Sistemas de detección de posición

La detección de posición de los elementos que intervienen en la automatización de la máquina es la base sobre la que se construye el proceso. El control central debe saber en cada momento si un objeto móvil está en uno u otra posición.En este artículo, se van a analizar de una forma muy general, los elementos más comunes de detección de eléctrica utilizados en la industria. Son dispositivos digitales, que indican si están (1) o no (0) en la posición predeterminada La elección del mejor sistema de detección permite conocer la posición de un elemento en movimiento al coste más ajustado.

Finales de carrera o interruptores de posición, es un elemento mecánico, que al llegar al punto requerido, el paso por una leva, cambia la disposición mecánica y ataca mecánicamente a un minirruptor eléctrico, con lo que sabemos que su estado ha cambiado de estado. El final de carrera está compuesto por dos elementos: cuerpo, que aloja los contactos eléctricos, y la cabeza, de formas mecánicas distintas, diseñadas para detectar el objeto en movimiento.

Este sistema requiere el contacto físico del objeto a detectar con el dispositivo, de ahí, la importancia de la forma de la cabeza que debe favorecer el movimiento del objeto, no interrumpirlo mecánicamente, y permitir la repetición de la maniobra sin deteriorarse. También se debe tener en cuenta la fuerza que genera el cuerpo en movimiento, para elegir entre las diferentes gamas de finales de carrera o microrruptores.

Los sistemas de mantenimiento en la sustitución de estos equipos, las dimensiones de los mismos. Se busca equipos que mantengan las dimensiones de sujeción del cuerpo y el formato de la cabeza.

En la figura , se presenta parte de la gama XCK de Schneider Electric, en la que se presentan los equipos despiezados en cuerpos y cabeza de ataque.

Es un sistema detección de posición sin contacto de cuerpos metálicos a distancias de 0,5mm a 20mm básicamente.

Se basan en la señal eléctrica que genera un metal al atravesar un campo magnético generado por el oscilador del detector. Esta señal eléctrica muy débil, se amplifica y estándariza en función de la tensión de utilización y tipo de salida: 24Vdc/3 hilos, PNP y NPN, 24Vdc/ 2hilos y 24- 230Vac/dc / 2Hilos.

Tienen diferentes formatos: cilíndricos métrica (M5, M8, M12, M30), liso (ǿ

4, ǿ

6,5mm) cuadrados o rectangulares (desde 8x22x8 a 80x80x26)

La distancia de detección aumenta con el tamaño de la zona de detección del equipo. Hay que preveer una reducción de este valor nominal, si el componente ferroso del material a detectar disminuye.

Las distancias nominales están estandarizadas, en los siguientes valores en simple alcance:M8 / 1,5mm, M12/2mm, M18/4mm y M30/10mm. En doble alcance: M8/2,5mm, M12/4mm, M18/8mm, M30/15mm.

Detector Inductivo

La detección inductiva es la más competitiva y fácil de instalar en los posicionamientos, sustituyendo a los finales de carrera. Los equipos de M8 y M12 en 3H (PNP o NPN) son los elementos más utilizados en la automatización de máquinas.

Fotocélula infrarroja es un sistema basado en la detección de posición por el envío de un haz de luz desde un emisor (diodo electroluminiscente) a un receptor (fototransistor).

Existen tres variantes básicas, según la colocación de estos elementos en una caja.

• Barrera: el emisor y receptor se colocan en dos equipos distintos. La luz infrarroja actúa como un hilo imaginario que cuando se corta, se activa la salida en equipo receptor. Permite distancias desde 0 a 40m

• Reflex: el emisor y receptor se colocan en el mismo equipo y la luz proyectada por el emisor se refleja en un espejo catadióptrico. Cuando se interrumpe el haz, existe objeto en esa posición. Detecta objeto situados desde 0,05 a 14m.

• Objeto: al igual que el réflex, el emisor y receptor se encuentran en el mismo equipo, y la reflexión de la luz, se produce cuando se refleja en el mismo objeto detectado. En este tipo cuando la luz llega al receptor, se ha detectado objeto. Permite distancias desde 0,02 a 2,1m.

Existen otros métodos detección más precisos dentro de estos: • Réflex y reflex polarizado • Objeto y objeto con borrado de plano posterior.

La precisión de detección (detectar un objeto más pequeño) se optiene manipulando el haz de luz. Una barrera de 7m, emite un haz 6mm, pero para detectar con seguridad una pieza de 4, la colocamos a 20cm y con un accesorio que reduzca el haz a 1mm.

En estos casos de gran precisión y difícil acceso se utilizan las fibras ópticas desde 0 a 200mm.

Existen otros métodos de detección: • Capacitivo: El detector funciona como la armadura de un condensador, la otra es el aire, el objeto a detectar actúa con dieléctrico y su presencia, supone una variación de capacidad, que activa el oscilador interno y genera la corriente eléctrica, que se trata y estandariza. Los materiales con una constante dieléctrica superior a 2, se pueden detectar con este método. Siempre necesitan regulación de la distancia en función de esta constante, esta está en el margen 0 a 20mm

• Ultrasonido: El principio de funcionamiento se basa en la medida de tiempo transcurrido entre la emisión de una onda ultrasónica y la recepción de su retorno o eco. Permite detectar cualquier material, principalmente, niveles de liquidos y sólidos y su distancias llegan hasta varias decenas de metros.

• Radiofrecuencia RIFD, permite detectar objetos que llevan una tarjeta que emite en la misma frecuencia, entre 50kHZ y 2,5Ghz. La ordinaria es 13,56MHz. Esta compuesto por un equipo de recepción –fijo- y un emisor – móvil-. Permite más informaciones que el simple posicionamiento. Distancias de 0 a 100mm, según sistemas.

La elección del mejor método de detección en una máquina depende de muchas factores, cuando se solapan dos sistemas, es recomendable utilizar la tecnológia más robusta y, por lo general, con menor coste en esa aplicación. Factores a analizar: distancia, condiciones mecánicas, coste, entorno físico, elemento a detectar…