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Tecnología de los sensores de fibra óptica

Los sen­so­res de fibra óp­ti­ca de­tec­tan ob­je­tos y es­ta­dos di­ri­gien­do la luz hacia un ob­je­to de prue­ba y eva­luan­do el cam­bio de in­ten­si­dad de la luz de re­torno. Pue­den de­tec­tar ob­je­tos muy pe­que­ños, tie­nen un mon­ta­je es­pe­cial­men­te fle­xi­ble y son ex­tre­ma­da­men­te re­sis­ten­tes en en­tor­nos di­fí­ci­les, in­clu­so con va­lo­res altos de tem­pe­ra­tu­ra y hu­me­dad o en me­dios hú­me­dos. 

¿Qué son los sen­so­res de fibra óp­ti­ca?

Los sen­so­res de fibra óp­ti­ca uti­li­zan las pro­pie­da­des fí­si­cas de la luz en la trans­mi­sión a tra­vés de fibra de vi­drio o plás­ti­co para de­tec­tar ob­je­tos. Cons­tan de un am­pli­fi­ca­dor de cable de fibra óp­ti­ca y de ca­bles de fibra óp­ti­ca con o sin óp­ti­ca. El am­pli­fi­ca­dor de cable de fibra óp­ti­ca con­tie­ne la fuen­te de luz y el ele­men­to re­cep­tor, así como la uni­dad de pro­ce­sa­mien­to del sen­sor. Las fi­bras óp­ti­cas sir­ven ex­clu­si­va­men­te para en­viar y re­ci­bir luz. Dado que los ca­bles de fibra óp­ti­ca no con­tie­nen com­po­nen­tes elec­tró­ni­cos, los sen­so­res de fibra óp­ti­ca son es­pe­cial­men­te ade­cua­dos para apli­ca­cio­nes en es­pa­cios re­du­ci­dos, en­tor­nos exi­gen­tes o donde no se pue­den uti­li­zar otros sen­so­res.

   

¿Cómo fun­cio­nan los sen­so­res de fibra óp­ti­ca?

Bá­si­ca­men­te, los sen­so­res de fibra óp­ti­ca miden di­fe­ren­tes mag­ni­tu­des de la luz, como la lon­gi­tud de onda y la in­ten­si­dad, para de­ri­var de ellas otros va­lo­res de me­di­ción. En la au­to­ma­ti­za­ción in­dus­trial, a me­nu­do se uti­li­za el prin­ci­pio ener­gé­ti­co. Para ello, el emi­sor (nor­mal­men­te una fuen­te de luz LED) aco­pla la luz en una fibra óp­ti­ca. En el ex­tre­mo de la fibra óp­ti­ca, la luz sale y choca con un ob­je­to que la re­fle­ja (modo ré­flex/prin­ci­pio de re­fle­xión) o es cap­ta­da di­rec­ta­men­te por un re­cep­tor (prin­ci­pio de ba­rre­ra uni­di­rec­cio­nal). A con­ti­nua­ción, la luz de­vuel­ta es con­du­ci­da al mó­du­lo de aná­li­sis, donde un fo­to­dio­do mide la can­ti­dad de luz re­ci­bi­da. El sis­te­ma elec­tró­ni­co com­pa­ra cons­tan­te­men­te esta can­ti­dad de luz con un valor um­bral de­ter­mi­na­do y con­mu­ta la sa­li­da del sen­sor con­ve­nien­te­men­te.

¿Cuá­les son las ven­ta­jas de los sen­so­res de fibra óp­ti­ca?

Ins­ta­la­ción fle­xi­ble

Los sen­so­res de fibra óp­ti­ca son ex­tre­ma­da­men­te com­pac­tos y son idea­les para su ins­ta­la­ción en en­tor­nos in­dus­tria­les con es­pa­cio re­du­ci­do. Ade­más, gra­cias a la alta fle­xi­bi­li­dad y la baja amor­ti­gua­ción de las fi­bras óp­ti­cas, tam­bién son po­si­bles dis­tan­cias de trans­mi­sión más lar­gas.

Ele­va­da se­gu­ri­dad de fun­cio­na­mien­to

Los sen­so­res de fibra óp­ti­ca son ex­tre­ma­da­men­te re­sis­ten­tes y ga­ran­ti­zan un ren­di­mien­to fia­ble in­clu­so bajo con­di­cio­nes am­bien­ta­les ad­ver­sas, como va­lo­res altos de tem­pe­ra­tu­ras o hu­me­dad y me­dios agre­si­vos como re­fri­ge­ran­tes o agen­tes lim­pia­do­res. 

Com­pa­ti­bi­li­dad elec­tro­mag­né­ti­ca

En los ca­bles de fibra óp­ti­ca, la trans­mi­sión de se­ña­les es pu­ra­men­te óp­ti­ca, por lo que los pro­ble­mas re­la­cio­na­dos con la CEM no son re­le­van­tes para los sen­so­res de fibra óp­ti­ca. Ade­más, son ex­tre­ma­da­men­te in­sen­si­bles a las in­ter­fe­ren­cias elec­tro­mag­né­ti­cas.

Fibra óptica frente a sistemas fotoeléctricos pequeños: Visión general de las tecnologías

¿Qué son los am­pli­fi­ca­do­res de cable de fibra óp­ti­ca?

Los am­pli­fi­ca­do­res de cable de fibra óp­ti­ca, tam­bién co­no­ci­dos como am­pli­fi­ca­do­res óp­ti­cos, son com­po­nen­tes que am­pli­fi­can las se­ña­les en los sis­te­mas de co­mu­ni­ca­ción óp­ti­ca y de­sem­pe­ñan un papel cen­tral en la co­mu­ni­ca­ción por fibra óp­ti­ca. En este as­pec­to, au­men­tan el al­can­ce de trans­mi­sión.

En el con­tex­to de la au­to­ma­ti­za­ción in­dus­trial, los am­pli­fi­ca­do­res de ca­bles de fibra óp­ti­ca son sen­so­res que uti­li­zan ca­bles de fibra óp­ti­ca, de vi­drio o de plás­ti­co, para medir di­fe­ren­tes mag­ni­tu­des fí­si­cas, como la pre­sión, la tem­pe­ra­tu­ra, la di­la­ta­ción y la pre­sen­cia o po­si­ción de ob­je­tos. Apro­ve­chan la ca­pa­ci­dad de los ca­bles de fibra óp­ti­ca para trans­mi­tir luz y, al mismo tiem­po, re­gis­tran cam­bios en el es­pec­tro o en la can­ti­dad de luz.


¿Qué se en­tien­de por uni­dad adap­ta­ble?

Un con­jun­to de sen­so­res, tam­bién lla­ma­do uni­dad adap­ta­ble, cons­ta de va­rios sen­so­res que pue­den co­mu­ni­car­se di­rec­ta­men­te entre sí. Esto sig­ni­fi­ca que los sen­so­res in­di­vi­dua­les no in­ter­fie­ren entre sí, aun­que estén cerca u opues­tos y estén ins­pec­cio­nan­do el mismo ob­je­to. Esto per­mi­te una coor­di­na­ción y co­la­bo­ra­ción efi­cien­tes entre los sen­so­res. Ade­más, los cos­tes de ca­blea­do se mi­ni­mi­zan gra­cias a la agru­pa­ción de los sen­so­res, ya que solo se ne­ce­si­ta un cable para la co­ne­xión al mas­ter IO-​Link. La trans­mi­sión de los ni­ve­les de señal y los ca­na­les de con­mu­ta­ción de todos los sen­so­res co­nec­ta­dos se rea­li­za a tra­vés de los datos de pro­ce­so IO-​Link, un cable co­nec­tor y un puer­to en el mas­ter IO-​Link. Así se op­ti­mi­za la trans­fe­ren­cia de datos y se re­du­cen con­si­de­ra­ble­men­te los cos­tes de ca­blea­do e ins­ta­la­ción.

¿Qué es el modo de ali­nea­ción?

Para una de­tec­ción de ob­je­tos fia­ble, las fi­bras óp­ti­cas deben ali­near­se exac­ta­men­te con el ob­je­ti­vo. Es­pe­cial­men­te cuan­do se uti­li­za el modo de ba­rre­ra, el emi­sor y el re­cep­tor deben estar po­si­cio­na­dos lo más axial­men­te po­si­ble entre sí. Dado que el am­pli­fi­ca­dor o el mó­du­lo de aná­li­sis sue­len estar ins­ta­la­dos en el ar­ma­rio de dis­tri­bu­ción o fuera del campo vi­sual, la con­fi­gu­ra­ción suele rea­li­zar­se de acuer­do con la vi­si­bi­li­dad y el cri­te­rio de los ope­ra­rios. El modo de ali­nea­ción vi­sua­li­za la in­ten­si­dad de la señal me­dian­te una pul­sa­ción de la luz emi­ti­da. Al igual que ocu­rre con los sen­so­res de apar­ca­mien­to en los au­to­mó­vi­les, la fre­cuen­cia de los im­pul­sos au­men­ta cuan­to más in­ten­sa es la señal re­ci­bi­da. El eje y el án­gu­lo del ca­be­zal del sen­sor se ajus­tan hasta que se al­can­za la ali­nea­ción óp­ti­ma con la señal má­xi­ma. Esto per­mi­te una con­fi­gu­ra­ción efi­cien­te y pre­ci­sa entre el emi­sor y el re­cep­tor in­clu­so a gran­des dis­tan­cias.

¿Para qué se ne­ce­si­ta un adap­ta­dor de raíl DIN?

La uni­dad am­pli­fi­ca­do­ra suele mon­tar­se en raí­les DIN es­tan­da­ri­za­dos. La ins­ta­la­ción se rea­li­za sin he­rra­mien­tas, ya que los am­pli­fi­ca­do­res se en­ca­jan en el raíl de forma sen­ci­lla y rá­pi­da. Al uti­li­zar el modo uni­dad adap­ta­ble, se pue­den dis­po­ner va­rios am­pli­fi­ca­do­res de cable de fibra óp­ti­ca uno al lado del otro en el ar­ma­rio de dis­tri­bu­ción, lo que aho­rra es­pa­cio y evita que se des­li­cen.

¿Qué ven­ta­jas tie­nen los di­fe­ren­tes tipos de luz?

De­pen­dien­do de los re­qui­si­tos es­pe­cí­fi­cos de la apli­ca­ción, los sen­so­res de fibra óp­ti­ca de wen­glor uti­li­zan luz roja, azul, rosa o in­fra­rro­ja.

  • Los LED rojos (633 nm) ofre­cen una alta es­ta­bi­li­dad del pro­ce­so, in­clu­so con ob­je­tos de prue­ba muy cla­ros o blan­cos.

  • Los LED azu­les (455 nm) son es­pe­cial­men­te ade­cua­dos para me­di­cio­nes pre­ci­sas en su­per­fi­cies in­can­des­cen­tes, bri­llan­tes u os­cu­ras, ya que pe­ne­tran menos pro­fun­da­men­te en el ob­je­to de prue­ba.

  • En el modo de luz rosa, los LED rojos y azu­les se ac­ti­van si­mul­tá­nea­men­te para au­men­tar la po­ten­cia lu­mí­ni­ca y me­jo­rar el al­can­ce de los sen­so­res.

  • La luz in­fra­rro­ja (por en­ci­ma de 750 nm) es in­vi­si­ble para el ojo hu­mano, lo que evita las dis­trac­cio­nes vi­sua­les y las ma­ni­pu­la­cio­nes y hace que re­sul­te ideal para sen­so­res mó­vi­les en pin­zas ro­bó­ti­cas o vehícu­los au­tó­no­mos. Ade­más, gra­cias a su mayor po­ten­cia, per­mi­te un mayor al­can­ce.

¿Qué son las fi­bras óp­ti­cas?

Las fi­bras óp­ti­cas son fi­bras que cons­tan de un nú­cleo con­duc­tor de luz y un re­ves­ti­mien­to, cada uno de los cua­les pre­sen­ta un ín­di­ce de re­frac­ción di­fe­ren­te. En este caso, la luz se trans­por­ta a tra­vés del nú­cleo prác­ti­ca­men­te sin pér­di­das gra­cias a la re­fle­xión total en el re­ves­ti­mien­to. Al salir de la fibra óp­ti­ca, la luz se dis­per­sa con un án­gu­lo de aber­tu­ra de apro­xi­ma­da­men­te 60 gra­dos.
 

¿Qué es el ín­di­ce de re­frac­ción?

El ín­di­ce de re­frac­ción des­cri­be la in­ten­si­dad con la que los rayos de luz cam­bian de di­rec­ción cuan­do pasan de un medio a otro. Se de­fi­ne por la re­la­ción entre la ve­lo­ci­dad de la luz en el vacío c y la ve­lo­ci­dad de la luz en el medio con­si­de­ra­do v. El ín­di­ce de re­frac­ción n es adi­men­sio­nal y varía en fun­ción de fac­to­res como la tem­pe­ra­tu­ra y la lon­gi­tud de onda de la luz.

Para cal­cu­lar el ín­di­ce de re­frac­ción, se uti­li­za la si­guien­te fór­mu­la fí­si­ca:
 
n = v/c

¿Qué es el án­gu­lo de aber­tu­ra?

El án­gu­lo de aber­tu­ra se re­fie­re al án­gu­lo por de­ba­jo del cual la luz sale de la fibra óp­ti­ca. Un án­gu­lo de aber­tu­ra am­plio ofre­ce la ven­ta­ja de per­mi­tir una de­tec­ción fia­ble in­clu­so de ob­je­tos he­te­ro­gé­neos a poca dis­tan­cia. Ade­más, el ma­ne­jo es sen­ci­llo, ya que la orien­ta­ción del equi­po no es de­ci­si­va. Sin em­bar­go, la po­ten­cia lu­mí­ni­ca se dis­tri­bu­ye rá­pi­da­men­te sobre una gran su­per­fi­cie re­du­cien­do el al­can­ce, ya que la luz no per­ma­ne­ce fo­ca­li­za­da.

Para con­tro­lar este am­plio án­gu­lo de aber­tu­ra, se uti­li­zan len­tes que en­fo­can o co­li­man la luz en caso ne­ce­sa­rio. Esto per­mi­te de­tec­tar ob­je­tos muy pe­que­ños o au­men­tar con­si­de­ra­ble­men­te el al­can­ce de los ca­bles de fibra óp­ti­ca.

Com­pa­ra­ción de las fi­bras óp­ti­cas

Las fi­bras óp­ti­cas de plás­ti­co son idea­les para la de­tec­ción de ob­je­tos en apli­ca­cio­nes que re­quie­ren poco es­pa­cio. Las fi­bras óp­ti­cas de vi­drio, por el con­tra­rio, de­mues­tran su efi­ca­cia bajo con­di­cio­nes am­bien­ta­les exi­gen­tes con altas tem­pe­ra­tu­ras, ofre­cien­do re­sis­ten­cia quí­mi­ca. Gra­cias a estas ven­ta­jas, entre otras, estos ma­te­ria­les abren nu­me­ro­sas po­si­bi­li­da­des de apli­ca­ción, que sa­tis­fa­cen los más di­ver­sos re­qui­si­tos.

Fibra óp­ti­ca de vi­drio

Trans­mi­sión de luz vi­si­ble y luz in­fra­rro­ja
To­le­ran­cia a ran­gos de tem­pe­ra­tu­ra ex­tre­mos
Apta para en­tor­nos in­dus­tria­les co­rro­si­vos o hú­me­dos
Amor­ti­gua­ción es­pe­cial­men­te baja en la zona de la luz in­fra­rro­ja
Po­si­bi­li­dad de ro­tu­ra por fle­xión fuer­te o re­pe­ti­da

Fibra óp­ti­ca de plás­ti­co

Trans­mi­sión de luz vi­si­ble
Menor to­le­ran­cia a ran­gos de tem­pe­ra­tu­ra ex­tre­mos
No apta para en­tor­nos in­dus­tria­les co­rro­si­vos o hú­me­dos
Ate­nua­ción es­pe­cial­men­te baja en la zona de la luz vi­si­ble
Po­si­bi­li­dad de uso de va­rios codos gra­cias a su alta fle­xi­bi­li­dad

Fi­bras pa­ra­le­las

En este tipo de re­fle­xión, las fi­bras están pa­ra­le­las entre sí para trans­mi­tir se­ña­les de luz. Esta dis­po­si­ción de las fi­bras está dis­po­ni­ble tanto como fibra óp­ti­ca de plás­ti­co como de vi­drio y se uti­li­za en la ma­yo­ría de las apli­ca­cio­nes es­tán­dar.


 

Fi­bras coa­xia­les

El tipo de re­fle­xión coa­xial es un mé­to­do de me­di­ción de alta pre­ci­sión que cons­ta de un nú­cleo (emi­sor) y un área cir­cun­dan­te (re­cep­tor). Aquí, la di­rec­ción de en­tra­da del ob­je­to de prue­ba en el rango de me­di­ción no es im­por­tan­te para la po­si­ción del sen­sor de fibra óp­ti­ca.

 

Fi­bras mix­tas

La re­fle­xión mixta hace re­fe­ren­cia a una es­truc­tu­ra de fibra de vi­drio en la que mu­chas fi­bras de emi­sión y re­cep­ción están dis­pues­tas sin se­pa­ra­ción. La po­si­ción y la dis­tan­cia del con­duc­tor de fibra óp­ti­ca al ob­je­to son menos re­le­van­tes. El área de la ima­gen es muy pe­que­ña o no exis­te.

Efec­to del diá­me­tro de la fibra/diá­me­tro del haz

Un mayor diá­me­tro del nú­cleo con­duc­tor de luz per­mi­te que pase más luz a tra­vés del cable. Esto con­lle­va ma­yo­res al­can­ces y una mejor de­tec­ción de ob­je­tos de color negro in­ten­so. Por lo tanto, para de­ter­mi­na­dos ca­be­za­les de fibra óp­ti­ca, como las ban­das lu­mi­no­sas, se ne­ce­si­tan más fi­bras y, por lo tanto, un mayor diá­me­tro.

¿Qué in­di­ca el radio de cur­va­tu­ra?

El radio de cur­va­tu­ra de­ter­mi­na cuán­to se puede do­blar un cable sin da­ñar­lo ni afec­tar a la ca­li­dad de la señal. Si se dobla ex­ce­si­va­men­te un cable de fibra óp­ti­ca, exis­te el ries­go de que se rompa el re­ves­ti­mien­to de fibra del cable y salga luz del nú­cleo de la fibra óp­ti­ca. Esto no solo po­dría in­cre­men­tar la amor­ti­gua­ción, sino tam­bién pro­vo­car mi­cro­grie­tas en el nú­cleo de la fibra, lo que pro­vo­ca­ría daños per­ma­nen­tes. Por lo tanto, es im­por­tan­te tener en cuen­ta el radio de cur­va­tu­ra, es­pe­cial­men­te en el caso de la fibra óp­ti­ca de vi­drio.

¿Cómo está es­truc­tu­ra­da la fibra óp­ti­ca?

Cables de fibra óptica de plástico

Cables de fibra óptica de vidrio

¿Qué tipos de re­ves­ti­mien­to hay para la fibra óp­ti­ca de vi­drio?

Plás­ti­co, PVC

La va­rian­te más eco­nó­mi­ca. Ade­cua­do para apli­ca­cio­nes es­tán­dar que no re­quie­ren una re­sis­ten­cia es­pe­cial a las con­di­cio­nes am­bien­ta­les.

Acero inox

Ofre­ce la má­xi­ma pro­tec­ción con­tra car­gas me­cá­ni­cas. Menos fle­xi­bi­li­dad en el ten­di­do, ya que se re­quie­ren ra­dios de cur­va­tu­ra más gran­des. Sin pro­tec­ción con­tra gases o lí­qui­dos.

Si­li­co­na

Má­xi­ma re­sis­ten­cia fren­te a me­dios agre­si­vos. To­tal­men­te her­mé­ti­co para evi­tar que los flui­dos y los gases pe­ne­tren en el re­ves­ti­mien­to y dañen las fi­bras óp­ti­cas. Con­for­mi­dad FDA.

¿Qué prin­ci­pios de fun­cio­na­mien­to exis­ten para los sen­so­res de fibra óp­ti­ca?

Modo ré­flex

En el fun­cio­na­mien­to tác­til, el emi­sor y el re­cep­tor están alo­ja­dos en una car­ca­sa. En este pro­ce­so, la luz emi­ti­da por el emi­sor in­ci­de sobre el ob­je­to de prue­ba y es de­vuel­ta al re­cep­tor. La de­tec­ción del ob­je­to se rea­li­za a par­tir de la can­ti­dad de luz re­fle­ja­da que llega al re­cep­tor del con­duc­tor de luz.

Modo ba­rre­ra

El mo­de­lo de ba­rre­ra de luz cons­ta de un emi­sor y un re­cep­tor opues­tos. En cuan­to el ob­je­to de prue­ba pasa por el es­pa­cio que hay entre el emi­sor y el re­cep­tor, se in­te­rrum­pe la luz de la fibra óp­ti­ca. A con­ti­nua­ción, tiene lugar la de­tec­ción me­dian­te la re­duc­ción de la in­ten­si­dad lu­mi­no­sa re­ci­bi­da.

Sen­sor retro-​réflex

Según el prin­ci­pio de los sen­so­res retro-​réflex, el emi­sor y el re­cep­tor se en­cuen­tran en una car­ca­sa, mien­tras que en el lado opues­to se co­lo­ca un es­pe­jo. El ob­je­to de prue­ba se de­tec­ta cuan­do se in­te­rrum­pe o re­du­ce por com­ple­to la luz re­fle­ja­da por el es­pe­jo.

Ban­das lu­mi­no­sas

Las ban­das lu­mi­no­sas sir­ven para mo­ni­to­ri­zar las di­re­fern­tes zonas. A di­fe­ren­cia de los pun­tos lu­mi­no­sos, que solo mo­ni­to­ri­zan la pre­sen­cia de ob­je­tos den­tro de un punto, las ban­das lu­mi­no­sas re­gis­tran va­rios cen­tí­me­tros. El sen­sor de­tec­ta el ob­je­to en cuan­to la señal se ate­núa o se in­te­rrum­pe por com­ple­to.

Com­pa­ra­ción del re­ajus­te di­ná­mi­co y la de­tec­ción de sal­tos

Tanto el re­ajus­te di­ná­mi­co como la de­tec­ción de sal­tos son ade­cua­dos para la de­tec­ción fia­ble de ob­je­tos en con­di­cio­nes am­bien­ta­les cam­bian­tes. En el re­ajus­te di­ná­mi­co, se uti­li­za un valor um­bral casi fijo, mien­tras que la de­tec­ción de sal­tos se rea­li­za sin valor um­bral y, en su lugar, se eva­lúan ex­clu­si­va­men­te las mo­di­fi­ca­cio­nes de la señal.

Punto de con­mu­ta­ción fijo

El modo de fun­cio­na­mien­to más común de un sen­sor se basa en un punto de con­mu­ta­ción fijo. Para ello, el sen­sor de­ter­mi­na el valor um­bral o el punto de con­mu­ta­ción du­ran­te el pro­ce­so de teach-​in según una ló­gi­ca de teach pre­de­ter­mi­na­da. En el teach nor­mal, esto co­rres­pon­de, por ejem­plo, al 50 % de la señal ac­tual. Si las con­di­cio­nes am­bien­ta­les y los ob­je­tos que hay que de­tec­tar son muy cons­tan­tes, el modo de fun­cio­na­mien­to con un punto de con­mu­ta­ción fijo ofre­ce la má­xi­ma in­mu­ni­dad a las in­ter­fe­ren­cias, ya que las in­fluen­cias ex­ter­nas no pue­den mo­di­fi­car el punto de con­mu­ta­ción: Si la señal está por en­ci­ma del valor um­bral es­ta­ble­ci­do, la sa­li­da se ac­ti­va; si está por de­ba­jo, la sa­li­da per­ma­ne­ce inac­ti­va. Sin em­bar­go, si la señal se mo­di­fi­ca, por ejem­plo, de­bi­do a la con­ta­mi­na­ción, pue­den pro­du­cir­se fa­llos de co­ne­xión per­ma­nen­tes.

Re­ajus­te di­ná­mi­co

El re­ajus­te di­ná­mi­co es es­pe­cial­men­te ade­cua­do para el modo ré­flex con fon­dos es­tá­ti­cos, así como para el modo de ba­rre­ra. En este caso, de­be­ría pre­va­le­cer el es­ta­do no co­nec­ta­do, ya que el valor um­bral solo se re­ajus­ta en este es­ta­do. Si apa­re­ce con­ta­mi­na­ción en el ca­be­zal de la fibra óp­ti­ca o en el fondo, se com­pen­sa­rá me­dian­te la adap­ta­ción di­ná­mi­ca del valor um­bral.

De­tec­ción de sal­tos

En la de­tec­ción de sal­tos, los va­lo­res de señal ab­so­lu­tos son irre­le­van­tes. En su lugar, la di­rec­ción del cam­bio de señal (ne­ga­ti­va, po­si­ti­va o ambas di­rec­cio­nes), la mag­ni­tud del cam­bio y el pe­rio­do de ob­ser­va­ción pue­den in­cluir­se en la eva­lua­ción. Esto per­mi­te la de­tec­ción de ob­je­tos muy va­ria­bles (por ejem­plo, en color o en las ca­rac­te­rís­ti­cas de la su­per­fi­cie) sobre fon­dos no es­tá­ti­cos (como una cinta trans­por­ta­do­ra que en­su­cia len­ta­men­te) y la de­tec­ción de ob­je­tos sin pro­gra­ma­ción pre­via (por ejem­plo, con lotes cam­bian­tes).

Vista ge­ne­ral de los ca­be­za­les del cable de fibra óp­ti­ca

Aco­da­do

Los ca­be­za­les de sen­sor en án­gu­lo son idea­les para es­pa­cios re­du­ci­dos en los que el eje óp­ti­co y la sa­li­da del cable deben orien­tar­se de forma di­fe­ren­te. Gra­cias a la rosca, los ca­be­za­les de los sen­so­res se pue­den ator­ni­llar fá­cil­men­te en los ori­fi­cios pre­pa­ra­dos o fi­jar­se a un án­gu­lo o una placa con dos tuer­cas.

Tipo L

El tipo L per­mi­te un mon­ta­je sen­ci­llo con dos tor­ni­llos y ofre­ce po­si­cio­nes pre­de­fi­ni­das de los ejes óp­ti­cos. Gra­cias al gran án­gu­lo de aber­tu­ra de las fi­bras óp­ti­cas, no es ne­ce­sa­ria una ali­nea­ción exac­ta.
 

Plate

Les têtes de cap­teurs pla­tes s’intègrent fa­ci­le­ment dans le fond du porte-​pièce. La fle­xi­bi­li­té de la sor­tie de câble sur la tête du cap­teur per­met un ache­mi­ne­ment fa­ci­le du câble vers la gau­che, la droi­te ou l’arrière.

Fle­xi­ble

La fine et lon­gue sonde mé­ta­lli­que peut être adap­tée aux exi­gen­ces spé­ci­fi­ques de l’ap­pli­ca­tion en la pliant sim­ple­ment.

Ban­des lu­mi­neu­ses

Les ban­des lu­mi­neu­ses ba­sées sur le prin­ci­pe de barrières uni­di­rec­tion­ne­lles sont idéa­les pour la sur­vei­llan­ce de gran­des zones. En re­van­che, les ban­des lu­mi­neu­ses tac­ti­les sont particulièrement ef­fi­ca­ces pour la dé­tec­tion d’ob­jets hétérogènes et peu­vent éga­le­ment être uti­li­sées pour des ap­pli­ca­tions de me­su­re grâce à l’éva­lua­tion de la lumière ré­flé­chie.

Mi­nia­tu­re

Les têtes de cap­teurs mi­nia­tu­res sont particulièrement adap­tées aux ap­pli­ca­tions dans les es­pa­ces les plus exigus.

Fi­le­ta­ge

Les têtes de cap­teurs fi­le­tées per­met­tent une ins­ta­lla­tion ra­pi­de et sim­ple. Elles peu­vent être vis­sées di­rec­te­ment dans des trous pré­per­cés ou fixés à des éque­rres ou des tôles à l’aide de deux écrous.

Lisse

Les têtes de cap­teurs lis­ses sont idéa­les pour une uti­li­sa­tion dans des es­pa­ces con­fi­nés et peu­vent être in­sé­rées ou co­llées dans des sup­ports de mon­ta­ge pré­fa­bri­qués.

Se debe tener en cuen­ta al ins­ta­lar los sen­so­res de fibra óp­ti­ca

Para ga­ran­ti­zar una de­tec­ción de ob­je­tos fia­ble y unos datos de me­di­ción pre­ci­sos, se deben tener en cuen­ta las si­guien­tes in­di­ca­cio­nes al mon­tar el sen­sor.

Lon­gi­tu­des y cor­tes

Las fi­bras óp­ti­cas están dis­po­ni­bles en di­fe­ren­tes lon­gi­tu­des. Las fi­bras óp­ti­cas de plás­ti­co pue­den ser cor­ta­das por el clien­te, mien­tras que las de vi­drio solo pue­den ser cor­ta­das in­dus­trial­men­te, ya que des­pués del corte se deben lijar y pulir. La lon­gi­tud ape­nas in­flu­ye en el al­can­ce de de­tec­ción, pero las fi­bras óp­ti­cas más lar­gas trans­mi­ten menos luz.


Con­se­jo: Se­lec­cio­ne la fibra óp­ti­ca de vi­drio ade­cua­da.

Al­can­ce de de­tec­ción

De­bi­do al gran án­gu­lo de aber­tu­ra, las fi­bras óp­ti­cas solo tie­nen al­can­ces de de­tec­ción re­du­ci­dos. Se pue­den con­se­guir ma­yo­res al­can­ces de de­tec­ción me­dian­te diá­me­tros de haz de fibra/nú­cleo más gran­des o me­dian­te len­tes que en­fo­can la luz.


Con­se­jo: Uti­li­ce la fibra óp­ti­ca sobre todo para al­can­ces cor­tos y para la de­tec­ción de pie­zas pe­que­ñas.

Radio de cur­va­tu­ra

Las fi­bras óp­ti­cas son fle­xi­bles, pero deben res­pe­tar­se unos ra­dios de cur­va­tu­ra mí­ni­mos para evi­tar daños y pér­di­das de luz. Las fi­bras óp­ti­cas de plás­ti­co High-​Flex son ade­cua­das para ra­dios de cur­va­tu­ra es­tre­chos o mon­ta­jes mó­vi­les. Como norma ge­ne­ral rige: Los diá­me­tros más pe­que­ños per­mi­ten ra­dios de cur­va­tu­ra más pe­que­ños.

Con­se­jo: Mon­ta­je de ca­bles de fibra óp­ti­ca High-​Flex.

Tem­pe­ra­tu­ra

Los con­duc­to­res de luz de plás­ti­co y de fibra óp­ti­ca se di­fe­ren­cian por su re­sis­ten­cia a la tem­pe­ra­tu­ra. Por en­ci­ma de los 85 °C, se debe uti­li­zar fibra óp­ti­ca de vi­drio con re­ves­ti­mien­to de acero inoxi­da­ble o si­li­co­na.

Con­se­jo: Gra­cias a las lon­gi­tu­des in­di­vi­dua­les, el mó­du­lo de aná­li­sis tam­bién se puede co­lo­car en el ar­ma­rio de dis­tri­bu­ción.

Ali­nea­ción del sen­sor

En el modo ré­flex, el emi­sor y el re­cep­tor deben ins­ta­lar­se con un án­gu­lo de 90° res­pec­to del ob­je­to de en­sa­yo cuan­do se acer­quen la­te­ral­men­te para ga­ran­ti­zar un com­por­ta­mien­to de co­ne­xión y des­co­ne­xión uni­for­me.

Con­se­jo: Una ali­nea­ción plana res­pec­to del ob­je­to da lugar a un des­pla­za­mien­to con en­cen­di­do y apa­ga­do re­tar­da­dos.

Cable con emi­sor es­pe­cí­fi­co

En el caso de ca­be­za­les de fibra óp­ti­ca con emi­sión de la luz coa­xial y con de­ter­mi­na­das ban­das lu­mi­no­sas, debe res­pe­tar­se es­tric­ta­men­te la co­rrec­ta asig­na­ción del emi­sor del ca­be­zal de la fibra óp­ti­ca al emi­sor del am­pli­fi­ca­dor.

Con­se­jo: Los am­pli­fi­ca­do­res están mar­ca­dos con fle­chas con tal fin.

Sectores e industrias donde se utilizan los sensores de fibra óptica

Du­ran­te la fa­bri­ca­ción de per­fi­les de metal, es ne­ce­sa­rio re­gis­trar la pre­sen­cia y las di­men­sio­nes de los ob­je­tos antes de fi­jar­los me­dian­te un dis­po­si­ti­vo de su­je­ción. Los per­fi­les pue­den ser ne­gros, blan­cos, cro­ma­dos, bri­llan­tes o mate. En es­pa­cios re­du­ci­dos se uti­li­zan tam­bién cor­ti­nas de luz de fibra óp­ti­ca de vi­drio que fun­cio­nan según el prin­ci­pio emisor-​receptor, junto con un sen­sor de re­fle­xión uni­ver­sal. Las fi­bras lu­mi­no­sas están co­lo­ca­das for­man­do una línea, y ge­ne­ran una banda de luz. Se mide el ancho, se emite una señal li­neal pro­por­cio­nal a la cu­bier­ta de fibra de vi­drio y así se de­ter­mi­na la po­si­ción co­rrec­ta.

¿Qué ob­je­tos no pue­den de­tec­tar de forma óp­ti­ma los sen­so­res de fibra óp­ti­ca?

  • El agua y otros lí­qui­dos trans­pa­ren­tes que ab­sor­ben mucha luz o la re­frac­tan pue­den pro­vo­car me­di­cio­nes im­pre­ci­sas.
  • Los ob­je­tos muy trans­pa­ren­tes, como el vi­drio trans­pa­ren­te, que per­mi­ten que la luz pase com­ple­ta­men­te sin re­fle­jar­la, di­fi­cul­tan la de­tec­ción.
  • Los ob­je­tos de color negro in­ten­so, que ab­sor­ben mucho la luz in­ci­den­te y la re­fle­jan mí­ni­ma­men­te o no la re­fle­jan, di­fi­cul­tan el re­torno de la señal al sen­sor.
  • Los ob­je­tos muy bri­llan­tes que re­fle­jan la luz en di­rec­cio­nes im­pre­de­ci­bles im­pi­den una de­tec­ción de ob­je­tos pre­ci­sa.
     
 

 
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