detectores fotoeléctricos

Detector fotoeléctrico Telemecanique

XUP-H 003136

Alumnos: Rodrigo Bello Gabriel Sepúlveda

Profesor: Oscar Medel

Asignatura: Automatización y control.

Tema: Detectores

Automatización y control. Alumnos: Rodrigo Bello Gabriel Sepúlveda

Prof : Oscar Medel H. Semestre: V Prof. Isnt.: Luis Fuentes Escala : 1 de 1

Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 1

Introducción:

Antes de introducirlos al informe describiremos una gran diferencia entre sensor y detector, muchas veces se ha indicado que son el mismo aparato pero en realidad no es así:

Sensor: es un dispositivo para detectar y señalar una condición de cambio, Con frecuencia se trata de la presencia o ausencia de un objeto o material (detección discreta). También puede ser una cantidad capaz de medirse, como un cambio de distancia, tamaño o color (detección analógica). Esta información, o salida del sensor, es la base del proceso de monitoreo y control de un proceso de fabricación.

Detector: puede definirse como un dispositivo capaz de detectar la presencia o ausencia de un objeto, o cualquier

cambio en sus características físicas (posición, color, tamaño, etc.) sin necesidad de contacto físico con el objeto.

Ya realizada la distinción nos enfocaremos a la finalidad de este informe; conllevando a realizar ensayos de funcionamiento comprobando las características que indica el fabricante para cada sistema de detección.

A su ves indicaremos como esta compuesto un detector fotoeléctrico de la marca telemecanique, su funcionamiento, y principalmente los tipos de elementos que es capas de detectar bajo condiciones definidas. Indicando los objetivos generales y específicos, de pruebas realizadas y procedimiento claramente descrito para cada objetivo.




Detectores fotoeléctricosLos detectores fotoeléctricos permiten detectar todo tipo de objetos (opacos, transparentes, reflectantes, etc.) en gran variedad de aplicaciones industriales y terciarias. Disponen principalmente de Cinco sistemas básicos:

Barrera Réflex réflex polarizado proximidad. proximidad con borrado del plano posterior.

Sistemas de detección barrera:En esta modalidad emisor y receptor están separados; debiendo ser posicionados en frente uno del otro y sus ejes

ópticos confundidos. La fijación del emisor y del receptor debe ser robusta e indeformable. Es el sistema mejor adaptado para:

1. Detección de materiales opacos y reflectantes.2. Entornos contaminados. (polvo, lluvia, contaminación).3. Largas distancias.4. Posicionamiento exacto y la detección de pequeños objetos.

Dentro de los inconvenientes se presentan:

1. Necesidad de un alineamiento riguroso2. No puede ser utilizado para la detección de materiales transparentes.

Sistemas de detección réflex:En esta modalidad emisor y receptor están montados en una misma caja; consta con un reflector situado en un plano perpendicular centrado en el eje óptico. La dimensión del reflector es función de la distancia de detección y de la dimensión del objeto a detectar. Por regla general, utilizar el reflector de mayor dimensión compatible con las condiciones de aplicación. Para evitar riesgos de reflexiones parasitas, se aconseja utilizar una detección en oblicuo cuando los objetos presentan cierto brillo.

Es el sistema mejor adaptado para:

1. Aplicaciones en que la detección solo es posible de un lado.2. Instalación rápida y fácil; inclinación posible de 150 del reflector con respecto a la perpendicular del haz.3. Entornos relativamente limpios. Es el sistema mas utilizado en transportadores de cajas, cartones.etc.




Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 31. Detección de objetos lisos y reflectantes.2. En los entornos contaminados, para la detección de objetos pequeños.

Sistemas de detección proximidad:En esta modalidad emisor y receptor están montados en una misma caja; por lo cual el objeto a detectar debe encontrarse en un plano octogonal al eje óptico con el fin de conseguir un alcance óptimo.

Es el sistema mejor adaptado para:

1. La detección de objetos transparentes y traslucidos(tales como botellas vacías )


1. Influencia posible del entorno situado detrás del objeto a detectar.2. Utilización a evitar en entornos contaminados, para la detección de pequeñas piezas y para el posicionamiento

preciso.

Pueden encontrarse Aparatos compactos, en miniatura, de cabeza óptica separada, de fibra óptica a su vez de Modelos con caja de resina sintética, que ofrecen una solución óptima para el tipo de objeto que se detecta, él espacio disponible y las condiciones ambientales.

Composición y funcionamientoUn detector fotoeléctrico detecta un objeto o una persona por medio de un haz luminoso. Sus dos componentes básicos son un emisor y un receptor de luz. La detección es efectiva cuando el objeto penetra en el haz de luz y modifica suficientemente la cantidad de memoria que llega al receptor para provocar el cambio de estado de la salida. Para ello, se siguen dos procedimientos:

Bloqueo del haz por el objeto detectado Retorno del haz sobre el receptor por el objeto detectado.

Los detectores fotoeléctricos disponen de un emisor de diodo electroluminiscente y de un receptor de fototransistor. Estos componentes se utilizan por su elevado rendimiento luminoso, su gran característica conlleva la insensibilidad a los golpes y a las vibraciones, su resistencia a la temperatura, su durabilidad prácticamente ilimitada y su velocidad de respuesta. Dependiendo del modelo de detector, la emisión se realiza en infrarrojo o en luz visible verde o roja. La corriente que atraviesa el LED emisor se modula para obtener una emisión luminosa pulsante e insensibilizar los sistemas a la luz ambiente.

Automatización y control.

Prof : Oscar Medel H. Prof. Isnt.: Luis Fuentes

Fecha: 30 Abril 2011

Modos de funcionamientoLos detectores fotoeléctricos pueden funcionar en dos modos: conmutación clara y conmutación oscura. Dependiendo del modelo de detector, el funcionamiento en conmutación clara u oscura es predefinido o programable por el usuario. La programación se lleva a cabo por cableado.

Conmutación clara: La salida se activa cuando el haz de luz alcanza el receptor (ausencia de objeto en detectores de barrera y réflex, presencia de objeto en detectores de proximidad).

Conmutación oscura: La salida se activa cuando el haz de luz no alcanza el receptor (presencia de objeto en detectores de barrera y réflex, ausencia de objeto en detectores de proximidad).

El haz luminoso emitido se compone de dos zonas muy influyentes:

una zona de funcionamiento recomendada en la que la intensidad del haz es suficiente para asegurar una detección normal. Dependiendo del sistema utilizado, barrera, réflex o proximidad, el receptor, el reflector o el objeto detectado deben estar situados en esta zona.

una zona en la que la intensidad del haz deja de ser suficiente para garantizar una detección fiable.

Indicaciones del fabricante:Alcance nominal Sn: Es la distancia máxima aconsejada entre el emisor y el receptor, reflector u objeto detectado, teniendo en cuenta un margen de seguridad. Es el alcance que figura en los catálogos y que permite comparar los distintos aparatos.

Alcance de trabajo Sa: Es la distancia que garantiza la máxima fiabilidad de la detección teniendo en cuenta los factores ambientales (polvo, humo...) y un margen de seguridad.

En todos los casos: Sa ≤ Sn.

Retraso en la disponibilidad: Es el tiempo que debe transcurrir desde la puesta bajo tensión para que la salida se active o bloquee.



Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 4Retraso al accionamiento Ra: Es el tiempo que transcurre entre el momento en que el objeto detectado penetra en la zona activa del haz luminoso y el del cambio de estado de la salida. Condiciona la velocidad de paso del objeto detectado en función de su tamaño.

Retraso en el desaccionamiento Rr: Es el tiempo que transcurre entre el momento en que el objeto detectado abandona la zona activa del haz y el momento en que la salida recupera su estado inicial. Condiciona el intervalo que debe respetarse entre dos objetos.

Frecuencia de conmutación: Es el número máximo de objetos que el sistema puede detectar por unidad de tiempo considerando los retrasos en el accionamiento y en el desaccionamiento. Normalmente, se expresa en Hz.

Identidad del detector fotoeléctrico utilizado:o Modelo: XUP-H003136

o Tipo de aparato: 3 hilos; PNP; NPN C.C

o Alcance útil: Barrera : 4 m

Réflex : 2 m Proximidad: 0.20 m

o Tensión nominal de alimentación: 12-24Vcc

o Intensidad conmutada: 200(mA).

Parámetros que limitan su rango de ajuste y operación:

o Temperatura del aire ambiente: funcionamiento: de -25 C0 a +70 C0.

Almacenamiento: de -40 C0 a + 80 C0

o Resistencia a las vibraciones: 25 g. amplitud ± 2mm (F=10 a 55 Hz),según IEC 68-2-6

o Resistencia a los choques: 30 g. duración 11ms, según IEC 68-2-27.

o Grado de protección: IP 67 según IEC 529.

6 estanco al polvo.7 Protegido contra inmersión temporal en agua.



Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 5CIRCUITO TRABAJO

Intensidad conmutada 100(mA)

Listado de materiales: 1 amperímetro multirango 0-3 mA; 1 (A); 3(A).C.C

1 voltímetro 0 -30 (V) C.C 1 fuente de tensión variable electrónica. 1 resistencia 180(Ω). 1 destornillador 3 mm.

Fibra Óptica de Vidrio XUF-S0210 (Detección de objetos pequeños)Alcance máximo:

Sistema de Proximidad 0.02m

Objetivos del ensayo

Obtener alcances máximos para cada sistema de uso del detector ajustando la sensibilidad a 25-50-75 y 100% y comparándolos con tablas que da el fabricante (corrección de alcance máximo)

Ensayar el comportamiento del detector ante la variación de la tensión de alimentación Ensayar los distintos sistemas de detección con materiales especificados por el fabricante Ensayar el detector con sonda de detección de materiales pequeños Generar Grafica de zona de sensibilidad del detector Para el sistema réflex ensayar la posición del reflector a distintos grados de la perpendicular del haz del

detector

Procedimiento Para los efectos de pruebas del detector se aplicaran 24Vcc de alimentación con una carga de 240[ohm] para asegurar una corriente de +-100mA

Rt=VtrabajoItrabajo

= 240.1

=240 [o hm] 5[W]

Para las pruebas de variación de tensión se conectaran las siguientes cargas:

o Mínima tensión (10Vcc)

Rmin=VtrabajoItrabajo

= 100.1

=100[ohm ][5W]

o Máxima tensión (28Vcc)

Rmax=VtrabajoItrabajo

= 280.1

=280[ohm ] [5W]




Para todas las pruebas se ocupara el siguiente circuito de montaje:

Desarrollo

Alcances máximos Sistema barrera – proximidad

Ajustando la sensibilidad del detector a 25-50-75-100% Acercar una probeta transparente de 10x10 cm, de forma transversal desde la punta del detector y a un

intervalo de 2 cm hasta que este deje de detectar (led no se apaga, amperímetro marcando+-100mA), obteniendo así el alcance máximo para este sistema.

Sistema Réflex

Ajustando la sensibilidad del detector a 25-50-75-100% Para obtener el alcance máximo se acercara el reflector de diámetro 39mm al ojo (E/R) del detector

alejándolo de forma axial hasta que el led de detección se encienda (amperímetro marcando+-100mA) así se habrá obtenido el alcance máximo de detección.

Resultados

Barrera - proximidad

%sens. 0 25 50 75 100cm 3.5 X 6 8 11

X: no se realizaron esas pruebas debido a que el potenciómetro de regulación se encontraba en mal estado



Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 7Réflex

% Cm0 43.525 X50 6975 94100 165

Variación de la tensión de alimentación

Sistema Barrera – RéflexMínima tensión

1. Montar circuito de trabajo aplicando como carga 100[ohms]2. Ajustar fuente de tensión a 10 Vcc3. Ajustar sensibilidad del detector al 100%

Según la distancia máxima obtenida en el ensayo anterior

4. Pasar una probeta transparente de 10x10[cm] a un 50% del alcance total del detector de forma transversal al eje registrando si es detectado o no.

5. Si es detectada repetir el mismo procedimiento a un 75 -100% del alcance (anotar punto de detección si detecta)

6. Si no es detectada repetir el mismo procedimiento a un 25-5% del alcance (anotar punto de detección si detecta)

Máxima tensión

1. Montar circuito de trabajo aplicando como carga 280[ohm]2. Ajustar fuente de tensión a 28 Vcc3. Repetir puntos 4, 5, 6 anteriores

Sistema RéflexMínima tensión

1. acercar el reflector de diámetro 39mm al ojo (E/R) del detector alejándolo de forma axial hasta que el led de detección se encienda (amperímetro marcando+-100mA)

2. Anotar punto de cambio de estado de la salida

Máxima Tensión

1. Montar circuito de trabajo aplicando como carga 280[ohm]2. Ajustar fuente de tensión a 28 Vcc3. Ajustar sensibilidad del detector al 100%4. Repetir el mismo procedimiento que en mínima tensión, tomando en consideración que posiblemente la

detección se incremente a más de un 100% del alcance máximo en condiciones normales de alimentación



Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 7Resultados

Sist.\Dist. Min T.[m] Máx T.[m]

Réflex 86cm 105cmBarrera-Prox. 8cm 10.5cm

Pruebas con materiales especificados por el fabricante

En este ensayo se pondrá a prueba la mejor adaptabilidad de los materiales a detectar especificada por el fabricante:

Sistema Barrera – Proximidad

Objetos opacos, reflectantes o translucidos.

Sistema Réflex:

Objetos lisos y reflectantes

Se ensayarán las probetas adecuadas según el fabricante además de otros tipos de que en teoría son menos adecuadas para esta aplicación en donde se tomara nota del alcance de operación por cada tipo de material

Sistema/alcance max. Opaco Reflectante Transparente lisosBarrera - proximidad 8.6cm-9.1cm 80-88cm 6-7cm 10-12cmreflex 100%alc.max No detecta 100%alc max 100%alc.max

Ensayo detección con sonda de materiales pequeños

En este ensayo se conectara la sonda de fibras ópticas mediante el sistema de proximidad y se detectaran objetos opacos, brillantes, reflectantes y se corroborara el alcance máximo sugerido por el fabricante (2[cm])

Resultados:

Ensayo sistema réflex para distintos grados de posicionamiento



Fecha: 30 Abril 2011 Lamina : 7Para el sistema réflex se ensayara el posicionamiento del reflector, para analizar el factor de corrección en sistema proximidad

Detecta/no detecta AlcanceOpacos Si 5cmLisos Si 6.5Reflectantes Si 50cmtransparentes Si 2cm

Resultados

grados Alcance0 11cm10 10.5cm20 8cm30 4.6cm40 Cm




Conclusión

Los procesos productivos de las empresas de hoy en día demandan una mayor eficacia y confiabilidad a los elementos de control que participan dentro de dichos procesos, dado que estos son cada vez más dinámicos y acelerados a fin de lograr una mayor producción.

Los detectores de proximidad ya sean eléctricos o mecánicos juegan un rol fundamental en estos procesos, permitiendo un conteo, detección de materiales, para posterior su cuantificación etc. Además de participar en la seguridad para las personas y materias primas involucradas

Los detectores de proximidad fotoeléctricos ofrecen una variada gama de ventajas tales como sensado de distintos tipos de materiales (reflectantes, brillantes, opacos, transparentes, etc.), gran distancia de operación, mayor durabilidad, dada su forma de detección sin tener que tener contacto físico con los elementos a censar, detección de materiales pequeños mediante accesorios como los son las fibras ópticas, etc.

En el desarrollo del laboratorio se comprobaron los alcances especificados por el fabricante los cuales no coincidieron en un 100% esto debido al desgaste por uso del detector además de la mala operación del ajuste de sensibilidad (completamente desgastado) incidiendo en dichos alcances

En la prueba de variación de tensión los resultados arrojaron que el comportamiento del detector cambia significativamente ante la baja o alta tensión de alimentación, produciendo una disminución del rango de detección.

Para un resultado confiable y óptimo del sensado de objetos de distinto material es importante la correcta elección del sistema a implementar debido a que existen debido a que existen posibilidades de reflexiones dependiendo del material a sensar que confundan al detector y asi producir una lectura errronea.




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