Sensor inductivo
Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirve para detectar materiales ferrosos
Una corriente (i) que circula a través de un hilo conductor, genera un campo magnético que está asociado a ella.
Los sensores de proximidad inductivos contienen un devanado interno. Cuando una corriente circula por el mismo, un campo magnético es generado, que tiene la dirección de las flechas anaranjadas. Cuando un metal es acercado al campo magnético generado por el sensor de proximidad, este es detectado.
La bobina, o devanado, del sensor inductivo induce corrientes de Foucault en el material por detectar. Estas, a su vez, generan un campo magnético que se opone al de la bobina del sensor, causando una reducción en la inductancia de la misma. Esta reducción en la inductancia de la bobina interna del sensor trae aparejado una disminución en la impedancia de esta.
La inductancia es un valor intrínseco de las bobinas o inductores, que depende del diámetro de las espiras y el número de ellas. En sistemas de corriente alterna, la reactancia inductiva se opone al cambio del sentido de la corriente y se calcula de la siguiente manera:
Donde:
El oscilador podrá generar nuevamente el campo magnético con su amplitud normal. Es en este momento en que el circuito detector nuevamente detecta este cambio de impedancia y envía una señal al amplificador de salida para que sea este quien, nuevamente, restituya el estado de la salida del sensor.
Si el sensor tiene una configuración “Normal Abierta”, este activará la salida cuando el metal a detectar ingrese en la zona de detección. Lo opuesto ocurre cuando el sensor tiene una configuración "Normal Cerrada". Estos cambios de estado son evaluados por unidades externas tales como: PLCs, relés, PCs, etc.
Estos bloques que habitualmente constituyen un sensor inductivo, en algunos modelos el amplificador de salida puede estar implementado en otro dispositivo con carcasa independiente, para reducir el tamaño del sensor.
En función de la distancia entre el sensor y el objeto, el primero mantendrá una señal de salida (ver figura inferior):
1.- Objeto a detectar ausente:
2.- Objeto a detectar acercándose a la zona de detección:
3.- Objeto a detectar se retira de la zona de detección:
Características:
Características:
Los sensores blindados, al tener todo el cuerpo roscado son más resistentes a los golpes que los no blindados y además permiten el enrasado si bien su zona de muestreo se limita al frontal del sensor.
Se denomina histéresis a la diferencia entre la distancia de activación y desactivación. Cuando un objeto metálico se acerca al sensor inductivo, este lo detecta a la "distancia de detección" o "distancia de sensado". Cuando el mismo objeto es alejado, el sensor no lo deja de detectar inmediatamente, sino cuando alcanza la "distancia de reset" o "distancia de restablecimiento", que es igual a la "distancia de detección" más la histéresis propia del sensor.
La distancia de sensado (Sn) especificada en la hoja de datos de un sensor inductivo está basada en un objeto de estándar con medidas de 1" x 1" de hierro dulce. Este valor variará sensiblemente si se quiere detectar otros tipos de metales, incluso con materiales ferrosos como el acero inoxidable (SS). Para otros no ferroros, como el aluminio, pueden ser detectados, pero a menores distancias.
En el siguiente gráfico se puede ver como varía la distancia de detección en función del material a detectar y el tamaño del mismo.
Alcance nominal (Sn): Alcance convencional que sirve para designar el aparato. No tiene en cuenta las dispersiones (fabricación, temperatura, tensión).
Alcance real (Sr): El alcance real se mide con la tensión de alimentación asignada (Un) y a la temperatura ambiente asignada (Tn). Debe estar comprendida entre el 90% y el 110% del alcance nominal (Sn): 0,9Sn < Sr < 1,1Sn
Alcance útil (Su): El alcance útil se mide dentro de los límites admisibles de la temperatura ambiente (Ta) y de la tensión de la alimentación (Ub). Debe estar comprendida entre el 90% y el 110% del alcance real: 0,9Sr < Su < 1,1Sr
Alcance de trabajo (Sa): Es el campo de funcionamiento del aparato. Está comprendido entre el 0 y el 81% del alcance nominal (Sn): 0 < Sa < 0,9Sn
4.2.6. Normativa
Las normas referentes a los tipos o grados de protección son:
NEMA
TIPO 1: Propósito general. Envolvente destinada a prevenir de contactos accidentales con los aparatos.
TIPO 2: Hermético a gotas. Previene contra contactos accidentales que pueden producirse por condensación de gotas o salpicaduras.
TIPO 3: Resistencia a la intemperie. Para instalación en el exterior.
TIPO 3R: Hermético a la lluvia.
TIPO 4: Hermético al agua. Protege contra chorro de agua.
TIPO 5: Hermético al polvo.
TIPO 6: Sumergible en condiciones especificadas de presión y tiempo.
TIPO 7: Para emplazamientos peligrosos Clase I. El circuito de ruptura de corriente actúa al aire.
TIPO 8: Para emplazamientos peligrosos Clase I. Los aparatos están sumergidos en aceite.
TIPO 9: Para emplazamientos peligroso Clase II y funcionamiento intermitente.
TIPO 10: A prueba de explosión.
TIPO 11: Resistente a ácidos o gases.
TIPO 12: Protección contra polvo, hilos, fibras, hojas, rebose de aceite sobrante o refrigerante.
TIPO 13: Protección contra polvo. Protege de contactos accidentales y de que su operación normal no se interfiera por la entrada de polvo
DIN
La norma DIN 40 050 establece el grado de protección IP; este se compone de dos dígitos:
El primero indica la protección contra sólidos.
El segundo indica la protección contra el agua.
Debido al principio por el cual el sensor detecta a los elementos metálicos, los campos magnéticos, la presencia de campos magnéticos externos pueden provocar falsas detecciones o no detecciones, para evitarlo existen sensores inductivos con inmunidad a campos magnéticos variables, como los generados por máquinas de soldar que utilizan grandes flujos de corriente eléctrica.
Estos sensores están principalmente fabricados sin núcleo de material ferromagnético, es decir el núcleo es de aire, a su vez, normalmente, están compuesto por dos bobinas en tándem o perpendiculares para trabajar con un diferencial eléctrico y no con el factor de calidad Q propio del sensor.