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Sensores fotoeléctricos industriales (fotocélulas)
Los sensores fotoeléctricos, también llamados fotocélulas, se utilizan ampliamente en la industria. Son económicos, fiables y fáciles de instalar y mantener. Como no quiero entrar en la teoría de cómo funcionan, para no aburriros demasiado, explicaré brevemente cómo funcionan en la práctica. Si quieres profundizar o tienes curiosidad, siempre puedes buscar en Internet para obtener más información.Como funciona un sensor fotoeléctrico
Un sensor fotoeléctrico tiene la capacidad de detectar la luz y activar o desactivar una señal dependiendo de los valores de esta luz. Los sensores más simples son los llamados interruptores crepusculares, que encienden una lámpara cuando la luz ambiental cae por debajo de un cierto valor. Este tipo de sensor reacciona a cualquier fuente de luz visible, ya sea artificial o natural. Por lo tanto, no son muy fiables, ya que su función puede verse perjudicada si se ven afectados por una fuente de luz distinta de la prevista.Dado que la fiabilidad es esencial en la industria, se utilizan sensores de bucle cerrado, es decir, utilizan un transmisor y un receptor sincronizados. Esto tiene muchas ventajas, como el hecho de que la luz se emite a una frecuencia precisa (normalmente se utiliza luz infrarroja) y a veces en un orden específico, de modo que el receptor siempre puede saber si la luz recibida pertenece a su emisor, evitando así que sea activada por influencias ambientales o interferencias de otros dispositivos. Otra ventaja es que se puede lograr una precisión sorprendente, por ejemplo colocando un transmisor y un receptor frente a frente, con un sistema de lentes que obliga a ambos elementos a estar perfectamente alineados, de modo que el haz de luz puede ser interrumpido por un objeto muy pequeño, o en el caso de un objeto ligeramente más grande de lo deseado. La precisión se puede aumentar aún más utilizando barreras de fibra óptica o fotocélulas láser.
Sensores fotoeléctricos tipos
Hay muchos tipos diferentes de sensores adecuados para diferentes aplicaciones industriales. Según su forma, encontramos sensores cilíndricos, rectangulares, en forma de herradura (con el sensor en un extremo orientado hacia el receptor en el otro extremo), con cables de fibra óptica, etc. También podemos elegir la opción de utilizar un transmisor frente a un receptor, crear una fotocélula o integrar el transmisor y el receptor en la misma carcasa para que el receptor detecte la luz reflejada por un objeto o un espejo frente a él. Dependiendo de sus características eléctricas, encontramos fotocélulas con 230Vac, 24Vdc, con salida de relé, 24Vdc con salida por transistor, etc. También hay modelos para detectar diferentes materiales, como objetos transparentes. Según el tipo de luz, las más conocidas son la luz visible, la luz infrarroja y el láser (este tipo permite largas distancias entre el emisor y el receptor).Un tipo común es la fotocélula de supresión de fondo, que se utiliza para detectar un objeto frente a la fotocélula en un rango de distancias. Cualquier objeto fuera de este rango es ignorado.
Las fotocélulas son dispositivos en forma de varilla que se colocan una frente a otra para formar una "cortina" óptica. Su función es detectar cuando alguien entra en una zona de seguridad de una máquina y detener el proceso para evitar poner en peligro a las personas. Estas barreras contienen varios pares de transmisores y receptores que generan haces de luz paralelos.
Cómo están conectados entre sí
La forma más común de conectar las fotocélulas es suministrar el transmisor (normalmente 24Vdc) y el receptor en máquinas complejas que utilizan máquinas automáticas. El receptor también tiene un cable para la salida de la señal. Si el transmisor y el receptor están en el mismo bastidor, el transmisor obtiene su energía del mismo receptor, de modo que sólo se utilizan tres cables en total. Otras variantes están conectadas de manera diferente. Por ejemplo, si la salida es un relé, hay un diagrama esquemático con todas las conexiones en el propio sensor o en su documentación. Intente siempre comprobar las conexiones, porque hay otras variantes que pueden confundirle.Aplicaciones
Estas son las aplicaciones más comunes en las que podemos usar sensores fotoeléctricos:- Detección del paso de un producto
- Comprobar si la altura o la anchura de un producto es adecuada
- En las máquinas de embalaje, para detectar que un rollo de plástico o de papel se ha agotado
- Protección de las zonas de riesgo, detección de intrusos (puertas de acceso para personas o vehículos)
- Ajuste de la distancia de un elemento en movimiento
- Como interruptor de fin de carrera sin contacto
- Configuración de las marcas de impresión
- Detector de humos
Desventajas
En determinadas circunstancias no es aconsejable utilizar fotocélulas y hay que encontrar una alternativa.Este es el caso en los ambientes con acumulación de polvo. Aunque hay fotocélulas que logran una alta penetración de polvo, su acumulación en las lentes del sensor reduce la sensibilidad. En los casos en que no es posible utilizar otro tipo de sensor, siempre es posible montar una boquilla de aire comprimido con una válvula que sopla periódicamente en el objetivo, controlada por un temporizador o activada en un determinado paso del ciclo de trabajo.
En zonas muy húmedas, donde puede producirse fácilmente la condensación, las lentes pueden empañarse y dificultar su funcionamiento.
Errores comunes y su diagnóstico
Las fotocélulas industriales son muy robustas, y cada vez es más raro que se rompan. El diagnóstico también es más fácil de hacer. Normalmente contienen indicadores LED que comprueban su correcto funcionamiento. A veces contienen varios indicadores para comprobar la alineación, la detección, la alimentación, etc. Los más sencillos suelen tener un LED en el transmisor para indicar que está recibiendo energía y otro LED en el receptor para indicar el estado de la detección (la detección de objetos se avisa cuando el LED está encendido o apagado, según el modelo). Algunos tipos de receptores activan la salida cuando reciben la luz del transmisor y otros cuando el rayo se interrumpe, esto se llama activación de luz y oscuridad. Las fotocélulas más complejas tienen varios LEDs y varios controles que permiten saber cuándo reciben voltaje, cuándo detectan, también es posible configurar si la salida se activa cuando hay luz u oscuridad, e incluso es posible ajustar la sensibilidad y la distancia de la supresión de fondo. En los catálogos en línea de los fabricantes encontrará un gran número de variantes con las que familiarizarse.Aunque existen muchas configuraciones diferentes en el mercado dependiendo del fabricante y el tipo de sensores, en la mayoría de los casos podemos seguir las pautas generales para diagnosticar un fallo de un sensor fotoeléctrico:
En el caso de las fotocélulas con ajuste de sensibilidad o supresión de fondo, es necesario experimentar con varios valores para descartar un error del dispositivo o un ajuste incorrecto. Siempre puede consultar los manuales y las hojas de datos que normalmente se pueden descargar del sitio web del fabricante.
Hay mucha más información sobre las fotocélulas así como sobre los otros sensores utilizados en los entornos industriales, aunque creo que esto es un resumen de los conceptos básicos. Como siempre, puedes encontrar datos más específicos buscando en la web.
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