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Pepperl+Fuchs - 4 Puntos Claves para seleccionar un sensor ultrasónico


Cada tecnología de detección tiene su propio conjunto de capacidades únicas que le permiten trabajar de forma fiable en ciertas áreas. En entornos sucios, el haz de luz de un sensor fotoeléctrico puede fallar al regresar al receptor debido a una lente o reflector cubierto. Sin embargo, los sensores ultrasónicos actúan fácilmente en entornos sucios y polvorientos, ya que las ondas sonoras no se ven afectadas por partículas de polvo que flotan en el aire o que se adhieren a la superficie de detección. Los sensores ultrasónicos son comúnmente empleados en Industria como: agricultura, alimentos y bebidas y envases. Los siguientes atributos clave le ayudarán a seleccionar el sensor ultrasónico adecuado para su aplicación.

1. Modo

Existen tres modos de detección de ultrasonidos: difusos, pasantes y retro reflectantes. Aprender a seleccionar el adecuado es crítico y le ayudará a reducir su búsqueda.

El modo difuso es el más comúnmente usado.  En este modo, el transductor transmite una serie de impulsos y utiliza el eco para determinar la presencia del objeto y la distancia. Un ejemplo de una aplicación ultrasónica difusa es: la detección de barcos registrados dentro de un  canal de navegación para evitar colisiones. A diferencia de estos los sensores inductivos no se pueden utilizar aquí, porque los barcos flotan con el agua  a ambos lados y están demasiado lejos de la pista. Los sensores fotoeléctricos no podrían emplearse bien, debido a la exposición al clima o a los diversos colores y formas de los barcos.

Los sensores ultrasónicos de haz, tienen dos componentes: el emisor y el receptor. Cuando se interrumpe el haz de sonido entre los dos, se activa la salida. Las aplicaciones comunes para los sensores ultrasónicos son la detección de doble hoja y empalme en la industria de impresión. El emisor y el receptor monitorizan constantemente toda la longitud de un material que pasa entre ellos. Se detecta una hoja doble, si el eco recibido por el receptor del emisor experimenta una disminución. Un empalme se detecta cuando el material se agota, lo que detendría el proceso para que la hoja antigua y la nueva hoja se puedan combinar.

En modo retro reflexivo, las ondas sonoras se rebotan en un reflector permanente, como un suelo o una pared. Este modo funciona bien para objetos que son difíciles de detectar en modo difuso porque si el eco se pierde debido a que se desvía, la salida se dispara y se confirma un objeto presente.

Una aplicación para un sensor ultrasónico retro reflexivo es la detección de un vehículo en una línea de ensamble. El piso debajo vehículo  es estable, y como el vehículo pasa debajo del sensor, el eco se regresa más pronto de lo que lo haría del piso. El eco más rápido indica que se ha detectado un vehículo. El beneficio del uso del modo retro reflexivo es que cada vehículo sólo se detecta una vez. Un ultrasonido retro reflexivo puede detectar tres objetos separados para cada vehículo, ya que hay tres secciones de metal y dos secciones de vidrio liso, inclinado en cada coche que puede desviar el eco lejos del receptor.

2. Carcasas

Las carcasas vienen en muchas formas, tamaños y materiales diferentes. La selección de la correcta depende de la aplicación y el entorno. Los tipos de carcasas principales son de forma cilíndrica (12 mm a 30 mm), plano y de cubo. La mayoría de las carcasas cilíndricas están roscadas para facilitar el montaje, lo cual es tan simple como perforar el orificio de tamaño adecuado y fijar una tuerca en cada lado del sensor. Las caras de detección fija en ángulo recto están disponibles para aplicaciones que están apretadas en el espacio y no tienen cabida para un sensor montado horizontalmente. Los materiales más comunes para las carcasas son el plástico y el metal. Si su aplicación requiere un sensor duradero que pueda soportar un alto impacto, elija una carcasa metálica. De lo contrario, elija una carcasa de plástico para reducir los costos.

Algunos de los sensores de ultrasónicos vienen con características adicionales como un transductor revestido de PTFE (politetrafluoretileno), o diseño higiénico de acero inoxidable 100% para condiciones extremas. El transductor revestido con PTFE (politetrafluoretileno) proporciona resistencia química y protección contra la corrosión. El modelo de diseño higiénico se utiliza comúnmente en la industria alimenticia. En lugar de un sensor cilíndrico con una carcasa roscada, un diseño higiénico presenta una carcasa lisa. La carcasa lisa es adecuada para lavados a alta presión y no permite que las bacterias crezcan como podrían en contraposición en las ranuras de una carcasa roscada.

3. Tipo de salida

Los tipos de salida disponibles para los sensores ultrasónicos son analógicos y punto de conmutación. Una salida analógica tiene una señal de corriente o tensión que cambia proporcionalmente a la distancia medida. Los puntos extremos analógicos altos y bajos se ajustan dentro del rango de operación del sensor. Un objeto detectado a una distancia entre los dos extremos corresponderá a una señal de corriente (4 mA ... 20 mA) o a una señal de tensión (0 V ... 10 V), que corresponde a una medición de distancia. El punto de conmutación también se conoce por sus tipos: NPN, PNP o contacto de relé. Los sensores de punto de conmutación funcionan activando o desactivando la salida a una distancia o ventana determinada. La distancia se ajusta mediante pulsadores, potenciómetros o software. Por ejemplo: el encendido y apagado de una salida de interruptor puede indicar cuándo un tren ha abandonado una estación.

4. Rango de medición

Las distancias de operación del sensor ultrasónico oscilan entre 10 y 10.000 mm (1/2 pulgada a 33 pies). De forma similar a los atributos anteriores, el rango de medición adecuado depende de su aplicación. Cuanto menor sea el transductor, menor será el rango de operación. Además, se ha de tener en cuenta que todos los sensores ultrasónicos tienen una banda muerta frente a la cara de detección. Las bandas muertas se producen porque el transductor tiene que humedecer antes de que los ecos regresen o bien el sonido del transductor interfiera con ellos. El proceso de amortiguación se toma un tiempo; por tal motivo, los objetos que están demasiado cerca del transductor pueden devolver el eco antes de que el transductor esté listo para recibirlo.

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