¿Qué son los sensores de fibra óptica?
¿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
Elevada seguridad de funcionamiento
Compatibilidad electromagnética
Fibra óptica frente a sistemas fotoeléctricos pequeños: Visión general de las tecnologías
| Fibra óptica | Sistema fotoeléctrico pequeño | |
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| Alcance de medición |
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| Coste del montaje |  |
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| Detección de objetos transparentes |
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| Detección de piezas muy pequeñas | |
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| Flexibilidad e individualización | |
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Alcance de medición
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Temperatura ambiente
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Coste del montaje
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Detección de objetos transparentes
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Detección de piezas muy pequeñas
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Flexibilidad e individualización
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¿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?
¿Qué es el modo de alineación?
¿Para qué se necesita un adaptador de raíl DIN?
¿Qué ventajas tienen los diferentes tipos de luz?
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?
¿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:
¿Qué es el ángulo de abertura?
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
Fibra óptica de vidrio
Fibra óptica de plástico
Fibras paralelas
Fibras coaxiales
Fibras mixtas
Efecto del diámetro de la fibra/diámetro del haz
¿Qué indica el radio de curvatura?
¿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
Acero inox
Silicona
¿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
Detección de saltos
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
Plano
Flexible
Bandas luminosas
Las bandas luminosas en modo barrera unidireccional son ideales para monitorizar grandes superficies. Por el contrario, las bandas luminosas táctiles son especialmente eficaces en la detección de objetos heterogéneos y también se pueden utilizar para aplicaciones de medición mediante la evaluación de la luz reflejada.
Miniatura
Roscado
Liso
Se debe tener en cuenta al instalar los sensores de fibra óptica
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
¿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.
