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DEPARTAMENTO DE ING. ROBÓTICA.

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.

INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL.

“IMPLEMENTACIÓN DE SENSORES OPTICOSCAPACITIVOS EN LA INDUSTRIA”.

PRESENTA: CAPULÍN MARTÍNEZ GABRIELA.

FLORES ANTÚNEZ HOLDA.

GARCÍA VÁZQUEZ RAFAEL.

CORTAZAR, GTO. 24 de Junio de 2011.



ÍNDICE.

1.1 RESUMEN………………………………………………………………………I

1.2 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………...I

1.3 JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………...II 1.4 OBJETIVO……………………………………………………………………..II

1.5 DESARROLLO………………………………………………………………1

1.51 FUNCIONAMIENTO……………….……………………………..1

1.52 PRINCIPALES PARTES..………………………………………..2

1.53 CONDICIONES.…………………………………………………..3

1.54 VENTAJAS………………………………………………………..4

1.55 DESVENTAJAS…………………………………………………..4

1.56 COMPORTAMIENTO…………………………………………….5

1.57 POSICIONAMIENTO……………………………………………..5

1.58 TIPOS DE MATERIALES EN LOS QUE SE EMPLEAN………6

1.59 TIPOS DE SENSORES CAPACITIVOS………………………..7

1.60 OPERACIÓN EN LA INDUSTRIA……………………………….8

1.61 ESPECIFICACIONES DEL SENSOR CAPACITIVO…………..9 1.62 APLICACIONES DEL SENSOR CAPACITIVO………………..12

1.7 CONCLUSIÓN………………………………………………………………...19

1.8 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………..19



RESUMEN.Los sensores capacitivos son un tipo de sensor eléctrico, que son dispositivoscapaces de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables deinstrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables deinstrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica,distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión,humedad, pH, etc.Los sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que alaproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. Ladistancia de conexión respecto a un determinado material es tanto mayorcuanto más elevada sea su constante dieléctrica.

INTRODUCCIÓN.

El sensor óptico en la industria ayuda de muchas maneras, desde censar unapieza, hasta medir la velocidad a la que corre un auto. A demás es necesariopara la automatización de un sistema para la rapidez de producción de unaempresa.

Los sensores capacitivos son los más comunes y utilizados en las industriaspor sus siguientes características: [1].

Actúan al acercarle un objeto. No requieren contacto directo con el material a censar. Se encuentran encapsulados en plástico para proveer una mayor

facilidad de montaje y protección ante posibles golpes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor

http://es.wikipedia.org/wiki/PH

http://es.wikipedia.org/wiki/PH

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor



JUSTIFICACIÓN.El tema de los sensores capacitivos fue elegido por que fue un grandescubrimiento, con el cual la industria fue revolucionando gracias a su granhabilidad de detectar materiales aislantes tales como el plástico, el papel, lamadera, entre otros, no obstante también cuentan con la capacidad dedetectar metales. [2].

OBJETIVO.Dar a conocer el concepto de sensor capacitivo, características eimplementación en la industria.



DESARROLLO.Los sensores ópticos capacitivos fueron implementados a la industria paraprotección de la misma así como para crear procesos automatizados y asíaumentar la producción, además de ser sensores que se activan sin sertocados.

EL FUNCIONAMIENTO DE UN SENSOR ÓPTICO CAPACITIVO ES EL

SIGUIENTE:

Principio básico:

La función del sensor capacitivo consiste en señalar un cambio de estado,basado en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensorescapacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio enla capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material adetectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector.Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC.Debido a la influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia, laamplificación se incrementa haciendo entrar en oscilación el oscilador. El puntoexacto de ésta función puede regularse mediante un potenciómetro, el cualcontrola la realimentación del oscilador. La distancia de actuación endeterminados materiales, pueden por ello, regularse mediante elpotenciómetro. La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el

cual a su vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductorse acerca a la cara activa del detector, el objeto actúa como un condensador.El cambio de la capacitancia es significativo durante una larga distancia. Si seaproxima un objeto no conductor, solamente se produce un cambio pequeño enla constante dieléctrica, y el incremento en su capacitancia es muy pequeñocomparado con los materiales conductores.



LAS PARTES DE UN SENSOR CAPACITIVO SE MUESTRAN EN LA

(FIGURA 1.1).

FIGURA 1.1

EN LA FIGURA 1.2 SE MUESTRA LOS GRUPOS FUNCIONALES DE UNDETECTOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO SON LOS SIGUIENTES:

FIGURA 1.2

http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://sensoresdeproximidad.galeon.com/capacitivo2.gif&imgrefurl=http://sensoresdeproximidad.galeon.com/&usg=__75hebO0EemQ6BZi7AkuTxw-koYw=&h=394&w=456&sz=120&hl=es&start=1&zoom=1&tbnid=tcIHpvnDk13Z-M:&tbnh=111&tbnw=128&ei=1R8ETvzAFrPTiALDhL3ADQ&prev=/search?q=partes+de+un+sensor+capacitivo&um=1&hl=es&sa=N&rlz=1T4GFRE_esMX389MX389&biw=1440&bih=538&tbm=isch&um=1&itbs=1



CONDICIONES DE APLICACIÓN Y FACTORES DE CORRECCIÓN.Si un elemento de accionamiento eléctrico no conductivo penetra en el campode sensor, la capacidad varía y a la profundidad de penetración, o bien, a ladistancia con respecto a la “superficie activa”. Dado que la distancia asignadade actuación se refiere a una placa de medición normalizada puesta a tierra deFe 360, deben corregirse las distancias de actuación para otros materiales [3].

TABLA 1.1. Factores de corrección para materiales típicos.

*Los factores de corrección deben calcularse en cada caso directamente con elmaterial a detectar.

EL SENSOR CAPACITIVO TIENE UNA FÓRMULA PARA OBTENER LA

CAPACITANCIA Y VIENE DADA DE LA SIGUIENTE MANERA:

Donde:C= capacidad del sensor capacitivo

C0 = el valor del capacitor

X0 =es la distancia que tiene el objeto hacia el sensor



Los sensores capacitivos presentan ventaja y desventajas cuando lo que sedesea es determinar propiedades físicas o químicas de un proceso: [4].

Las ventajas son:Es un método no destructivo y no invasivo.Ofrece posibilidades de integración en sistemas más complejos.Bajo coste y tecnología bien establecida.Posibilidades de control a distancia de lugares poco accesiblesfísicamente.Capacidad de conformar redes espaciales de sensores para elcontrol de parámetros en grandes superficies.detectan sin necesidad de contacto físico.

Las desventajas son:

Son muy sensibles a factores ambientales como la humedad.No selecciona el objeto a detectar.El alcance puede ser muy corto.



EL COMPORTAMIENTO DEL SENSOR ÓPTICO CAPACITIVO CUANDO SELE ACERCA UN OBJETO SE MUESTRA EN EL OSCILADOR (FIGURA 1.3).

FIGURA 1.3

Posicionamiento de precisión.Una de las aplicaciones más comunes de los sensores capacitivos es para elposicionamiento de precisión. Los sensores capacitivos de desplazamiento se

pueden utilizar para medir la posición de los objetos hasta el nivel denanómetros. Este tipo de posicionamiento de precisión se utiliza en la industriade los semiconductores en obleas de silicio se deben colocar para laexposición. Los sensores capacitivos también se utilizan para pre-enfocar losmicroscopios electrónicos utilizados en las pruebas y el examen de las obleas.



LOS SENSORES ÓPTICOS CAPACITIVOS SE UTILIZAN GENERALMENTEEN LA DETECCIÓN DE OBJETOS PRÁCTICAMENTE EN CUALQUIERMATERIAL, COMO:

Plástico. Papel. Madera. Metal. Materiales conductivos. Materiales no conductivos. Líquidos. Granulados. Polvos.

DETECCIÓN DE NIVEL. – Medios acuosos. – Carbono. – Grafito. – Ácidos. – Sangre.

– En gran medida libre deajuste para aplicacionesconvencionales.

– Paredes de carcasa hasta10 mm.

ESTÁNDAR. – Metales. – Granulados de plástico. – Aceites hidráulicos. – Cerámicas. – Vidrio. – PVC.

– Distancia de actuaciónajustable.

– Pared de recipienteHasta 4 mm.



TIPOS DE SENSORES ÓPTICOS CAPACITIVOS:A. Los de campo eléctrico con variación lineal; que detectan sólidos a distancia,

o líquidos a través de una pared de cristal o plástico con un máximo de 4mmde espesor como se muestra en la figura 1.4.

FIGURA 1.4

B. Los de campo eléctrico esférico; son sensores que pueden estar en contactocon el producto, ya sea sólido o líquido. Los sensores de campo eléctricoesférico son como se muestra en la figura 1.5. [5].

FIGURA 1.5

SENSORES ÓPTICOS CAPACITIVOS DE DESPLAZAMIENTO.Dispositivos de no-contacto que permiten la medición de alta resolución de laposición y / o cambio de posición de cualquier objeto conductor". También soncapaces de medir el espesor o la densidad de los materiales no conductores,

etc.

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http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.blog.denivel.com/augustordz/files/2011/04/Sensor-capacitivo-irvinsystems.jpg&imgrefurl=http://www.blog.denivel.com/augustordz/&usg=__I2kO6ezOZDtu7qdX9LTnZRwlHqQ=&h=248&w=394&sz=20&hl=es&start=1&zoom=1&tbnid=A2Npog9RSpouCM:&tbnh=78&tbnw=124&ei=likETv_pG4XXiAK9_5TKDQ&prev=/search?q=sensor+capacitivo+de+campo+el%C3%A9ctrico+con+variaci%C3%B3n+lineal&um=1&hl=es&rlz=1T4GFRE_esMX389MX389&biw=1440&bih=577&tbm=isch&um=1&itbs=1



COMO OPERAN EN LA INDUSTRIA.Los sensores ópticos capacitivos de desplazamiento operar mediante lamedición de cambios en la situación. Si la posición de una pieza de referenciade espesor conocido se mide, se valoran y las diferencias de posición sepueden utilizar para determinar el espesor de estas piezas. Para que esto seaefectivo, utilizando una sola sonda, las partes deben estar completamenteplana y se mide sobre una superficie perfectamente plana. Si la pieza a medirtiene curvatura o deformidad, o simplemente no se apoya con firmeza contra lasuperficie plana, la distancia entre la pieza a medir y la superficie que se colocasobre será incluido por error en la medición de espesores. Este error puede sereliminado mediante el uso de dos sensores capacitivos para medir una solapieza. Los sensores capacitivos se colocan a ambos lados de la pieza a medir.Mediante la medición de las partes de ambos lados, la curvatura ydeformidades son tomadas en cuenta en la medida y sus efectos no se

incluyen en las lecturas de espesor.

SENSORES ÓPTICOS CAPACITIVOS EN LA INDUSTRIA.En la industria de las unidades de disco, los sensores ópticos capacitivos(FIGURA 1.6) de desplazamiento se utilizan para medir el descentramiento deusos de unidad de disco. Al conocer el descentramiento exacto de estos ejes,los fabricantes de la unidad de disco son capaces de determinar la cantidadmáxima de datos que se pueden colocar en las unidades. [6].

FIGURA 1.6.Sensores ópticos capacitivos



ESPECIFICACIONES DE LOS SENSORES CAPACITIVOS PARA LAINDUSTRIA.



LAS APLICACIONES EN LA INDUSTRIA DE LOS SENSORES ÓPTICOSCAPACITIVOS SE MUESTRAN A CONTINUACIÓN (TABLA 1.2). [7].

TABLA 1.2

APLICACIÓN FIGURA

Inspección final en

líneas de embalaje

Verificación de nivel de

llenado en equipos de

envasado

Control de calidad y de

presencia en fabricas

de cigarrillos



Detección y computo

de numero de piezas

Inspección de cintas

de papel, tela o lámina

Control de

alimentación o de

bomba en

acumuladores de agua

Verificación de nivel de

llenado en recipientes

de plástico o de vidrio



Detección de las

etiquetas que faltan

sobre una lamina

portadora fina

Guiado de cuchilla por

hilo metálico. Por

ejemplo en

seccionado de tejidos

Detección y palpación

de grosores de madera

durante el tratamiento

Instalaciones de

empaquetado



CONCLUSIONES. El sensor óptico capacitivo es de gran utilidad en la industria en procesos deautomatización y en la producción también forman parte de la tecnología y hantomado evolución en ella gracias a las necesidades y control de variosprocesos.

BIBLIOGRAFÍA.[1]…….. http://www.gestiopolis.com/recursos6/Docs/Ger/transduc.htm.

[2]………http://www.antirrobo.net/sensores/sensores-capacitivos.html.

[3]………http://www.balluff.com/NR/rdonlyres/2DF2E2D2-1935-4788-BD13-

5A3C875B9FD0/0/870041_41_0811_ES.pdf.

[4]……...http://www.ucm.es/info/otri/complutecno/fichas/tec_ebernabeu2.htm.

[5]………http://www.sergiosedas.com/imt/2008/10/03/sensores-capacitivos/. [6]………http://diy- contractor.com/es/Wiki/tool/20131. Html? task=view.

[7]………http://www.balluff.com/NR/rdonlyres/2DF2E2D2-1935-4788-BD13-

5A3C875B9FD0/0/870041_41_0811_ES.pdf.

.

http://www.gestiopolis.com/recursos6/Docs/Ger/transduc.htm

http://www.ucm.es/info/otri/complutecno/fichas/tec_ebernabeu2.htm

http://www.sergiosedas.com/imt/2008/10/03/sensores-capacitivos/

http://www.balluff.com/NR/rdonlyres/2DF2E2D2-1935-4788-BD13-5A3C875B9FD0/0/870041_41_0811_ES.pdf




http://www.sergiosedas.com/imt/2008/10/03/sensores-capacitivos/

http://www.ucm.es/info/otri/complutecno/fichas/tec_ebernabeu2.htm

http://www.gestiopolis.com/recursos6/Docs/Ger/transduc.htm

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