A través de sensores de haz, también el tipo más simple de sensores fotoeléctricos. También se les llama 'sensores opuestos' debido a su disposición. El sensor consta de un transmisor y un dispositivo receptor, encerrados en carcasas separadas.
En este artículo, analicemos cuáles son a través de sensores de haz, cómo se fabrican y sus aplicaciones.
¿Qué es un sensor fotoeléctrico de haz pasante?
Un sensor fotoeléctrico de haz pasante es un sensor que acciona un interruptor eléctrico o emite una señal cuando se detecta un haz de luz. Se componen de dos unidades separadas, transmisor y el receptor.
La unidad transmisora emite un haz de luz dirigido hacia la unidad receptora. Cuando un objeto obstruye el haz de luz, el receptor detecta la ausencia del haz y activa la salida.
Los sensores de haz pasante encuentran aplicaciones en aplicaciones como el conteo de artículos que viajan por una línea transportadora.
Principio de funcionamiento del sensor de haz pasante
Los sensores de haz pasante funcionan de una forma muy sencilla. Hacen uso de la propagación rectilínea propiedad de la luz. Esta propiedad describe que las ondas electromagnéticas como la luz tienden a viajar en línea recta en un homogéneo medio.
Hay dos componentes principales en una configuración de sensor óptico de haz pasante:
- Unidad transmisora
- Unidad receptora
Unidad transmisora
La unidad transmisora consta de una fuente de luz, típicamente un LED que emite luz en el espectro visible. Esta unidad también contiene una configuración de lentes para enfocar y dirigir el haz. A simple vista, esto parecería un rayo láser.
La mayoría de los transmisores solo tienen los cables de alimentación. Se pueden encender/apagar suministrando o quitando energía. Algunos sensores pueden tener más de dos cables, los cables adicionales se utilizan para controlar el haz.
Algunos transmisores pueden emitir un haz pulsante con una frecuencia de 500 Hz.
Estos sistemas son más resistentes a las interferencias externas ya que el receptor trabaja únicamente con el haz pulsante.
Unidad receptora
La unidad receptora monitorea el haz emitido por el transmisor. Al igual que otros tipos de sensores ópticos, un sensor de barrera tiene pocas etapas clave en su circuito.
La siguiente figura muestra el diagrama de bloques funcional para un sensor y transmisor fotoeléctrico de haz pasante.
- Regulador de voltaje
- El regulador de voltaje proporciona una fuente de alimentación limpia al circuito interno del sensor.
- Fotodiodo y sistema de lentes (receptor)
- El sistema de lentes recibe el haz y aplica filtrado óptico y lo dirige hacia el fotodiodo. El fotodiodo conduce la corriente cuando el haz se enfoca en su cara de detección. Esta señal es amplificada por un amplificador operacional. La ganancia es ajustable mediante un potenciómetro disponible en la carcasa del sensor.
- Etapa de acondicionamiento de señal
- La señal amplificada se filtra y se adapta a la frecuencia de recepción. Esto permite que el sensor monitoree específicamente el haz del transmisor y no sea interrumpido por una fuente de luz externa. Cualquier haz de luz que no cumpla con los criterios de frecuencia de funcionamiento del sistema se filtra en esta etapa.
- Luego, la señal acondicionada pasa a través de un circuito disparador schmitt que proporciona una señal de control limpia a la etapa de salida para encender/apagar la salida.
- Etapa de salida
- La etapa de salida consta de la electrónica para controlar la salida. Dependiendo de la señal de la etapa de filtrado y acondicionamiento de señal, esta etapa enciende o apaga la salida.
- Hay varios tipos de opciones de salida disponibles, como PNP, salida de transistor NPN y salida de relé normalmente abierta/normalmente cerrada. La mayoría de los sensores disponibles en el mercado tienen ambas opciones NA/NC.
Además de los bloques principales de los circuitos discutidos anteriormente, los sensores industriales tienen componentes adicionales para garantizar la confiabilidad del sensor.
Esto incluye diodos de protección contra polaridad inversa, protección contra sobretensiones/sobretensiones e indicadores LED para indicar el estado actual del sensor.
Aplicación de sensor de haz pasante
Los sensores fotoeléctricos tienen muchas aplicaciones en entornos industriales. Aquí hay algunos en los que se utilizan sensores fotoeléctricos de haz pasante.
- Detección y conteo de objetos en líneas de producción o transportadores
- Estos sensores, que se encuentran principalmente en las industrias farmacéutica y de procesamiento de alimentos, se utilizan para detectar la presencia o ausencia de objetos en todas las etapas del procesamiento. Por ejemplo, una etapa de empaque puede usar estos sensores para contar con precisión un número definido de objetos a empaquetar.
- Sistemas de seguridad
- Los sensores de haz pasante se pueden utilizar como un mecanismo de "cable trampa" para detectar el acceso no deseado a un área segura. Si una persona/animal cruza el haz, la señal puede usarse para activar bloqueos de seguridad o generar una alerta.
¿Qué puede detectar un sensor de barrera?
Los sensores de haz pasante pueden detectar materiales que son opacos, como madera, metal, plástico, vidrio difuso, espejos y otros objetos sólidos.
Cualquier objeto que no permita el paso de la luz puede ser detectado por el sensor. También se pueden usar para detectar líquidos para aplicaciones como la detección de nivel.
Ventajas y desventajas del sensor de haz pasante
Los sensores de haz pasante son bien conocidos por su rango operativo superior. A diferencia de muchos otros sensores, pueden operar desde unas pocas pulgadas hasta 300 metros de distancia entre sí. Esto se debe al uso de un solo haz para operar.
Esto permite que el sensor use el nivel de energía óptica más alto posible porque el haz no se debilita por la reflexión.
Estos sensores pueden superar condiciones como contaminación de la lente, aire ambiental nebuloso y ligeras desalineaciones.
También existen algunas desventajas en el uso de sensores de haz pasante. Dado que hay dos unidades de transmisor y receptor separadas, el proceso de montaje puede ser un poco difícil.
Puede requerir dos soportes para el montaje y un cableado más largo para suministrar energía y transmitir señales desde el sensor.
Además, es posible que un sensor de haz pasante no pueda detectar con precisión un objeto transparente, ya que el haz puede filtrarse a través del objeto e iluminar el receptor.
Cableado del sensor de haz pasante
Los sensores de barrera están disponibles en muchas combinaciones de cableado diferentes, tales como:
- CC NPN NA o NC
- CC PNP NA o NC
- CC NPN NA+NC
- CA de 2 hilos NA o NC
- Salida de relé CA/CC
Los sensores de tipo NO+NC son tales que la salida normalmente abierta y las salidas normalmente cerradas son complementarias entre sí. Se les pueden conectar dos cargas separadas.
Vale la pena mencionar que la corriente típica que puede manejar un sensor fotoeléctrico es inferior a 400 mA para un tipo de CC o CA y menos de 2 A para un tipo de salida de relé.
Por lo tanto, conectar el sensor directamente a una carga como un relé de potencia o un contactor puede dañar el sensor al cambiar.
Precio del sensor de haz pasante
Un sensor de barrera puede costar entre $30 y $150. El precio varía debido a las características disponibles como,
- Modos configurables de encendido oscuro o claro
- Rango y sensibilidad
- Tipo de salida
- Protección de ingreso (clasificación IP)
Hay algunos sensores fotoeléctricos que se pueden configurar para funcionar como un sensor de haz de luz, difuso o retrorreflectante. Estos sensores suelen ser más caros que los sensores de una sola función.
Conclusión
En este artículo, analizamos la construcción de sensores fotoeléctricos de haz pasante, su principio de funcionamiento y aplicaciones. Los sensores de haz pasante tienen el rango de detección más alto entre los sensores fotoeléctricos.
Están disponibles en diferentes tamaños y formas para adaptarse a casi cualquier aplicación. Pueden ser ideales para la detección de objetos opacos desde una distancia considerable.
