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SENSORES INDUCTIVOS
Los sensores inductivos son interruptores
electrónicos que trabajan sin contacto.
Estos sensores no sólo proporcionan una señal
ON/OFF (Detector),
sino también una señal
análoga proporcional a
la distancia.
Este sensor genera un
campo magnético cambiante de alta frecuencia
mediante una bobina,
la cual forma parte de un
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circuito en resonancia. Si una pieza de metal
entra en la zona del campo
magnético cambiante, se generan pérdidas por corrientes circulantes en la pieza.
Esto hace que el circuito en
resonancia se altere.
La figura muestra la cabeza
del sensor con su núcleo de
ferrita y la bobina insertada
en el núcleo.
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Un sensor inductivo consta de tres partes
principales:
 Oscilador
 Schmitt-Trigger
 Salida
La bobina forma junto con una capacitancia un oscilador, que
genera según el sensor
una frecuencia de resonancia entre 0.5 ...
1.5 MHz.
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Cuando un objeto metálico altera el flujo magnético
generado por la bobina, se presentan pérdidas que van a
impedir que el circuito continúe resonando; considerándose
este estado, para sensores simples, como criterio de
activación. La distancia de activación se ajusta mediante la
resistencia Ra.
Las pérdidas también hacen que el voltaje en Rx varíe
(disminuya) cuando se acerca el objeto de metal. Esto hace
que la amplitud de oscilación sea más pequeña. Este voltaje
es la señal análoga que se emplea para determinar la
distancia entre el sensor y el objeto.
La Electrónica de un Sensor Inductivo
La figura muestra con más detalle el esquema
de un sensor inductivo:
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Normalmente a los sensores inductivos no les
colocan potenciómetros para poder variar la
distancia de detección. El fabricante ajusta el
oscilador de tal manera que a 20oC de
temperatura ambiente, se active el sensor según
la distancia normalizada. El usuario ajusta
generalmente la distancia de conexión mediante
la mecánica de sujeción.
Antes que el sensor se ensamble completamente,
se inspecciona su distancia de detección; en caso
no sea la correcta, la resistencia de compensación se calibra mediante rayo láser.
Propiedades de los Sensores Inductivos
Distancia de Detección:
Depende directamente del
tamaño de la bobina y del
tipo de construcción del
sensor (rasante y no
rasante). Por regla general,
el alcance máximo del
sensor inductivo es la mitad
de su diámetro.
 Distancia nominal [Sn]
 Distancia real [Sr]
 Distancia útil [Su]
 Distancia de Trabajo [Sa]
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Acercamiento Axial y Radial:
Dependiendo como se aproxime el objeto al sensor, se
tendrán diferentes comportamientos de activamiento.
Para poder apreciarlos, el
fabricante proporciona comúnmente una curva parecida a la figura del costado.
Vemos que la histéresis axial
es mayor que la radial.
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Influencia del Material:
La distancia nominal de detección se cumple,
cuando se emplea una placa normalizada de
St37. Sin embargo, si el material de la placa
fuese
otro,
esta
distancia
varía.
Principalmente si el material es ferromagnético, como por ejemplo, hierro, cobalto, níquel
y sus aleaciones, la distancia de activamiento
disminuye notablemente.
El efecto del material se puede anular si en
vez de emplear un núcleo de ferrita se emplea
un sistema de tres bobinas con núcleo de aire.
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Factor de Corrección de la Distancia de
Detección según el Material:




Latón
Aluminio
Cobre
Cromo-Niquel
Sn x 0,5
Sn x 0,45
Sn x 0,4
Sn x 0,9
Sensores Inductivos con Factor de
Corrección 1
Gracias al funcionamiento mediante un
transformador diferencial, la distancia
de detección en los sensores inductivos es
la misma para todos los metales
(Aluminio, Cobre, Messing ó Acero).
Estos sensores inductivos poseen una
cubierta de teflón para ser empleados en
cualquier atmósfera industrial, ya que
no pueden adherirse en su superficie ni
siquiera restos de soldadura.
Adicionalmente estos sensores no se ven
afectados por campos magnéticos
externos.
Sensores Inductivos cubiertos
completamente de Metal
Estos sensores inductivos pueden
soportar altas presiones debido a
su cubierta de acero inoxidable, lo
cual hace que sean empleados en
ambientes de elevada humedad
(por ejemplo, en la industria de
alimentos).
Este sensor posee también un
factor de corrección de 1.
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Sensores Inductivos para Altas
Temperaturas
Temperaturas de trabajo entre -20o ...
75oC son las estándares. También
existen tipos especiales de sensores que
tienen un rango más amplio de
temperatura (p.e. hasta 250oC). Si la
temperatura de funcionamiento sale por
un corto tiempo de su rango permitido,
esto no dañará inmediatamente al
sensor. La figura muestra un sensor
empleado para altas temperaturas. Su
cubierta puede ser de PTFE o
PTFE/stainless steel, así como también
de PEEK (Poly Ether Ether Ketone) y
PEEK/stainless steel.
Sensores Inductivos para
Zonas Explosivas
Para zonas con peligro de explosión
(Ex), se tienen sensores equipados en
forma separada con amplificadores de
aislamiento, los cuales cumplen con
las normas ATEX.
Estos equipos están certificados para
áreas con peligro de explosión por gas
(Zonas 0, 1 y 2) y para áreas con
peligro de explosión por polvo (Zonas
20, 21 y 22).
Formas de los Sensores Inductivos
La forma cilíndrica domina
en los sensores inductivos, el
cual comienza a partir de
3mm de diámetro sin rosca.
Con rosca comienza
a
partir de M4 hasta M40.
Para el montaje sólo se
requiere de un agujero
redondo.
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Actualmente se tienen
sensores inductivos de
diferentes
formas
y
tamaños. Hay sensores de
forma cúbica de hasta
35mm
de
alcance,
sensores
planos
y
también rectangulares.
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Influencias Externas:
La suciedad de materiales no conductivos
no tienen ninguna influencia en el
funcionamiento del sensor. Además, los
líquidos conductivos, la humedad, niebla
o vapores de todo tipo, polvo, etc.
tampoco influyen en el sensor.
La influencia de astillas o virutas de
metal, influye según el tamaño del sensor.
Mientras más grande es el sensor, la
influencia es menor.
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Montaje:
Rasante
No rasante
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Vibraciones:
Siempre que sea posible, el
objeto es el que se debe mover y no el sensor. Si esta
condición no se puede
cumplir, se deberán tomar
medidas para asegurar que
el cable no se rompa debido
al movimiento de vaivén
que adquiere. En sensores
de calidad, la parte interna
del sensor no sufre ninguna
alteración por la vibración.
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Ejemplos de Aplicación:
Posicionamiento
Separación
Ejemplos de Aplicación:
Conteo
Detección
Ejemplos de Aplicación:
Velocidad
Detección