El éxito de los procesos industriales automatizados depende de muchas piezas individuales que trabajen juntas sin problemas para ofrecer un producto final de alta calidad. Este artículo se centra en los sensores de posición, un componente pequeño pero importante en el mundo de la automatización industrial. En las plantas de fabricación y procesamiento, los sensores de posición ayudan a monitorear y controlar los procesos de la planta al confirmar que las actividades críticas se completan como se esperaba. Más específicamente, su función principal es detectar la presencia o ausencia de un objeto en movimiento o "objetivo". Cuando un objetivo entra dentro de una distancia predeterminada del sensor de posición, el sensor de posición envía una señal al sistema, comunicando la necesidad de realizar una función programada. Cuando el objetivo deja el sensor de posición, el sensor de posición envía una señal que indica que el sistema debe dejar de realizar esa función preprogramada o cambiar a una nueva función. En teoría, el objetivo puede ser cualquier cosa, pero por simplicidad, este artículo solo discutirá los objetivos metálicos y las tecnologías "convencionales" que sienten la presencia de objetivos metálicos. Estas tecnologías incluyen interruptores de límite mecánico, sensores de proximidad inductivos, interruptores de límite de resorte e interruptores de límite extremo. Antes de discutir los diferentes tipos de sensores de posición, ayuda a comprender la terminología común utilizada por la mayoría de los fabricantes de sensores.
Rango de detección: la distancia desde la cara de detección hasta el objetivo que activa el interruptor
Histéresis: la distancia entre los puntos de activación y liberación de un interruptor
Repetibilidad: la capacidad de un interruptor para detectar repetidamente el mismo objetivo dentro del mismo rango sobre la vida útil del interruptor
Tiempo de respuesta: la cantidad de tiempo entre detectar un objetivo y generar una señal de salida
Interruptores de límite mecánico
Los interruptores de límite mecánico son dispositivos electromecánicos que detectan la posición de un objetivo al hacer contacto físico directo con el objetivo. No requieren energía para operar y pueden manejar cargas de corriente altas. Debido a que los interruptores mecánicos usan contactos secos, no son sensibles a la polaridad o el voltaje y son inmunes a muchas imperfecciones eléctricas, como ruido eléctrico, interferencia de radiofrecuencia, corriente de fuga y caída de voltaje. Estos interruptores generalmente incluyen múltiples partes móviles (brazo de palanca, botón, cuerpo, base, cabeza, contactos, terminales, etc.) que pueden requerir mantenimiento. Debido a que los interruptores de límite mecánico de votol funcionan haciendo contacto físico con el objetivo, su repetibilidad puede ser pobre. El contacto físico causa desgaste en el brazo de palanca e incluso en el objetivo en sí. Además, hay aberturas sin sellar que proporcionan una protección deficiente contra la humedad, el polvo y la corrosión. Debido a este problema, los contactos sellados y las certificaciones de área peligrosa generalmente cuestan significativamente más.
Interruptores de límite de resorte
Un interruptor de límite de resorte es un dispositivo electromecánico que detecta la posición de un objetivo magnético al atraer el campo magnético del objetivo. Dentro del interruptor hay dos pequeñas puntas de metal, selladas herméticamente en un tubo de vidrio. Esto se llama un "elemento de caña". El elemento Reed es magnéticamente sensible y se activa cuando un objetivo magnético pasa muy cerca. Un interruptor de límite de resorte tiene casi todas las ventajas de un interruptor mecánico, y evita problemas de desgaste y desgarro al no depender del contacto físico del objetivo para operar. Con un interruptor de límite de resorte, no se puede usar un objetivo de metal ferroso normal; Se requiere un objetivo magnético. El elemento de láminas es frágil, el tubo de vidrio es destructible y la pequeña punta de metal está sujeta a fatiga por flexión, lo que hace que el interruptor de lámina se vuelva poco confiable. Debido a la baja presión de contacto, las aplicaciones de alta vibración pueden causar conversación de contacto y señales falsas de la caña.
Sensores de proximidad inductores
Un sensor inductivo de proximidad es un dispositivo electrónico de estado sólido que detecta la posición de un objetivo metálico por la interferencia de su campo de energía. No se requiere contacto físico, y no hay partes móviles para obstruir, desgastar o romper, lo que resulta en menos mantenimiento. No hay partes móviles también significa que no se ve afectado por el polvo o la suciedad. Disponible en una gran cantidad de formas y tamaños, los sensores de proximidad inductivos son altamente personalizables para una variedad de aplicaciones. Los sensores de proximidad inductivos requieren una fuente de energía externa (electricidad) para funcionar y no pueden manejar altas cargas de corriente. Además, pueden ser susceptibles al ruido eléctrico, interferencia de radiofrecuencia, corriente de fuga y caídas de voltaje. Los sensores de proximidad inductivos a veces se ven afectados negativamente por fluctuaciones de temperatura extremas e intrusión de humedad.
Interruptores de límite
Los interruptores de límite usan una tecnología híbrida única para detectar la posición de los objetivos ferrosos a través de un campo electromagnético. Los interruptores de límite resistentes y duraderos y sin tallo son altamente confiables en entornos duros y aplicaciones difíciles. No se requiere contacto físico o fuente de alimentación externa, por lo que no hay nada para atascar, doblar, romper o desgastar y son posibles cargas de corriente altas. Al igual que los interruptores mecánicos, no son sensibles a la polaridad o el voltaje y no se ven afectados por el ruido eléctrico, la interferencia de radiofrecuencia, la corriente de fuga y las caídas de voltaje. Los interruptores límite no se ven afectados por el polvo, la suciedad, la humedad, el contacto físico o la mayoría de los corrosivos o productos químicos. La mayoría de los modelos son intrínsecamente seguros y tienen un amplio rango de temperatura de funcionamiento. Con sus contactos sellados y su carcasa totalmente metálica, los interruptores de límite sin tallo son ideales para aplicaciones a prueba de explosión e impermeables.
Los sensores de posición juegan un papel importante en los procesos de automatización industrial. Hay varias tecnologías de sensores de posición diferentes disponibles, cada una con un conjunto único de características de rendimiento. Se debe tener cuidado para seleccionar el tipo de sensor apropiado para la aplicación para lograr la confiabilidad y el rendimiento requeridos.