Conozcan las diferencias entre sensores capacitivos e inductivos

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Hay muchos tipos de detectores de proximidad, sin embargo, son dos los que más se utilizan en la industria: sensores capacitivos e inductivos. Ambos ofrecen ventajas, pero funcionan de distinta manera y son convenientes para aplicaciones específicas. Hay diversas diferencias que vale la pena conozcan para determinar el más conveniente.

Sensores inductivos

Se diseñan para detectar materiales ferrosos sin contacto, siempre y cuando se encuentren dentro del rango sensado y son útiles para diversos procesos automatizados, por ejemplo, orientan brazos de robots para la manipulación de productos. Debido a que solo sirven con objetos de metal, pueden aprovecharse para detectar a través de plásticos. Se ofrecen en diversos tamaños, formas y diseños, sin embargo, todos utilizan el mismo fenómeno físico y alternan las corrientes de electricidad. Funcionan también para detectar la ausencia de metales.

Michael Faraday fue la primera persona que comprendió en 1830 sus principios de funcionamiento: detectó que era posible inducir el flujo de un conductor de corriente en otros. Su descubrimiento permitió el desarrollo de motores y sensores inductivos, que tienen muchos tipos y aplicaciones actualmente como el sensor de posición y velocidad. Incluye sensores de inductancia variable y resistencia, sincronizadores, interruptores de velocidad, transformadores diferenciales, incoders y resolucionadores. Puede registrar objetos a cierta distancia por el oscilador ubicado en su frente, el cual produce un campo magnético que se debilita si se introduce en él un objeto metálico.

Su nombre procede del latín inducere que significa introducir y su distancia de detección varía según el modelo. Su uso es común ya que su funcionamiento no es afectado por condiciones adversas y agentes comunes en industrias como temperatura, condensación y humedad, partículas de polvo, grasa, arena y contactos eléctricos móviles. Son la primera opción en aplicaciones donde es importante la seguridad y muy útiles en procesos de embalaje automatizados. Otros sectores que lo usan son alimentario, aeroespacial, militar, ferroviario, entre otros.

Los componentes de estos sensores de proximidad varían según el fabricante, los más comunes son:

  • Bobina encargada de producir el campo magnético cuando el sensor es energizado.
  • Rectificador de media onda que convierte la onda senoidal a una señal continua pulsante.
  • Oscilador que produce una onda senoidal de amplitud constante.
  • Comparador permite comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es más grande.
  • Indicador LED que enciende cuando un objeto metálico entra en el campo magnético del sensor.
  • Elemento que suministra la señal de salida baja o alta del sensor.

Los sensores se usan comúnmente para detectar acero inoxidable, cobre, hierro colado, aluminio y latón. Se clasifican en tres tipos según su salida: dos hilos o tres de corriente continua y dos hilos de corriente alterna.

Se utilizan en aplicaciones de posicionamiento y detección de atasco, paso, conteo y codificación. Ofrecen diversas ventajas entre las que destacan:

  • Son muy robustos por sus componentes básicos como bobinas y piezas de metal. Si bien tiene una excelente reputación no se utilizan tanto como los sensores capacitivos por su peso y solidez.
  • El enrollamiento de las bobinas y sus materiales de gran tamaño hacen que su fabricación requiera más recursos y esfuerzos en comparación con los modelos capacitivos, sin embargo, su precisión es alta, son fiables y los más convenientes para detección de metales.
  • Se trata de sensores más económicos que los ejemplares capacitivos y su diseño evita daños por cortos circuitos.
  • Son útiles para detectar en temperaturas extremas desde 70 hasta -25 °C.
  • Su robustez los vuelve resistentes a golpes, además, no cuentan con contantes deslizante, aunque su potencia de salida es alta.
  • No tienen contacto con los objetos, por lo que su vida útil incrementa.
  • Cuentan con resistencia estática interna baja y son estables ante perturbaciones.
  • No presentan problemas si ocurren derivas de la tensión continua.

Sensores capacitivos

Se trata de dispositivos eléctricos que reaccionan ante metales y no metales que sobrepasan una capacidad específica al acercarse a la superficie activa. Cuanta más alta sea su constante dieléctrica mayor será la distancia de conexión respecto a un material determinado. Los sensores capacitivos se utilizan para identificar objetos, para distintas clases de controles de nivel de carga de líquidos y sólidos y para conteos

Su función es señalar modificaciones de estado con base en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Se construyen con base en un oscilador RC y detectan piezas mediante la medición de los cambios en la capacitancia que depende del tamaño, masa, distancia hasta la superficie sensible del sensor y constante dieléctrica de los objetos por detectar. Los cambios en la capacitancia e influencia del material por detectar hacen que incremente la amplificación y se active el oscilador. El uso de un potenciómetro controla la realimentación del oscilador.

El oscilador emite una señal de salida que alimenta otro amplificador encargado de pasarla a la fase de salida. Si un objeto conductor se aproxima a la cara activa del sensor, actuará como un condensador. El cambio de la capacitancia es considerable durante amplias distancias. Si se acerca un objeto no conductor se produce únicamente un ligero cambio en la constante dieléctrica y el aumento en su capacitancia es muy pequeño en comparación con los materiales conductores. Los componentes varían según el fabricante, sin embargo, los más comunes son LED, tornillo de ajuste, electrodos de tierra y activo, superficie activa y cable de conexión.

Los sensores capacitivos tienen muchas aplicaciones, por ejemplo:

  • Pueden detectar madera, cerámica, cartón, plástico, vidrio, laminados o granulados, aluminio, polvos minerales como arcilla, cemento, talco, entre otros.
  • Funcionan con todo tipo de líquidos por ser excelentes actuadores sin importar su color, viscosidad y si son o no conductivos.
  • Los usuarios pueden lograr excelentes sistemas para controlar niveles mínimos y máximos de sólidos y líquidos con la instalación de uno o dos detectores. Funcionan incluso sumergidos en los productos.
  • Son útiles para el conteo de botellas, paquetes, cajas entre otras piezas.
  • Si bien su distancia de detección es corta y varía según los materiales por censar, cuentan con muchas configuraciones y pueden detectar a través de diversos materiales.
  • Son muy sensibles a los factores ambientales, sin embargo, se adaptan en entornos industriales y su vida útil es larga.
  • No requieren mucho mantenimiento y detectan cualquier material sin tener contacto físico, lo que evita desgastes.
  • Pueden usarse para medir posicionamiento, lo que es útil para determinar niveles de llenado de líquidos o productos de granel.
  • Se utilizan también para proteger contra desbordamientos, detección de fugas y protección de bombas contra la marcha en seco.

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