Sensores de Proximidad Inductivos y Capacitivos

El mundo se está volviendo más conectado que nunca, gracias al continuo auge de Internet de las Cosas. En el núcleo de este mundo conectado en ascenso, se encuentran los sistemas de monitoreo, que utilizan arreglos de sensores para interactuar con el entorno circundante. Los sistemas de monitoreo se pueden ver en entornos industriales, que monitorean la calidad del producto y la eficiencia del proceso, e incluso en baños, permitiendo que los grifos se enciendan y apaguen sin contacto. Puedes agradecer a los interruptores de proximidad por estas capacidades de detección de objetos.

Los sensores de proximidad varían en la forma en que funcionan. Estos sensores sin contacto utilizan una señal acústica (ultrasónica) para determinar cuándo un objeto está dentro del campo de visión del sensor, o utilizan el campo electromagnético de alguna manera. Los sensores de proximidad comunes utilizan luz infrarroja para detectar un objeto, mientras que otros usan la auto capacitancia o inductancia de un objeto para generar una señal eléctrica.

Aplicaciones de los Sensores de Proximidad

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos operan bajo un concepto similar al de sensores táctiles capacitivos. Estos sensores detectan objetos cercanos midiendo alguna perturbación en el campo electromagnético circundante. A diferencia de los sensores tradicionales, que requieren un interruptor mecánico o palanca, los sensores de proximidad pueden usarse para detectar con precisión un objeto sin requerir contacto. Un sensor de proximidad que está diseñado o ajustado para un corto alcance también puede usarse como un interruptor táctil.

Los sensores de proximidad son ideales para su uso en entornos sucios o húmedos gracias a su modo de operación sin contacto. Son menos sensibles al polvo, la humedad, la vibración y el ruido, y su circuito interno basado en estado sólido los hace en aplicaciones donde la vibración puede interferir con los interruptores de contacto tradicionales. Como tal, los sensores de proximidad tienden a tener una larga vida funcional y son altamente confiables debido a la falta de partes mecánicas y la falta de contacto físico con el objeto objetivo.

Sensores de Proximidad Inductivos y Conductivos

Fuera del dominio de la detección ultrasónica o infrarroja, los sensores de proximidad más comunes son:

• Sensores de proximidad inductivos: Estos sensores se utilizan para la detección sin contacto de objetos metálicos, tanto ferrosos como no ferrosos, y utilizan una bobina y una señal de CA para generar un campo electromagnético oscilante cerca del elemento sensor. Cuando un objeto metálico está cerca, la bobina induce una corriente de Foucault, que luego induce una FEM de retorno en la bobina, lo que amortigua la amplitud del campo. El aumento o disminución de tal oscilación se identifica con un circuito de disparo Schmitt. La sensibilidad de estos sensores depende del metal específico que se esté detectando.
• Sensores de proximidad capacitivos: Estos sensores se utilizan para detectar objetos conductores o aislantes, lo que los hace mucho más flexibles que los sensores de proximidad inductivos. Estos sensores operan midiendo la impedancia del sensor mientras una señal oscilante altamente estable se propaga a través del elemento sensor. Cuando un objeto se acerca, el objeto y el elemento sensor tienen alguna capacitancia mutua, lo que cambia la impedancia del elemento sensor. Este cambio en la impedancia también puede detectarse con un disparador Schmitt, ADC, u otro circuito de umbralización.

Un sensor de proximidad capacitivo

Elección de un Sensor de Proximidad

Los sensores o interruptores de proximidad pueden diseñarse para operar de manera precisa bajo un entorno de alta velocidad o de baja velocidad. Pueden proporcionar salida analógica o digital, y utilizan un voltaje de operación típico de 0 a 10 V DC con baja corriente. Al seleccionar un sensor de proximidad, algunas cosas a considerar son:

• Material detectado: Diferentes sensores de proximidad están optimizados para detectar diferentes materiales. Los sensores inductivos se eligen típicamente para distinguir entre metales y no metales.
• Factor de forma y distancia de detección: Estos sensores vienen en una variedad de formas y tamaños. Estos sensores también pueden ser blindados o no blindados. Un sensor de proximidad no blindado típicamente proporciona un alcance más largo, mientras que un sensor blindado permite generalmente un montaje al ras.
• Sensibilidad: Esto está relacionado principalmente con la sensibilidad del circuito de umbral y la fuerza de la señal AC utilizada en el elemento sensor. Como se mencionó anteriormente, la sensibilidad también está relacionada con el material detectado.

Omron, Serie E2J

El Omron E2J es un conjunto de sensores capacitivos con dos variantes principales: Omron E2J-W20MA y el Omron E2J-W10MA. El E2J-W10MA ofrece una distancia de detección ajustable que varía de 4 a 10 mm, mientras que el E2J-W20MA soporta una distancia de detección ajustable que varía de 8 a 20 mm. Ambos tienen una frecuencia de respuesta de 70 Hz y una clasificación IP66. La fuente de alimentación típica para los sensores es de 24 V DC, y cuando se montan en una mano robótica o en algún sistema de manejo, se puede esperar detectar LCDs, obleas, PDPs y otros productos.

Sensor de proximidad capacitivo Omron E2J-W20MA. Del datasheet de E2J-W20MA.

Omron, TL-N20MD

El Omron TL-N20MD inductivo proporciona una distancia de detección de 20 mm. La frecuencia de respuesta es de 300 Hz, y soporta una fuente de alimentación de 12 a 24 V DC. Con una temperatura de operación de -25 a 70°C (sin hielo ni condensación) y clasificaciones IP67 de IEC 60529, este sensor de proximidad puede desplegarse para una gran cantidad de aplicaciones que requieren una alta distancia de detección. Otros modelos con menor distancia de detección también están disponibles, aunque estos modelos tienen un tiempo de respuesta más largo.

Sensor de proximidad inductivo Omron TL-N20MD. Del datasheet de TL-N20MD.

Omron, E2K-C25ME1

Continuando en la búsqueda de sensores de proximidad con alta distancia de detección, el Omron E2K-C25ME1 es un sensor de proximidad capacitivo no blindado capaz de proporcionar detección precisa de objetos hasta 25 mm. Soporta una amplia gama de voltajes de alimentación de 10 a 40 V DC. La frecuencia de respuesta es de 70 Hz y el sensor tiene clasificación IP66. El Omron E2K-C25ME1 encuentra su lugar en aplicaciones que requieren alta distancia de detección y tiempo de respuesta rápido.

Sensor de proximidad capacitivo Omron E2K-C25ME1. Del datasheet de E2K-C25ME1.

Los sensores de proximidad seguirán siendo instrumentales en una gama evolutiva de aplicaciones. Los sensores de proximidad mostrados aquí son solo algunos ejemplos de las opciones que puedes encontrar en el mercado. Puedes encontrar los componentes que necesitas para la detección de objetos y otras aplicaciones desde nuestra guía de Selector de Partes.

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