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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

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AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAPZZAQAeDj9Dtvja2l6n7XqC+NNaO45CTXOXY8OA8iZiL6h9iXrhMc3xZScoCKY5yKX6+SB/zlnDm1sNV6DOoFm2zdDC/MUvlscie733OPUGSfVS5gKI5by5FAmWh6mhfMiDeitMQ7Kk1YgolkgLWvPDXnB4rf30FW8+HTcUKaYyu+9p9iPprjIagsRuytnbt/U4L7yYarGHkGtMXhU2d2r9skeZCj/OI1E8gW297iYOPuRVql9VPCoVmvZVS8PFUdoXg+Go6LsMnZBwR3+Z00Imkj5Fo3IpRw0VID31NEkwnDPaVtCOw39sY+gi2HJFgUFI+4pmIKIOKgx4qwJLo+N9/s5n

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.
 

Plano

Los ca­be­zales de sen­sor pla­nos se in­te­gran fácilmente en la parte in­fe­rior del por­ta­pie­zas. La flexi­bi­li­dad de la sa­li­da del cable en el ca­be­zal del sen­sor per­mite un ten­di­do sen­cil­lo del cable hacia la iz­quier­da, la de­re­cha o atrás.

Flexible

La del­ga­da y larga lanza metálica del sen­sor se puede adap­tar a los re­qui­si­tos específicos de la aplicación cor­res­pon­diente con solo do­blar­la.

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

Los ca­be­zales de sen­sor en mi­nia­tu­ra son es­pe­cial­mente ade­cua­dos para apli­ca­ciones en los es­pa­cios más re­du­ci­dos.

Ros­ca­do

Los ca­be­zales de sen­sor ros­ca­dos per­mi­ten una instalación rápida y sen­cil­la. Pue­den ator­nillarse di­rec­ta­mente en ori­fi­cios pre­ta­la­dra­dos o fi­jarse a ángulos o cha­pas me­diante dos tuer­cas.

Liso

Los ca­be­zales de sen­sor lisos son ideales para su uso en es­pa­cios re­du­ci­dos y se pue­den co­lo­car o pegar en so­portes de mon­taje pre­fa­bri­ca­dos.

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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