UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, Decana de América INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL INFORME Título: “ Sensores usos y aplicaciones” Docente: Ing. Robert Oré Gálvez Fecha de entrega: 5/03/2023 Presentado por: ● Cruz Ayte Esthiwer Ken ● Figueroa Curo Juan Diego ● Ccuno Larico Dante Darwin ● La Serna Albitres Alfredo Grupo 1 Ciudad Universitaria, 2022 Índice I. Introducción 3 II. Generalidades 2.1 Objetivo General 2.2 Objetivos Específicos 4 4 4 III. Marco Teórico 3.1 Sensor 3.2. Características de un Sensor 3.3 Funcionamiento de un sensor 3.4 Clasificación de los sensores 4 4 4 5 6 IV. Materiales y Montajes 4.1 Sensor Inductivo 4.2. Sensor Capacitivo 4.3 … 10 10 10 11 V. Procedimientos 11 VI. Dibujos y Diagramas 6.1 Diagrama con sensor óptico 6.2 Diagrama con sensor capacitivo 6.3 Diagrama con sensor inductivo 6.4 Diagrama con sensor magnético 12 12 12 13 13 VII. Análisis de Resultados 14 III. Conclusiones 15 IX. Recomendaciones 15 Bibliografía 16 I. Introducción Los sensores son una pieza clave en cualquier proceso industrial , gracias a estos se puede conocer la evolución de las variables físicas que le permiten al trabajador ejercer control sobre el comportamiento de los sistemas.La aplicación de los sensores se remonta en la década de 1950 , en la ciudad de New York, Estados Unidos, con el inventor Americano Samuel Bagno , quien logró crear el primer detector de movimiento el cual actuaba como una alarma antirrobo , marcando como al sensor como una herramiento de gran relevancia. En el presente informe se contiene los resultados de la práctica de laboratorio de instrumentación industrial donde se hizo la debida caracterización de los sensores planteados el cual , realizó su montaje y preparación asimismo se obtuvieron resultados de prueba para observar su comportamiento ,en esta práctica se pretende conocer algunos sensores utilizados en el ámbito industrial , asimismo comprender el principio básico de funcionamiento de estos mismos . II. Generalidades 2.1 Objetivo General ● Interpretar el uso de sensores en los circuitos para la automatización de procesos. 2.2 Objetivos Específicos ● Comprender el uso de sensores en los circuitos para la automatización de procesos. ● Efectuar el uso de sensores en un circuito para la automatización de procesos. III. Marco Teórico 3.1 Sensor Los sensores son dispositivos capaces de transformar una variable física en una señal eléctrica. Estos pueden ser tanto analógicos como digitales.(Vega.D,2015) , Nos explica qué podemos hacer una división en sensores internos y externos: Sensores internos son los usados en el sistema de realimentación, información sobre posición o velocidad de articulación. Sensores externos son los usados para interactuar con el entorno (periféricos de sistemas) 3.2. Características de un Sensor Muchas de las características de los sensores dependen de la variable a medir. Otras características son comunes a todos los sensores. Algunos de los aspectos a tener en cuenta en el momento de seleccionar un sensor son: ● Exactitud. Especifica la diferencia entre el valor medido y el valor real de la variable que se está midiendo. ● Conformidad o repetitividad. El grado con que mediciones sucesivas difieren unas de las otras. ● Resolución. Es el cambio más pequeño que se puede medir. ● Precisión se compone de las características de conformidad y resolución. ● Sensibilidad. Viene dado por el mínimo valor de la variable medida que produce un cambio en la salida. ● Error. Es la desviación entre valor verdadero y valor medido. ● Linealidad. Nos indica que tan cerca está la correlación entre la entrada y la salida a una línea recta. ● Rango. Es la diferencia entre el mayor valor y el menor valor que se puede medir. ● Rapidez de respuesta. Es la capacidad del instrumento de seguir las variaciones de la entrada. 3.3 Funcionamiento de un sensor Un sensor transforma una acción física que se va a medir en un equivalente eléctrico y lo procesa, de forma que las señales eléctricas se puedan transferir y procesar fácilmente. El sensor puede emitir si hay un objeto presente o no (binario) o qué valor de medición se ha alcanzado (analógico o digital). 3.3.1 Componentes principales de un sensor Un sensor consta de tres componentes principales: (1) El área sensible contiene el sistema de sensores basado en una tecnología determinada. Dada la variedad de tecnologías, puede escoger una tecnología de sensores apropiada para su aplicación. (2) El circuito de procesamiento convierte la variable física en una variable eléctrica. (3) La salida de señales contiene la electrónica que está conectada a un sistema de control. Figura 1 . Partes principales de un sensor Las diferentes tecnologías de sensores le ayudan durante la detección o medición de objetos. En función de la tecnología, los sensores emiten una señal de conmutación o un valor de medición: 3.4 Clasificación de los sensores Dada la gran cantidad de sensores que existen, se hace necesario clasificarlos para así poder entender mejor su naturaleza y funcionamiento.No obstante esta tarea no es fácil ,por lo que existen varios tipos de clasificaciones. Atendiendo su funcionamiento: -Activos Requieren de una fuente externa de energía de la que recibir alimentación de corriente para su funcionamiento. -Pasivos No requieren de una fuente de energía externa, sino que las propias condiciones medioambientales son suficientes para que funcionen según su cometido. Figura 2.Clasificación atendiendo a su funcionamiento Atendiendo a las señales que proporcionan -Analógicos Proporcionan la información mediante una señal analógica (tensión, corriente), es decir, que pueden tomar infinidad de valores entre un mínimo y un máximo. -Digitales Proporcionan la información mediante una señal digital que puede ser un "0" o un "1" lógicos, o bien un código de bits. Figura 3. Clasificación atendiendo a la señal que proporcionan Atendiendo a la naturaleza de su funcionamiento Posición Son aquellos que experimentan variaciones en función de la posición que ocupan en cada instante los elementos que lo componen. Fotoeléctricos Son aquellos que experimentan variaciones en función de la luz que incide sobre los mismos. Magnéticos Son aquellos que experimentan variaciones en función del campo magnético que les atraviesa. Temperatura Son aquellos que experimentan variaciones en función de la temperatura del lugar donde están ubicados. Humedad Son aquellos que experimentan variaciones en función del nivel de humedad existente en el medio en que se encuentran. Presión Son aquellos que experimentan variaciones en función de la presión a que son sometidos. Movimiento Son aquellos que experimentan variaciones en función de los movimientos a que son sometidos. Químicos Son aquellos que experimentan variaciones en función de los agentes químicos externos que pudieran incidir sobre ellos. Figura 4. Sensores atendiendo a la naturaleza de funcionamiento Atendiendo a los elementos utilizados en su fabricación -Mecánicos Son aquellos que utilizan contactos mecánicos que se abren o cierran. -Resistivos Son aquellos que utilizan en su fabricación elementos resistivos. -Capacitivos Son aquellos que utilizan en su fabricación condensadores. -Inductivos Son aquellos que utilizan en su fabricación bobinas. -Piezoeléctricos Son aquellos que utilizan en su fabricación cristales como el cuarzo. son aquellos que utilizan -Semiconductores Son aquellos que utilizan semiconductores. en su fabricación Figura 5. Sensores atendiendo a los elementos de fabricación IV. Materiales y Montajes 4.1 Sensor Inductivo Un sensor inductivo sirve para detectar objetos de tipo metálico. En su interior incorporan una bobina eléctrica que al tener cerca un material metálico genera un campo magnético. 4.2. Sensor Capacitivo Los sensores capacitivos son ideales para detección de objetos de material plástico, madera, entre otras, aunque también detectan objetos metálicos. 4.3 Sensor Fotoeléctrico Son sensores que usan una fuente de luz, láser o un diodo emisor, la distancia de me detección suelen ser generalmente bastantes largas.En el mercado podemos encontrar sensores de tipo PNP y NPN los cuales se usaran de acuerdo a la aplicación que se desea realizar,Algunos tipos de sensores más populares son: ➢ Modelo reflectivo Son sensores que tienen un emisor y receptor en el mismo componente, la lectura lo realizan tanto con la ayuda de un espejo, o por el reflejo del propio objeto que se desea detectar. ➢ Modo de tipo barrera Este tipo de sensor cuenta con el transmisor y receptor separados, cuando el objeto a detectar pasa entre el emisor y receptor el objeto interrumpe el paso de la luz lo cual es interpretado y enviado al microcontrolador o carga. V. Procedimientos En la práctica de taller se realiza el procedimiento de conexión de acuerdo a las características que indica en el datasheet de cada componente a usar. VI. Dibujos y Diagramas 6.1 Diagrama con sensor óptico 6.2 Diagrama con sensor capacitivo 6.3 Diagrama con sensor inductivo 6.4 Diagrama con sensor magnético VII. Análisis de Resultados En todos los diagramas el sensor está conectado directamente a la fuente de alimentación, el 0V y el 24V. A su vez que, para los sensores óptico, capacitivo y magnético; los sensores mandan la señal a un indicador luminoso o acústico. Esto en la práctica fue ligeramente diferente, ya que los sensores estaban energizados desde la caja de relés, y estos sensores mandaban la señal a un indicador luminoso o sonoro en la caja de relés. Para el caso del sensor inductivo, este manda la señal a un contador en una caja de relés de manera similar a los anteriores sensores, cada que el sensor detecta algo se realiza 1 conteo. Cuando la cuenta llega a cero, se cierra el switch KC1 permitiendo el pase de la señal del sensor al indicador luminoso. El diseño experimental podría ser cambiado agregando interruptores que se activen cuando los relés reciban señal y juntando ello con más sensores para que se tenga un circuito en paralelo más extenso. III. Conclusiones ● Se analizaron los diferentes tipos de sensores conociendo sus principales características, ventajas y desventajas; de esta manera se obtuvo claridad de su funcionamiento y el criterio para seleccionarlos de acuerdo a la situación presentada. ● Se pudo observar que los sensores pueden medir en una cierta distancia como es el caso del sensor óptico que permite activarse en cuanto un objeto está por 10 cm , en caso del sensor metálico se activa cuando el objeto solo metálico y está por 3-5 cm. ● Se observó que el sensor capacitivo puede , además de detectar objetos de plástico, puede también detectar otros objetos como la madera , el metal , entre otras cosas, sin embargo , este detector presenta un corto alcance tan cercano a 5 mm a 10 mm. IX. Recomendaciones ❖ Tener en cuenta el estado que se encuentra los sensores , así como los cables que los hace funcionar , ya que puede no funcionar al momento de las prácticas ❖ Establecer y delimitar una área de trabajo, además de evitar colocar los instrumentos sobre superficies inapropiadas como el suelo al momento de realizar el proceso Bibliografía Balluff (2023).Funcionamiento e Instalación de los sensores https://www.balluff.com/es-mx/basics-of-automation/fundamentals-of-automation/funcionam iento-e-instalacion-de-sensores#:~:text=Un%20sensor%20transforma%20una%20acci%C3% B3n,alcanzado%20(anal%C3%B3gico%20o%20digital). Departamento de salud y servicios Humanos de EE.UU (2022).Sensores ,Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (NIBIB) https://www.nibib.nih.gov/espanol/temas-cientificos/sensores#:~:text=Los%20sensores%20s on%20herramientas%20que,cantidades%20y%20caracter%C3%ADsticas%20que%20detecta n. Noguera J,García A,Ruiz A (2010) .Guía práctica de sensores ,https://books.google.es/books?id=CuoXCd6ZZqwC&printsec=copyright&hl=es&source=gb s_pub_info_r#v=onepage&q&f=false ¿Qué son los sensores? - 654 - Sensores Industriales. (s. f.). 654 - Sensores Industriales. Recuperado 23 de diciembre de 2020, de https://sites.google.com/site/654sensoresindustriales/home/-quee-son-los-sensores
