SENSORES PARA MEDIR DISTANCIA


Los sensores de proximidad son los más comunes y asequibles para la solución de detección de objetos que no se pueden tocar. Las típicas aplicaciones de este tipo de sensores son las de Control, Detección, ‘Inspección y Automatización de máquinas’ y Sistemas de manufactura. De igual forma son usados en maquinaria de empaquetamiento, producción, impresión, pintura, moldeo plástico, trabajo con metales, procesamiento de comidas, etc.
Podemos decir que los sensores de proximidad son de una gran ayuda al mundo de la Automatización pues su gama de aplicaciones es bastante grande y en aumento.
El sensor de proximidad más usado en la robótica es el sensor infrarrojo, perteneciente a la familia de los sensores fotoeléctricos. Es el más usado debido a su bajo costo, a su fácil uso, su fácil implementación y a su amplia gama de aplicaciones de automatización.
En el sector industrial, el sensor de proximidad comúnmente más usado es el tipo inductivo, el cual genera un campo electromagnético, el cual detecta los objetos de metal que pasan cerca de su cara. Esta es la tecnología de detección que usualmente se usa en aplicaciones en donde el objeto de metal que va a ser detectado esta dentro de una pulgada o dos de la cara del sensor.



Sensores Fotoeléctricos (Usan elementos sensibles a la luz para detectar objetos)


Estos sensores utilizan la luz y elementos sensibles a ella para la detección de objetos y se componen de un emisor (fuente de luz) y un receptor, el caso más común el sensor basado en luz infrarroja. Hay cuatro tipos principales de sensores fotoeléctricos:
Reflexión directa - Emisor y receptor se encuentran juntos y usan la luz reflejada directamente desde el objeto para la detección. En el uso de estas células fotoeléctricas, es importante tener en cuenta el color y el tipo de superficie del objeto. Con superficies opacas, la distancia de detección se ve afectada por el color del objeto. Los colores claros se corresponden con las distancias máximas y viceversa. En el caso de los objetos brillantes, el efecto de la superficie es más importante que el color. La distancia de detección en los datos técnicos se relaciona con papel blanco mate.
Reflexión con reflector - Emisor y receptor se encuentran juntos y requiere un reflector. Un objeto es detectado cuando interrumpe el haz de luz entre el sensor y el espejo. Estas fotocélulas permiten una detección a distancias más largas, ya que los rayos emitidos son casi totalmente reflejados hacia el receptor.
Reflexión polarizada con reflector – Es similar al tipo reflexión con reflector, pero estas fotocélulas usan un dispositivo anti-reflejo. El uso de este dispositivo, que basa su funcionamiento en una banda de luz polarizada, ofrece ventajas considerables y lecturas confiables, incluso cuando el objeto a ser detectado tiene una superficie muy brillante. En teoría no es afectada por reflexiones azarosas.
Trhu-Beam – El emisor y el receptor se encuentran por separado y se detecta un objeto cuando se interrumpe el haz de luz entre el emisor y el receptor. Estas fotocélulas permiten distancias más grandes, alrededor de los 12 metros. Pueden encontrarse también dispositivos basados en ondas ultrasónicas.




Sensor Ultrasónico (Detección de objetos a largas distancias)


Los sensores ultrasónicos tienen como función principal la detección de objetos a través de la emisión y reflexión de ondas acústicas. Funcionan emitiendo un pulso ultrasónico contra el objeto a sensar, y al detectar el pulso reflejado, se para un contador de tiempo que inicio su conteo al emitir el pulso. Este tiempo es referido a distancia y de acuerdo con los parámetros elegidos de respuesta con ello manda una señal eléctrica digital o analógica.



Sensor Capacitivo (Detección de objetos Metálicos y No-metálicos)


Los sensores capacitivos de proximidad se utilizan para la detección sin contacto de objetos metálicos y objetos no metálicos (líquido, plástico, materiales de madera y cosas de ese estilo). Los sensores de proximidad capacitivos utilizan la variación de la capacitancia entre el sensor y el objeto a ser detectado. Cuando el objeto está a una distancia predefinida de la parte sensible del sensor, un circuito electrónico dentro del sensor comienza a oscilar. El aumento o la caída de oscilación son identificadas por un circuito que conduce cierto umbral a un amplificador para el funcionamiento de una carga externa. Un tornillo colocado en la parte posterior del sensor permite regular la distancia de funcionamiento. Este regulador de la sensibilidad es útil en aplicaciones, tales como la detección de contenedores llenos y no detección de los recipientes vacíos. La distancia de funcionamiento del sensor depende de la forma y el tamaño de actuador y está estrictamente ligada a la naturaleza del material.



Sensor Inductivo (Detección de objetos metálicos)


Los sensores inductivos de proximidad se utilizan para la detección sin contacto de objetos metálicos. Su principio de funcionamiento se basa en una bobina y un oscilador que crea un campo electromagnético en el entorno cercano de la superficie de detección. La presencia de un objeto metálico (actuador) en el área de operación provoca una amortiguación de la amplitud de oscilación. El aumento o la caída de oscilación son identificados por un circuito que cambia el umbral de salida del sensor. La distancia de funcionamiento del sensor depende de la forma del actuador y el tamaño y está estrictamente ligada a la naturaleza del material, fluctúa entre 0,01mm y 10mm.



Sensores Magnéticos (Detecta la presencia de magnetos permanentes)


Los sensores magnéticos de proximidad son accionados por la presencia de un imán permanente. Su principio de funcionamiento se basa en el uso de una lengüeta de contactos, cuyas placas delgadas son sellados herméticamente en una ampolla de vidrio con gas inerte. La presencia de un campo magnético hace que las láminas flexibles se toquen, haciendo un contacto eléctrico. Para este caso la superficie de la placa es tratada con un material especialmente adecuado para circuitos de baja o de alta corriente inductiva para su óptimo funcionamiento. Los sensores magnéticos en comparación con los interruptores mecánicos tradicionales tienen las siguientes ventajas:

  • Los contactos están bien protegidos contra el polvo, la oxidación y la corrosión debido a los contactos de la ampolla de vidrio hermético y al gas inerte; se activan por medio de un campo magnético en lugar de piezas mecánicas.
  • El tratamiento especial de la superficie de los contactos asegura la vida larga de contacto.
  • No hay necesidad de mantenimiento.
  • Su fácil funcionamiento.
  • Tamaño pequeño en comparación con dispositivos mecánicos con la misma función.



People Detector (Aplicación tecnológica)

El “People Detector”, también conocido como el Sensor de Proximidad de Campo eléctrico, es in dispositivo basado en la microelectrónica que puede detectar la presencia de objetos de materiales sólidos, tanto estacionarios como objetos en continuo movimiento a velocidades distintas. Su habilidad para operar a través de cualquier material no conductor le permite una completa invisibilidad. La función del sensor es percibir pequeños cambios en un campo electromagnético de Ultra-baja potencia generado entre dos electrodos antena remotamente localizados. Su rango es ajustable desde los centímetros hasta casi los 4 metros.
El proyecto del “People Detector” fue desarrollado en cooperación con el MIT Media Lab, y en muchos aspectos puede ser descrito como una herramienta de desarrollo para los entusiastas de la Domótica (Automatización en el hogar).







Bibliografía


http://www.autonics.com.mx
http://www.bik.com
http://www.sensorsproximity.com
http://www.solarbotics.net/library/circuits/sensors_prox.html
http://www.sensors-transducers.machinedesign.com/guiEdits/Content/bdeee4/bdeee4_7.aspx
Imágenes de http://sensoresdeproximidad.galeon.com/