Sensor inductivo
Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de codificación y de conteo.
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, éste 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:
XL = Reactancia inductiva medida en ohms
π = Número π
f = Frecuencia del sistema medida en Hertz (Hz)
L = Inductancia medida en Henrios (H)
Constitución fisica
Estos son los bloques que habitualmente constituyen un sensor inductivo, aunque en algunos modelos el amplificador de salida puede estar implementado en otro dispositivo con carcasa independiente, para reducir el tamaño del sensor.
Estados de un sensor inductivo
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:
§ amplitud de oscilación al máximo, sobre el nivel de operación;
§ la salida se mantiene inactiva (OFF).
2.- Objeto a detectar acercándose a la zona de detección:
§ se producen corrientes de Foucault, por tanto hay una “transferencia de energía”;
§ el circuito de detección detecta una disminución de la amplitud, la cual cae por debajo del nivel de operación;
§ la salida es activada (ON).
3.- Objeto a detectar se retira de la zona de detección:
§ eliminación de corrientes de Foucault;
§ el circuito de detección detecta el incremento de la amplitud de oscilación;
§ como la salida alcanza el nivel de operación, la misma se desactiva (OFF).
Sensores blindados y no blindados
| SENSOR BLINDADO | SENSOR NO BLINDADO |
|
|
|
| Los blindados tienen un agregado al núcleo y un blindaje metálico que limita el campo magnético al frente del sensor. | Los no blindados no tienen blindaje extra, resultando en un área de sensado mayor. |
| Características: § Enrasables. § Especiales para posicionamiento. § Distancias más cortas de detección. § Sensado limitado al frente del sensor. | Características: § No enrasables. § Detección de presencia. § Distancias más grandes de detección. |
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.
Histéresis
Se denomina histéresis a la diferencia entre la distancia de activación y desactivación. Cuando un objeto metálico se acerca al sensor inductivo, éste 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.
Distancia de sensado
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.
Consideraciones generales
§ La superficie del objeto a detectar no debe ser menor que el diámetro del sensor de proximidad (preferentemente 2 veces más grande que el tamaño o diámetro del sensor). Si fuera menor que el 50% del diámetro del sensor, la distancia de detección disminuye sustancialmente.
§ Debido a las limitaciones de los campos magnéticos, los sensores inductivos tienen una distancia de detección pequeña comparados con otros tipos de sensores. Esta distancia puede variar, en función del tipo de sensor inductivo, desde fracciones de milímetros hasta 40 mm en promedio.
§ Para compensar el limitado rango de detección, existe una extensa variedad de formatos de sensores inductivos: cilíndricos, chatos, rectangulares, etc.
§ Los sensores inductivos cilíndricos son los más usuales en las aplicaciones presentes en la industria.
§ Posibilidad de montar los sensores tanto enrasados como no enrasados.
§ Gracias a no poseer partes móviles los sensores de proximidad no sufren en exceso el desgaste.
§ Gracias a las especiales consideraciones en el diseño, y al grado de protección IP67, muchos sensores inductivos pueden trabajar en ambientes adversos, con fluidos corrosivos, aceites, etc., sin perder operatividad.
