
- Se sustituyen los sentidos por
sensores para establecer el estado
del proceso
- Se sustituyen las operaciones del
cerebro por una Unidad de
Procesamiento Electrónica ( CPU )
- Se sustituyen las extremidades,
por elementos finales de control
1a Etapa: Operación manual exclusivamente, las desiciones las toma el operador
del equipo y/o sistema. Poca eficencia en la operación, esta se basa en las
abilidades, experiencia y pericia de los operadores.
2a Etapa: Con la operación automática, se sustituyen las operaciones manuales
por sistemas eléctricos, neumáticos, hidráulicos y electrónicos para el control del
equipo y/o sistema.

México
Determinación del Concepto
Señales no eléctricas
p= presión U= tensión
I= distancia R= resistencia
V= velocidad Q= factor de calidad
= velocidad angular t= intervalo de tiempo
revoluciones C= capacidad
pH= concentración iónica E= intensidad de campo
%= volumen - % eléctrico
concentración de gas W= energía eléctrica
T= temperatura
B= intensidad de flujo 1= sensor ultrasónico
magnético 2= sensor inductivo
H= intensidad de campo 3= sensor capacitivo
magnético 4= sensor magnético
= cuanto de luz 5= sensor óptico
E R Q t C E t U E U R U R U W
2 31 4 5
p I V  pH % T B,H 
mecánicas químicas térmicas magnéticas ópticas
Señales eléctricas

México
Criterios de aplicación
Sensor inductivo
- objetos metálicos
- alcance hasta 100 mm
- hasta fs >= 5 KHz
- hasta 250 oC
- hasta IP68
- muy resistente a
perturbaciones
- DIN 19234 (NAMUR)
- para zona Ex
Sensor magnético
- objetos magnéticos
- hasta fs >= 1 KHz
- hasta 70 oC
- hasta IP67
- muy resistente a
perturbaciones
- DIN 19234 (NAMUR)
Sensor capacitivo
- objetos metálicos y
no metálicos, sólidos
y líquidos
- hasta fs >= 100 Hz
- hasta 70 oC
- hasta IP68
- menos seguro ante
perturbaciones
- DIN 19234 (NAMUR)
- para zona Ex
Sensor ultrasónico
- objetos que reflejan
el sonido
- alcance hasta 15 m
- hasta fs >= 8 Hz
- hasta 70 oC
- hasta IP67
- menos seguro ante
perturbaciones
- neutro en colores
- insensible ante la
suciedad
Sensor óptico
- objetos opacos o
que reflejen la luz
- alcance hasta 100 m
- hasta fs >= 1.5 KHz
- hasta 300 oC ( con F.O.)
- hasta IP67
- menos seguros ante
perturbaciones
- detección de objetos
pequeños (F.O.)
- DIN 19234 (NAMUR)

México
ultrasónico
óptico
capacitivo
Campo inductivo/magnético
Convertidor
de señal
amplificador
Criterios de aplicación
salida

México
El futuro Prognosis
Nuevos
Sensores
Material del sensor
- Cerámicas
- Fibras ópticas
- Bio componentes
Tecnología
- Técnica híbrida, SMD
- Técnica de diseño IC
- Alineamiento láser
- Micro maquinaria
Concepto de sensores
- Micro estructuras
- Transmisores Smart
- Sensores inteligentes
- Sistemas multi-sensor
Comunicación
- Técnica de proceso 2 hilos
- Programado vía alambrado
- Interfaces
- Conexión a Bus

México
Símbolos
Símbolo
normalizado
B U
C
R D
T T
I
Sensor
Inductivo
Sensor
Capacitivo
Sensor
Magnético
Sensor
Ultrasónico
Sensores ópticos
Tipo
Reflex
Tipo
Difusa
Tipo
Barrera

México
Construcción
Los sensores se fabrican actualmente bajo estándares.
Estándares eléctricos
alimentación y señal de salida
Estándares mecánicos
construcción ( forma física )
Los formatos más comúnmente usados son:
- Cilíndricos
- Cuadrados
- Rectangulares
- Tipo ranura
- Tipo Anular o anillo

México
 Diámetro 3 mm ... 30 mm
 Materiales
– Acero inoxidable de alto grado 303
– Hierro, Nikel plateado o Teflón
– semi-cristalino Polybutylen-
terephthalate (Crastin)
– cristalino polyphenylen-esulphide
(Ryton)
 Crastin, resistente a la abrasión,
calor, frio y a una gran variedad de
hidrocarburos, ácidos y agua de
mar
 Ryton, estable hasta una
temperatura de 200 °C
Cilíndricos

México
Sensores para montaje con tornilloSwitch de superficie
- cara sensora grande
- dist. de op. > 50 mm
- material: PBT
- cara frontal: 80x80 mm
VariKont / VariKont M
- arreglo de montaje de acuerdo a EN 60 947-5-1
(limit switches mecánicos)
- material de la base: PTB o metal
- material del cuerpo: PBT
- cara frontal:
VariKont: 40x40 mm o 55x55 mm
VariKont M: 30x30 mm
- cabeza girable en 15° por paso (VariKontM) o 90° por
paso VariKont
- montaje en superficie
- cara sensora frontal
o lateral (disponible)
- material del cuerpo
normalmente PBT
Rectangulares

México
Switch de proximidad tipo ranura
- Cuerpo U-shape (PBT)
- Los campos electromagnéticos están generados entre las
dos bobinas opuesta una con la otra dentro de la U
- La salida se activa cuando el objeto a detectar entra en la
ranura
- Sin factor de reducción
SC3,5 N0 ( nuevo ) con LED en el lado opuesto al cable
Sensor tipo anular
- Cuerpo con un hueco cilíndrico (PBT)
- el campo magnético está dentro del anillo
- se activa la salida cuando el objeto está
dentro del anillo
- salidas tipo mono y bi estable
Tipo ranura y anillo

México
Nuevos diseños
F46
F41
VariKont L

México
Diseños especiales F25 y F31
F25
F31
Sensores para posicionadores de válvulas

México
Sensores para perifericos
F58...
perifericos
Aplicación
para Power
clamp
Diseños especiales F58

México
Estándar
IEC 60967-5-2
EN 60947-5-2
Estándares, definiciones

México
Definición
Sensor
- Instrumento para detectar objetos a distancia,
no requiere de contacto físico con el objeto
( material ) a detectar.
- Convierte las variables físicas del proceso, en
señales eléctricas para los sistemas de control.
Tiempo de vida útil
- El “MTBF” promedio de un sensor es de 105 años.

México
Factor de reducción
El factor de reducción registra la disminución de la distancia
de operación.
R=
S
SNom
Sensor inductivo: cambios pequeños de la conductividad y
permeabilidad de los diferentes objetos
metálicos a detectar
Sensor capacitivo: cambios pequeños en la capacitancia,
debido a la baja permeabilidad de los
objetos
Sensor óptico: factor de reflexión pequeño, debido al
color de los objetos, esto es, no son
objetos con color blanco estándar
Sensor magnético: el rango de sensado depende de la
intensidad del campo magnético
Sensor ultrasónico: no tiene factor de reducción

México
 Voltaje de operación
– Valor mínimo y máximo del voltaje de alimentación
 Corriente de operación
– Máxima corriente de carga para operación continua
 Corriente en estado off
– Corriente que fluye a traves de la carga cuando el sensor de
proximidad está en estado off
 Corriente sin carga
– Corriente requerida por el sensor de proximidad
 Corriente de corto tiempo
– La corriente que puede fluir en un periodo de tiempo corto en estado
ON, sin dañar al sensor de proximidad
 Voltage de Drop
– Voltaje medido a traves del sensor de proximidad en estado ON
Caracteristicas importantes

México
BN/3
BU/4
+ 24 VDC
Load
Protección Tolerante
+
-
económico, voltage drop 0.5 V Mayor confort, voltage drop 1 V!
Porque dos
tipos?
Salida tipo dos hilos, polaridad inversa

México
SENSOR
Actuador,
PLC, DCS, etc.
Salidas
Tecnología de las salidas

México
1 k
10k
1 k
Diagrama esquemático
8 V
Amplificador
Short circuit
I / mA
6.5
2.1
1.2
0.15
Sensor de proximidad inductivo N
Otro sensor de proximidad (capacitivo,
magnético, de seguridad S1N)
DistanciaON
1.6
1.8
OFF
EN50227, preliminar IEC 61934 (antes DIN 19 234)
Tecnica de salida dos hilos (NAMUR)

México
 Estándar aplicable para sensores de proximidad y contactos
mecánicos
 variable continua o función de salida por pasos (tipo N0/N1)
 Punto de conmutación entre 1.2 ... 2.1 mA
 Hysteresis = 0.2 mA
 Monitoreo de Lead breakage:
– corriente menor a 50 µA ... 150 µA (tip. 100 µA)
 Resistencia de carga < 50 W (a temp. Ambiente máxima)
 Monitoreo de corto circuito:
– carga del amplificador menor a 100 W ... 360 W
Short circuit
EN50227, preliminar IEC 61934 (antes DIN 19 234)
Técnica de salida dos hilos (NAMUR)

México
BN/3
BU/4
+ 24 VDC
carga
”Lógica positíva"
NO (Z0)
BN/1
BU/2
+ 24 VDC
carga
NC (Z1)
BU/4
BN/3
- 24 VDC
carga
”Lógica negatíva”
NO
1
4
+ 24 VDC
carga
NO/NC (Z2)
2
3
1
4
+ 24 VDC
carga
NO/NC (Z2)
2
3
BU/2
BN/1
- 24 VDC
carga
NC
Salida tipo dos hilos
Sensores de proximidad de dos hilos (Tipo Z)

México
BN/1
BU/3
L+ (+24 VDC)
carga
BK/4
E2
BN/1
BU/3
L+ (+24 VDC)
carga
BK/2
E3
L- (Ground)L- (Ground)
Tipo pnp
Salida
carga
Output
Salida
Tipo npn
BN/1
BU/3
cargaBK/2
E1
BN/1
BU/3
cargaBK/4
E/E0
L+ (Ground)
L- (-24 VDC) L- (-24 VDC)
L+ (Ground)
Salida de tres hilos
Sensor de proximidad de tres hilos (Type E)

México
1
3
L+ (+24 VDC)
carga
A2 (pnp)
2
4
L- (Ground)
1
3
L+ (Ground)
cargga
A (npn)
2
4
L- (-24 VDC)
Ventajas:
– Dos tipos de salida en un solo sensor
• reducción de stock
• aplicaciones seguras (lead
breakage / short circuit)
Desventajas:
• Costo elevado
Salida de cuatro hilos
Sensor de proximidad de cuatro hilos (Type A)

México
Alambrado, posicionador de válvulas
Diferentes versiones de salida (NAMUR, DC-3-hilos, AS-Interface),
con y sin control de válvulas solenoides

México

México
Sensores Inductivos
Principio de Operación
El sensor inductivo se compone básicamente de tres partes :
- Circuito Oscilador
- Etapa de conmutación
- Etapa de salida
Cuando se alimenta el sensor, el oscilador comienza a oscilar y consume una
corriente constante y conocida, a una amplitud determinada.
El campo electromagnético producido por la bobina del sensor, se concentra
por un anillo de ferrita. Esta será la superficie activa del sensor ó cara
sensora.
Si en la proximidad de la superficie activa, se encuentra un objeta metálico
ferroso, se inducen corrientes parásitas en este. La perdida de energía lleva a
una disminución de corriente en el circuito oscilador y por lo tanto la amplitud
de este decrece.
Esta variación en el oscilador es evaluada y como producto de la variación, es
generada una señal de conmutación.

México
Amplitud
del oscilador
objeto
sensor
Principio Físico
Campo
Magnético Campo
Magnético
Atenuado
Objeto metálico

México
Sensores Inductivos
Comparador Salida del
amplificador
Oscilador
L
Rv
C
Q =
C
L
L
C
. Rv
+ Rv
2
Q =
C
L
. Rv
1
si L/C >> Rv
2
RV solo varía su valor por la influnecia de la temperatura

México
Capa plástica
Bobina
Anillo de ferrita
Soporte
IC
Circuito impreso
Carcaza Soporte
Sello O-ring
LED
Resina epóxica
Cubierta plástica
Sensores Inductivos
Diagráma a bloques

México
> 2*sn
d > 3*d> d
> 3*sn
enrasado no enrasado
Enrasado y no enrasado
Montaje
d
> 3*d
> 3*sn

México
 Sin interferencia mutua
cuando la distancia entre dos
sensores de proximidad es >
del diámetro/longitud de la
cara sensora
 montaje enrasado en
materiales conductivos
 menos sensible a
perturbaciones que un sensor
de montaje no enrasado
(principalmente EMC)
Ventajas
Ventajas de sensores enresados vs. no enrasados
 Tienen un rango de sensado
menor que los sensores de
montaje enrasado, esto es
aprox. 60 %
o
 los sensores de proximidad
enrasados deben tener un
tamaño mayor que los de
montaje no enrasado para
lograr tener su gran rango de
sensado
Desventajas

México
El área a*b es menor que el área de la placa
estándar de prueba
– la distancia de operación decrece
El área a*b es mayor que el área de la placa
estándar de prueba
– no influye
El objeto es más grueso que la placa de
prueba estándar
– la influencia va en función de la
penetración del campo en el objeto
– menor penetración del campo (sensor de
proximidad pequeño) ==> no influye
– alta penetración del campo (sensor de
proximmidad grnade) ==> la distancia de
operación decrece
El objeto es más delgado que la placa de
prueba estándar
– se incrementa la distancia de operación
(solo para metales ferrosos)
d
a
b
Influencia del tamaño del objeto

México
Sensores inductivos
1
2
3
4
5
0
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0
s/min
I/mA
Diagrama distancia/corriente
Rango de sensado nominal : 10 mm

México
 El factor de reducción registra la
disminución de la distancia de
operación, si el sensor de
proximidad es actuado con un
objeto que difiere de la placa
estándar de prueba
 el factor de reducción es función
de :
– conductividad (efecto weak)
– permeabilidad (efecto strong)
del objeto a detectar
Fierro dulce St37 (1)
Acero inoxidable (0.65 ... 0.85)
Bronce (0.25 ... 0.55)
Aluminio (0.2 ... 0.5)
Cobre (0.15 ... 0.45)
s
El material del cuerpo del sensor, influye tambien en la distancia de operación.

México
su min.
su min. + mov. diferencial
sr min.
Objeto estándar
sn
sr max.
su max.
sr min. + mov. diferencial
sn + movimiento diferencial
sr max. + mov. diferencial
su max. + mov. diferencial
Sa
 sn = distancia de operación
 sr = distancia de operación efectiva
– sensor de proximidad sencillo
– voltaje de alimentación nominal
– temperatura ambiente 23 °C + 5 °C
0.9* sn < sr < 1.1*sn
 su = distancia de operación utilizable
– sensor de proximidad sencillo
– voltaje de alimentación nominal
– rango de temperatura -25 °C ... +70 °C
• 0.9* sr < su < 1.1*sr
 sa = distancia de operación actual
0 < sa < 0.81*sn
Distancia de operacíón, resumen

México
Distancia de Operación
Un sensor está conectado en
estado seguro, cuando la
distancia entre el objeto a
detectar y la cara sensora
corresponde a un mínimo de 3
veces la
distancia
de operación
nominal
d = 3 * Sn
Contacto
Seguro
OFF
Objeto
d = 3Sn
Contacto seguro OFF Aproximación Lateral
Objeto
Movimiento
La aproximación que se ha
descrito hasta ahora
corresponde a una
aproximación axial del objeto a
la cara sensora. Si se situa
lateralmente el objeto dentro de
la zona activa,
según la
distancia
axial se
obtiene otra
distancia de
conmutación

México
Distancia entre el punto de operación cuando
el objeto se aproxima al sensor y el punto
cuando el objeto se aleja
menor del 20% de la operación efectiva
distancia sr
condiciones de prueba:
rango de temperatura 23°C ( +/- 5°C)
suministro de voltaje voltaje especificado
sensado
objeto estándar : por ser definido
Dirección de
movimineto
switch on
switch off
Hysterisis H

México
 Número de ciclos de operación
por el sensor de proximidad
durante un periódo de tiempo
específico.
Este valor es función de la
frecuencia del oscilador dada por
el sensor de proximidad.
– Fecuencia de oscilación alta
(distancia de operación pequeña)
==> alta frecuencia de operación
en ciclos
– frecuencia de oscilación baja
(distancia de operación grande)
==> baja frecuencia de operación
en ciclos
objeto / sin objeto, relación = 1:2
Valores típicos:
entre 50 Hz y 5000 Hz
Frecuencia de operación, ciclos ( f )

México
Influencia mutua
A B C
2 * Sn 3 * D
Enrasado
C = D
No enrasado
C = 3 * D
Sensor
Inductivo
Sensor
Inductivo
Se debe observar las distancias
mínimas D, para erradicar una
posible influencia mutua. Si
estas distancias producen
dificultades en cuanto a su
aplicación, se puede obtener
bajo pedido, sensores con
frecuencias diferentes. En este
caso los sensores pueden ser
montados directamente uno al
lado del otro.

México
Conexiones Serie / Paralelo
Los sensores se pueden conectar en serie ó en paralelo, para obtener funciones
lógicas simples AND, OR, NAND ó NOR, teniendo en consideración lo siguinete.
Conexión en Serie:
Los sensores de 2 y 3 hilos pueden ser conectados en serie a excepción de los
sensores tipo NAMUR.
La cantidad máxima de sensores que pueden conectarse en serie, depende de los
siguientes parámetros:
1) caída de tensión
2) tensión operativa de la carga
3) tensión de alimentación disponible

México
Conexiones Serie / Paralelo
Conexión en Paralelo:
En el caso de los sensores de 2 hilos, fluye la suma de la corriente residual de la
carga y puede eventualmente impedir una desconexión de la carga. Esto no limita
la cantidad de sensores de 2 hilos conectados en paralelo.
Con sensores de 3 hilos no existe impedimento para la conexión en paralelo.

México
Conexión QUICKON
Pepperl + Fuchs ofrece actualmente la nueva técnica de conexión rápida
QUICKON, que habilita una conexión entre el sensor y el cable.
Esto significa que para la conexión de un sensor será necesario solo cortar
el cable e insertarlo en los receptáculos del conector.
Con ésta técnica se mantiene el esfuerzo de tracción y el tipo de protección.
Esta conexión puede realizarse hasta 10 veces.

México
Colores de los hilos del conductor
Tipo
2 hilos AC y
2 hilos DC sin
polaridad
Función Polaridad
NC
NA/NC programable
NA
Color PIN
2 hilos DC con
polaridad
3 hilos DC con
polaridad
+
-
café
azul
1
4
Cualquier color
excepto amarillo,
verse ó verde/amarillo
NA
NC +
-
café
azul
1
2
+
-
salida
café
azul
negro
1
3
4
NA
+
-
salida
café
azul
negro
1
3
2
NC
4 hilos DC con
polaridad
Contacto
conmutado
abierto / cerrado
+
-
salida NA
salida NC
café
azul
negro
blanco
1
3
4
2
3 y 4
1 y 2
1 y 4

México
Sensores inductivos
Vista rápida
Estándar
E
A
W
Ranurado
Anular
Cilíndrico
DC 2 hilos
DC 3 hilos
DC 4 hilos
AC 2 hilos
Rectangular
Sensor suj. por tornillo
VariKont M, VariKont
Conmut. de superficie FP
E
Z
E
Z
W
E, A, W, U
Z, E, A, W
A, W, Z, E
NAMUR
NRanurado
Anular N
NCilíndrico
Rectangular N

México
Sensores inductivos
Vista rápida
Tipos
Especiales
T
C
NF/FE
P
IA
D
G/Ex
Zona 0
Zona 10
DW
Carcasa std.
Carcasa std. Mont. abierto
Montaje abierto
Temperatura elevada
Resistente a campos
Selectivo
Sensor analógico
Resistente a presión
Resistente a campos
Monitor de vel. rotacional
Actuadores
Tope mecánico incorporado
Distancia de conmutación elevada
AS-i B3

México
Sensores inductivos
N B B 10 - 30 G M 60 - A0 - V1
Info. Adicional
Conector
NE/FE
Inmune a campos
Salida Eléctrica
CD ó CA
2 hilos
3 hilos
NAMUR
Longitud
Cilíndricos
Cuerpo
Cilíndricos
Diámetro
Roscado o liso
Metálico o plástico
Rango de Detección
Montaje
B - enrasado
N - no enrasado
Serie
Tipo
N - Inductivo
C - Capacitivo
M - Magnético
R - Anular
S - Ranura
IA - Analógico
Serie
B = Básica
C = Estándar
J = Iniciador
E = Rango incrementado

México
Sensores inductivos
Series, sensores cilíndricos
40
mm
3
mm
4
mm
4.5
mm
5
mm
6.5
mm
8
mm
11
mm
12
mm
18
mm
22
mm
30
mm
0.6 0.8 0.8 0.8 1.5 1.5 2 2 5 6 10
2 2, 3 5 4, 6 8, 12 10 15 15
Carcasa
Rango de Conmutación
Enrasado
No enrasado
NAMUR
2 hilos CD
3 hilos CD
4 hilos CD
AS-i
2 hilos CA
2 hilos CA/CD
Conectores
Terminales
Cables

México
Sensores inductivos
Series, sensores rectangulares
V3
2 5
2x4 15 30,40
20,30,
40 1,5,10 4 10
Carcasa
Enrasado
No enrasado
NAMUR
2 hilos CD
3 hilos CD
4 hilos CD
AS-i
2 hilos CA
2 hilos CA/CD
Conectores
Terminales
Cables
F24 F25 F31 M3K M1K L1/2
Vari
Kont
F F1 F9 F10
20 15,20 4,6 2 7
2x3 2x3 2x3
Quickon

México
Sensores inductivos
F11
10
50 100
Carcasa
Enrasado
No enrasado
NAMUR
2 hilos CD
3 hilos CD
4 hilos CD
AS-i
2 hilos CA
2 hilos CA/CD
Conectores
Terminales
Cables
F17 F29 F33 F41 FP F23
40
15 4
Quickon
5 1,5

México
Sensores inductivos
NJ20 + U1 + E3
Enrasado
Salida : PNP, NA
Alimentación : 10 - 60 VDC
Factor de reducción : 0.8
Corriente de Función : 200 mA
Frecuencia de conmutación :
150 Hz
Corriente de vacío : 20 mA
Caída de tensión : 3 Volts
Indicaciones : LED amarillo para
la salida
Temp. De operación : - 25 a 70 oC
Protección : IP 68
Conexión vía terminales,
conductor hasta 2.5 mm2
Material de la carcasa y cara
sensora : PBT

México
Sensores inductivos
Series, sensores cilíndricos
NBN10 - 30GM60 - A2 - V1
Enrasado
Salida : PNP, NA y NC
Frecuencia de conmutación :
200 Hz
Indicaciones : LED amarillo para
la salida
Protección : IP 67
Conexión vía conector V1
Material de la carcasa latón
teflonizado y cara sensora : PBT

México
Sensores inductivos
Series, sensores cuadrados con tope mecánico
NJ1.5 - F2 - E2 - V1
Enrasado
Salida : PNP, NA
Factor de reducción : N/A
Frecuencia de conmutación : N/A
Indicaciones : LED rojo para la
salida
Protección : IP 68
Material de la carcasa y cara
sensora : PBT
L L = 15, 40, 50, 60 y 80 mm

México
Sensores inductivos
Series, sensores cilíndricos inmunes a campos
NBN8 - 18GM50 - E2 - C - V1
No enrasado
Salida : PNP, NA
Frecuencia de conmutación : 10 Hz
Campo magnético constante y
alterno: 100 mT
Indicaciones : LED anular amarillo
para la salida
Temp. de operación : - 25 a 70 oC
Protección : IP 67
Material de la carcasa y cara sensora :
Acero recubierto de Teflón

México
Sensores inductivos
Series, sensores cilíndricos inmunes a campos
NMB8 - 18GM65 - E0 - FE - V1
Enrasado
Salida : NPN, NA
Factor de reducción : 1
Indicaciones : LED amarillo para la
salida
Protección : IP 68
Acero Inoxidable

México
Aplicaciones

México
Inmune a campos magnéticos
Una real prueba para los
sensores

México
Sensores Capacitivos
Principio de funcionamiento
Este tipo de sensor actúa con el principio de
funcionamiento de un capacitor.
Cualquier objeto en la naturaleza cuenta con una constante
dieléctrica determinada.
Este tipo de sensores se desarrollo para detectar objetos metálicos
y no metálicos, sólidos y líquidos.
La cara sensora del propio switch, actúa como una placa del capacitor,
el objeto (sólido o líquido) es la segunda placa del capacitor.
Como medio de transmisión se utiliza el aire.
Los sensores capacitivos, no son capaces de detectar el aire.

México
1. Oscilador HF 2. Unidad de
evaluación
3. Etapa de
salida
Potenciómetro
de ajuste
Pantalla
Electrodo del
sensor
Objeto
s
Amplitud
del oscilador
objeto
sensor
Diagrama a bloques

México
Unidad de
evaluación
SalidaOscilador
de HF
Amplificación
Objeto
Electrodo
de prueba
Blindaje
Potenciómetro
de ajuste

México
Constante dieléctrica vs. Factor de reducción
1 2 5 10 20 50 100 200
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Oil
Hielo
PVC
Cerámica
Vidrio
alcohol
Agua
r
Factor de reducción R = f(r)

México
Tipo de influencias
electrodo
del sensor
apantallado
placa de
conmutación
S
C = f
r
2S
r
Sensor
electrodo
pantalla
r
electrodo
del sensor
apantallado
placa de
conmutación
S
C = f
1
2S
S
Sensor
electrodo
pantalla
S
S
electrodo
del sensor
apantallado
placa de
conmutación
S
C = f
1
S
Sensor
electrodo
pantalla
2s
Objeto no conductivo Objeto conductivo aislado
Objeto conductivo aterrizado

México
Pantalla
Electrodo del
sensor
Objeto
s
Física básica
C = f ( o.r , A, 1/s )
O = 0.885 x 10 -11 F/m ( constante de campo )
r = constante dieléctrica r del material entre los electrodos
s = distancia entre electrodos
A = tamaño del electrodo

México
Sensores capacitivos
CCN5 - F46A - E0
No enrasado
Salida : NPN, NA
salida
Protección : IP 67
Conexión vía conductor de 0.14 mm2
PBT

México
Principio de funcionamiento
Sensores Magnéticos
Los sensores de campo magnético, son sensores de proximidad que
responden a un campo magnético permanente.
Las distancias de operación son mayores que las de los
sensores inductivos.
La curva de respuesta depende de la orientación de los imánes
permanentes.
Al aproximarse un imán, el campo magnético externo se fortálece,
consecuentemente la permeabilidad reversible del núcleo del cual
depende la inductancia de una bobina disminuye y por lo tanto
la inductancia de esta se reduce, de esta manera, la corriente aumenta
a una tensión constante.
Esta variación de corriente, es la que se utiliza para realizar la
operación de sensado.

México
Principio de operación
Núcleo de metal amorfo
BobinaCarcasaImán del disco
N S

México
Respuesta del sensor
N S
N
S
SN
El consumo de corriente de un sensor magnético,
aumenta al aproximarse un imán permanente.
imán
permanente
N S
distanciaSn
distancia
abierto cerrado
I
V
i

México
Sensores megnéticos
MB - F32 - A2 - V1
No enrasado NA
Frecuencia de conmutación : N/A
Caída de tensión : 1.5 Volts
salida
Protección : IP 67
Conexión vía conector, conductor de
0.34 mm2
PBT

México
Sensores megnéticos
Aplicaciones

México
Sensores Fotoeléctricos
Aplicaciones
1. Almacenamiento / industria de transportadores 20 %
2. Industria no definida 11 %
3. Industria de empacado 10 %
4. Industria de la maquinaria 7.5 %
5. Industria del metal y acero 7 %
6. Industria de la electrónica 7 %
7. Industria automotriz 5 %
8. Industria alimenticia 4.5 %
total 72 %
Otros 28 %
Ingeniería ( consultoría )
Puertas automáticas
Construcción
Máquinas y herramientas
Industria Química
Papel e impresión
Textil
Ensamble y mantenimiento

México
Los sensores Fotoeléctricos o FOTOCELDAS utilizan la generación
de Luz para realizar la operación de sensado.
La luz que se utiliza es del tipo INFRARROJO generalmente, el
principio de operación de este tipo de sensores, lo determina el
propio sensor, esto es, la forma en que se genera el haz de luz y el
método en que se recibe este, es el tipo de fotocelda.
Para este efecto, las fotoceldas se clasifican por su tipo en :
Barrera DifusaReflex

México
Los componentes básicos de las fotoceldas tipo Reflex son:
Fotocelda
Reflector ó Reflex
Este tipo de sensor contiene un generador de luz (Emisor) y un
receptor de luz (Receptor) en una misma unidad. Con la adición de
un elemento reflejante de luz se tiene el conjunto para realizar la
operación de detección.
El haz de luz generado por el emisor de la fotocelda es regresado a
esta por el reflejante, en este punto la fotocelda esta lista para
realizar la detección.
Cuando un objeto determinado corta el haz de luz, se realiza la
detección.
Sensores FotoeléctricosSensores Fotoeléctricos
Principio de Operación, Fotocelda tipo Reflex

México
Reflex
Emisor
Receptor
haz de luz
emitido reflejado
E
R
Reflector
Rango de Sensado
Rango reflejado
Características:
- Detección de objetos opacos
- Detección de vidrio claro es
posible
- Objetos reflectivos pueden ser
detectados por medio de filtro
polarizado
- Rangos medios de alcance son
posibles por medio del uso de
estos sensores
- No es afectado en forma
significativa por interferencias, por
lo tanto puede ser instalado en
exteriores o donde exista suciedad
Rango
entre 0.1 y 20 mts.

México
Reflex
Objeto a
detectar
LED de
energía

México
Reflex
LED de
energía

México
Reflex
LED de
energía LED de
salida

México
Fotocelda tipo Reflex
45 % de las aplicaciones se realizan con este
tipo de fotoceldas
Positivo: distancia de sensado mediana
solo se requiere una unidad
( costo )
Negativo: Se requiere un reflector adicional
40 m
Sistema de doble
lente ( V - shape )
+ rango medio de
alcance
- no se detectan objetos
cercanos a la unidad
( 0 .....0.1 m )
Tendencia:

México
Los componentes básicos de las fotoceldas tipo Barrera son:
Transmisor de luz
Receptor de luz
receptor de luz (Receptor) en unidades separadas.
El haz de luz generado por el emisor de la fotocelda es enviado en
un eje común, en este punto la fotocelda esta lista para realizar la
detección.
Cuando un objeto determinado corta el haz de luz, se realiza la
detección.
Principio de Operación, Fotocelda tipo Barrera

México
EmisorReceptor
haz de luz
E
Rango de Sensado
Características:
- Detección de objetos opacos y
reflectivos
- Detección de vidrio claro es
posible
- Rangos grandes de alcance son
posibles por medio del uso de
estos sensores
- No es afectado en forma
significativa por interferencias, por
lo tanto puede ser instalado en
exteriores o donde exista suciedad
- El cable del emisor y receptor es
separado
Rango
hasta 35 mts.
R

México
LED de
energía
LED de
energía
Objeto a
detectar
Movimiento
Emisor Receptor

México
LED de
energía
Emisor
LED de
energía
Receptor
Objeto a
detectar
Movimiento
LED de
salida

México
Fotocelda tipo Barrera
- En 1986, el 10 % de las aplicaciones se realizaban con este tipo de
fotoceldas
- En 1990, el 6%de las aplicaciones se realizaban con este tipo de
fotocelda
Positivo: distancia de sensado grande
hasta 100 mts.
Negativo: se requieren dos unidades
se requieren dos montajes
se requieren dos instalaciones
se requieren dos ajustes
Tendencia:

México
Los componentes básicos de las fotoceldas tipo Barrera son:
Fotocelda
receptor de luz (Receptor) en una unidad.
El haz de luz generado por el emisor de la fotocelda es enviado al
objeto a detectar, cuando este refleja la luz al receptor de esta, se
realiza la detección.
Para este tipo de fotoceldas, es importante determinar la capacidad
del objeto a reflejar la luz que recibe, esto es, los objetos blancos
reflejan una cantidad de luz mayor comparado con los objetos
obscuros, así mismo, los objetos opacos reflejan menor cantidad
de luz que los objetos brillantes.
Principio de Operación, Fotocelda tipo Difusa

México
Objeto
Emisor
Receptor
haz de luz
emitido reflejado
E
R
Objeto
Rango de Sensado
Características:
- El rango de detección depende de
las propiedades reflectivas del
objeto
- Resultados significativamente
mejores pueden ser encontrados
por un ajuste
geométrico/mecánico para un
sensor con supresión de fondo
- Instalación de bajo consto
- Sensibilidad ajustable
dependiendo del tipo de objeto a
detectar
Rango
hasta 3 mts.
Banda muerta

México
Objeto a
detectar
LED de
energía

México
LED de
energía

México
LED de
energía
LED de
salida

México
Fotocelda tipo Difusa
35 % de las aplicaciones se realizan con este tipo de fotocelda
Positivo: + no requiere de reflector
+ disponible con supresión de fondo
( background suppresion )
papel blanco refleja 100 % la luz que recibe
objetos color negro reflejan 6 % la luz que reciben
objetos color gris reflejan 18 % la luz que reciben
Negativo: - distancia de sensado hasta 2 mts.
Tendencia:

México
Fotocelda tipo minuatura
OBT 50 - 5GM35 - E2
Rango de sensado 50 mm
Salida : PNP, NA
salida
Temp. de operación : 0 a 55 oC
Protección : IP 67
Conexión vía conector, conductor de
0.34 mm2
Material de la carcasa Níquel plateado

México
Fotocelda tipo Rectangular, VariKont M
OBJ500 - M1K - E23
Rango de sensado 500 mm
Salida : PNP, NA y Alarma, L-ON, D-
ON
Factor de reducción : Depende del
objeto
Frecuencia de conmutación : 1.5 KHz
salida
Protección : IP 67
Conexión vía terminales, PG 9,
conductor de 2.5 mm2
Material de la carcasa PTB
12345
ON
D.ON
N.C. (E1,E3)
2. Frec.
Dinámica
20 ms
1.5 KHz
L.ON
N.C. (E0,E2)
1. Frec.
Estática
0 ms
200 Hz

México
Fotocelda tipo Rectangular, F44
OCE15M - F22 - SA2 - V15
Rango de sensado 15 mts.
Frecuencia de conmutación : 1 KHz
salida
Protección : IP 68
Conexión vía conector de 5 pines,
conductor de 0.34 mm2

México
Fotoceldas para Fibras Opticas
El rango de aplicación de los sensores fotoeléctricos se extiende
considerablemente a través del uso de Fibras Opticas ó Guías de
Onda de Luz.
Las fibras son atornilladas en el sensor ó sujetas por este.
Los sensores con fibras ópticas pueden ser usados como
Detección Directa ó Barrera.
La longitud de las fibras debe ser seleccionada en forma individual
por el tipo de aplicación.
Las fibras ópticas pueden ser seleccionadas por el tipo de material
de construcción de la propia fibra, esto es, pueden ser fibras
ópticas de Vidrio ó de Plástico.

México
Características:
Las fibras ópticas consisten de un núcleo
de alta densidad óptica (índice refractivo
n1) y un recubrimiento de material de baja
densidad óptica (índice refractivo n2). La
reflexión ocurre en la superficie de rebote
del medio, desde entonces la luz salta
desde un medio opticamente
denso a un medio
opticamente menos denso.
Por este medio, la luz es reflejada
quasi libre de perdidas. Esta luz
esta abilitada para seguir la
curva de una fibra curveada.
Núcleo de la fibra
(vidrio, índice refractivo n1)
Cubierta de la fibra
(vidrio, índice refractivo n2)
n2>n1

México
Fibra óptica
de vidrio
Fibra óptica
de plástico
Las fibras ópticas de vidrio, consisten de
muchas fibras de vidrio con un diámetro
aproximado de 50 m, formando un paquete
firme. Por el contrario, las fibras ópticas de
plástico consisten de una sola fibra en la
cual el núcleo denso ópticamente y la
superficie lateral menos densa que rodea al
núcleo son de plástico.
Las F.O. de vidrio pueden estar cubiertas de
acero inoxidable, silicoa ó PVC, permiten
una temperatura de hasta 300oC para SST y
poseen una atenuación mínima.
Las F.O. de plástico son más flexibles, la
longitud puede ser cambiada por el usuario y
poseen más atenuación.

México
Rango
de
Detección
Fibras Opticas
E
T
L
G
K
K...
K...
FibraópticadePlásticoFibraópticadeVidrio
Detección Directa
Barrera
Vidrio
Plástico
Difusa hasta 70 mm
Barrera hasta 150 mm
Difusa hasta 100 mm
Barrera hasta 700 mm
Cabezas:
K1, K2, K3, K4, K5,
K6, K7, K8, K9, K10
K11, K12, K13, K14
Cabezas:
K40, K51, K52, K53, K54,
K55, K56, K57, K58, K59,
K60, K61

México
Fibras Opticas
FibraópticadePlásticoFibraópticadeVidrio
M
P
MF
Recubrimiento
Recubrimiento
PVC
Metal
PVC
Silicona
Desde 250
hasta 2000
2000
Desde 250
hasta 2000
Longitud
en mm
Longitud
en mm
Versión
Inteligente
Serie F22K
Serie F66K
Serie M1K
Serie 18GM
Serie F66G
Serie F22G
Cortador

México
Fibra óptica
de Vidrio
Fibra óptica
de Plástico
Fibras Opticas, detección directa
F.P. para
Detección tipo
Directa
Emisor
Receptor
Emisor
Receptor
Recubrimiento

México
Fibras Opticas, deteción directa
F.O. de vidrio
Con recubrimiento de Acero Inoxidable
Soporta hasta 300 oC en el ambiente
Menos atenuación
Menos flexible
F.O. de plástico
Con recubrimiento de plástico
Temperatura ambiente hasta 70 oC
Más atenuación
Más flexible

México
OBT200L - 18GM70 - E5
Rango de sensado 200 mm con
ELG600-K2-M-500.
Salida : PNP, NA o NC
salida
Protección : IP 67
Conexión vía cale conductor de 0.34
mm2
Material de la carcasa Ni Plateado

México
OCL100 - F22G - A2 - V15
ELG600-K2-M-500.
Frecuencia de conmutación : 1 kHz
salida
Protección : IP 65
Conexión vía conector conductor de
0.34 mm2
Programable vía software

México
OCL100 - F66G - A2 - V31
ELG600-K2-M-500.
Frecuencia de conmutación : 1.5 kHz
salida
Protección : IP 65
0.34 mm2
Programable vía software

México
Racubrimiento
Fibra óptica de Vidrio
Fibras Opticas, barrera
F.P. para
Detección tipo
Barrera
Fibra óptica de Plástico
Emisor Receptor

México
Fibras Opticas, barrera
F.O. de vidrio
Con recubrimiento de Acero Inoxidable
Soporta hasta 300 oC en el ambiente
Menos atenuación
Menos flexible
F.O. de plástico
Con recubrimiento de plástico
Temperatura ambiente hasta 70 oC
Más atenuación
Más flexible

México
Distorsiones
Otro sensor
óptico
Lente sucio
Daño en la
carcasa
Variaciones
de voltaje
Objeto
interferencia por
fuentes de luz
natural
Interferencia por
fuentes de luz
fluorescente
Ajuste incorrecto

México
Sensores Ultrasónicos
Bases físicas
Infrasónico audible ultrasónico hipersónico
10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G ( Hz )
Ultrasonido :
Estas ondas no
pueden ser captadas
por el oído humano
Presión
( hPa )
1080
1060
1040
1020
1000
980
0 5 10 15 20 25 30
Temperatura ( oC )
Velocidad del sonido ( cm/s )
340
v = 340 m/s @ T  70oC

México
Los sensores ultrasónicos de P+F, funcionan por medio de la generación
de sonido por medio de elemento piezoeléctricos, este material es una
cerámica.
Existen 3 métodos prácticos para generar ultrasonido, los cuales son:
a) Oscilador electrostático
b) Oscilador tipo membrana
c) Oscilador tipo torcido ó piezoeléctrico
Para la generación del ultrasonido, P+F utiliza la técnica de Oscilación
por medio de un piezoeléctrico.
Los materiales piezoeléctricos tiene una propiedad electromecánica, para
lo cual, se utiliza la característica eléctrica de este tipo de materiales,
esto es:
Cuando un material piezoeléctrico esta sujeto e una tensión
eléctrica “vibra”.

México
La vibración producida por el piezo es la que se utiliza para generar el
sonido, esto es, a la cerámica piezo se le acerca una material metálico, en
este caso Aluminio, al golpear la cerámica el aluminio, se produce el
ultrasonido.
Metal ( Alu )
Cerámica
Piezoeléctrica
Oscilador tipo torcido ó piezoeléctrico
oscilación
Tensión
eléctrica
“DC”
Ultrasonido

México
Los sensores ultrasónicos de P+F funcionan con un emisor y un receptor
de sonido. Para el desacoplamiento del sonido al medio más fino
acústicamente ( el aire ), se utiliza una capa patentada de material
especial.
Estos repetidores ultrasónicos son impermeables al agua, al estar llenos
de espuma.
Cuando el sonido es generador por el emisor y posteriormente es
reflejado este por el medio, el eco es convertido a una señal eléctrica.
El tiempo que transcurre desde que el eco es generado hasta que es
recibido en conjunto con la propia velocidad del sonido, son utilizados
para el calculo ya sea de detección ó medición (distancia ).
La duración de la emisión t y el tiempo de extinción de la oscilación del
repetidor, provoca una zona ciega, en la cual el sensor no reconoce
ningún objeto.

México
t1 Eco
t
U
Impulso del
Emisor
t0
Tiempo del eco 2
t
Tiempo de
extinción

México
Diagrama a bloques
Transductor
ultrasónico
Procesamiento
de señal
Salida
Potenciómetro

México
Generación de ondas untrasónicas
Transductor Electrostático
U
Portador metálico
Membrana de
metal
corrugada
Resorte de
amortiguación
Hoja de plástico
metalizada
Placa metálica
perforada
Metal ( Alu )
Cerámica
Oscilador tipo torcido
Cerámica
Membrana
de metal
Oscilador tipo membrana

México
Para señal
analógica:
ventana de
medición
objeto
Rango de
detección
Para señal
digital:
ventana de
conmutación
Puntos de conmutación
- lejano
- cercano
Banda muerta
Rangos de conmutación

México
Características del sonido, rango nominal 6000 mm
ABCD
90 80 70 60 50 40 30 Angulo ( grados )
20
10
0
- 10
- 20
Distancia ( m )4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
A = Placa plana, 700 x 700 mm
B = Placa plana, 100 x 100 mm
C = Placa plana, Ø 25 mm
D = Placa plana, Ø 160 mm

México
Angulos de desplazamiento permitidos
Cualquier
tipo de
material

México
Sensores cilíndricos
UB2000 - 30GM - E2 - V15
Rango de sensado 200 a 2000 mm
Salida : PNP, NA
Frecuencia de conmutación : 3.4 Hz
salida
Protección : IP 65
0.34 mm2
Programable vía PROGRAMADOR
EXTERNO PROG-2

México
Sensores rectangulares
UC3000 + U9 + IUE2 + R2
Salida : mA ó V y PNP, NA
Frecuencia de conmutación : 3.4 Hz
salida
Protección : IP 65
0.34 mm2
Programable vía DipSwitches ó PC
ON
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Valor límite
cercano
Valor límite
lejano
NA
NC
Func. de
conm.
Func.
RS232

México
Sensores formato F43
UC300 - F43 - 2KIR2 - V17
Salida : mA y 2 Relay
Frecuencia del convertidor : 380 kHz
Corriente de vacío : N/A
Caída de tensión : N/A
salida
Temp. de operación : 0 a 70 oC
Protección : IP 65
0.34 mm2
Programable vía PC

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