Utilice dispositivos fotoeléctricos avanzados para simplificar la implantación de sensores de proximidad

Los sensores fotoeléctricos (PE) se utilizan ampliamente para la detección de proximidad sin contacto en sistemas de producción, industriales y comerciales debido a su eficacia, resistencia y claridad de principios de funcionamiento. Aplicaciones típicas son la detección de botellas o latas en una línea de producción de alta velocidad, la búsqueda de la ausencia o presencia de un paquete en una caja de envío, la comprobación de una puerta abierta o cerrada, o la detección de presencia humana.

Los sensores de proximidad de PE pueden diseñarse para diferentes modos de detección óptica, y el enfoque retrorreflectante básico es una disposición típica. A pesar de la sencillez de su principio de funcionamiento, la configuración de un sensor de PE puede requerir mucho tiempo de prueba y error para inicializar, ajustar y optimizar la configuración y el algoritmo de detección a las características específicas de la aplicación, o reajustarlo para una producción diferente. Los diseñadores de sistemas necesitan una solución más ágil para evitar la configuración asociada y los retrasos en las implantaciones.

Este artículo ofrece un breve resumen de los fundamentos de la educación física. A continuación, presenta los sensores de proximidad PE de SICK, Inc. y muestra cómo pueden aplicarse mediante un proceso de configuración excepcionalmente simplificado.

Conceptos básicos de detección de PE

La detección de proximidad PE se basa en una fuente de luz con un haz muy concentrado dirigido hacia el objeto que se desea detectar. A continuación, este haz luminoso se utiliza de tres maneras, en función de cómo lo detecte un receptor (figura 1).

Figura 1: El detector de proximidad PE puede utilizar un haz de luz transmitido y su correspondiente receptor fotosensible en tres disposiciones físicas. (Fuente de la imagen: Interruptor de proximidad)

• En la detección por reflexión directa, el emisor y el receptor se alojan juntos y la detección se produce cuando el haz de luz del emisor rebota en el objeto de interés.
• En la detección retrorreflectante, el emisor y el receptor también están en el mismo receptáculo, pero con el reflector en el lado más alejado del objeto objetivo.
• En la detección a través del haz, el fotosensor está situado al otro lado del objeto, y éste indica su presencia bloqueando la luz que va del emisor al receptor.

Los detectores de proximidad PE también pueden utilizarse con fines de seguridad, como barreras ópticas o cortinas fotoeléctricas, en las que estos dispositivos se montan estratégicamente y sirven de puertas de seguridad (Figura 2). Cuando se detecta una obstrucción, la barrera de luz envía una señal a un controlador o circuito de seguridad cableado que apagará la máquina si la obstrucción es inesperada o peligrosa.

Figura 2: La detección de proximidad puede utilizarse en una barrera o cortina fotoeléctrica de seguridad. (Fuente de la imagen: SICK, Inc.)

La detección por PE resulta atractiva porque utiliza un principio de funcionamiento y una disposición física intuitivos. Los enfoques reflectantes también son deseables, ya que requieren un dispositivo cableado en un solo lado, lo que simplifica la logística de instalación.

Un nuevo diseño e interfaz de usuario resuelve muchos problemas

A pesar de su simplicidad conceptual, la detección de proximidad de PE requiere un montaje, una instalación y una alineación cuidadosos sobre el terreno. Los entornos visualmente ruidosos pueden resultar difíciles y frustrantes para los técnicos, y las consideraciones relativas al alcance y la puntería afectan al rendimiento y la coherencia.

La detección por PE se utiliza frecuentemente con un controlador lógicos programables (PLC). A menudo, el instalador debe configurar, probar, ajustar y volver a probar en el PLC, que puede estar a cierta distancia de la unidad PE. Además, las variaciones en la iluminación, los reflejos no deseados y cambiantes y otras distorsiones del mundo real pueden afectar al rendimiento y la precisión.

Los problemas que surgen durante la producción son especialmente molestos y a menudo se ven agravados por la urgencia de solucionarlos rápidamente.

Para superar estos problemas, SICK desarrolló la familia W10 de sensores de proximidad (figura 3).

Figura 3: La serie W10 ofrece sensores de proximidad PE completos y sofisticados en un receptáculo compacto y resistente. (Fuente de la imagen: SICK, Inc.)

Las unidades destacan especialmente por ser los primeros dispositivos de este tipo con pantalla táctil (Figura 4).

Figura 4: La exclusiva pantalla táctil integrada de las unidades W10 proporciona una experiencia de usuario muy mejorada. (Fuente de la imagen: SICK, Inc.)

Esta interfaz de pantalla ofrece facilidad de uso, admite una instalación rápida y acelera la adaptación a cada aplicación. Su fácil navegación reduce el tiempo que se tarda en poner en marcha el dispositivo y facilita los ajustes en uso para diferentes objetivos, velocidades o problemas inesperados. También elimina la necesidad de interruptores, perillas y ajustes físicos en la unidad, mejorando así la fiabilidad, la integridad del gabinete/recinto y la seguridad.

La fuente de luz láser de clase 1 de la serie W10 proporciona resultados de detección precisos con una alta precisión de repetición. El haz láser rojo enfocado produce un pequeño punto luminoso sobre un objeto y se combina con un sistema de triangulación láser receptor rápido y preciso y un escaneado de líneas de evaluación.

Esta es la base para obtener resultados de detección con gran precisión de repetición y decisiones rápidas. En el modo de velocidad, el tiempo de respuesta es de solo 1.8 milisegundos (ms), por lo que se garantiza un comportamiento de conmutación fiable incluso a altas velocidades de máquina. Los LED indicadores de dos colores proporcionan información visual inmediata sobre el estado de la detección. Además, las unidades ofrecen una detección robusta y fiable de objetos con distintas propiedades superficiales, como el brillo, el color o la estructura.

Los sensores de proximidad PE ofrecen opciones individuales de "teach-in" (aprendizaje) para adaptaciones específicas. Además del habitual modo teach de un punto, que detecta objetos a una distancia definida, un modo teach de dos puntos permite detectar objetos de diferentes alturas. Un modo manual amplía las opciones de aprendizaje y ofrece aún más flexibilidad. Se pueden activar tres modos de funcionamiento optimizados para las aplicaciones mediante la pantalla para activar la supresión de primer o segundo plano si es necesario.

Desde la pantalla táctil integrada, el operario puede seleccionar, ajustar y guardar de forma intuitiva la velocidad, los modos de funcionamiento estándar o de precisión, la supresión ambiental, los ajustes de aprendizaje individuales, los parámetros preconfigurados y los valores límite. La exclusiva función de bloqueo de seguridad de la pantalla del W10 protege la configuración frente al acceso de terceros.

La flexibilidad de la interfaz de usuario no se limita a la pantalla táctil: se puede acceder a las mismas funciones a través de la función W10 IO-Link. Esto ofrece la posibilidad de configuración remota y una integración eficaz de los datos registrados de los sensores en una red de automatización existente.

Opciones eléctricas y embalaje del W10

La salida digital de los sensores W10 es un aspecto importante del diseño. Las unidades ofrecen una estructura de salida PNP/NPN push/pull ajustable. Si la salida está ajustada a PNP, tiene una señal de salida positiva, y la salida del sensor puede generar corriente para una tarjeta de entrada de consumo de corriente; si el sensor está ajustado a NPN, la señal de salida es negativa, y la salida puede consumir corriente para la conexión a una tarjeta de entrada de consumo de corriente (Figura 5). Disponer de ambas opciones garantiza la compatibilidad básica a nivel de señal con un PLC u otros controladores lógicos programables (PLC) del sistema.

Figura 5: La etapa de salida de las unidades W10 puede funcionar tanto en modo sumidero de corriente (arriba) como en modo fuente de corriente (abajo) para garantizar la compatibilidad con los controladores lógicos programables (PLC) asociados. (Fuente de la imagen: www.realpars.com)

La salida puede configurarse para los modos de salida claro u oscuro (luz encendida u oscuridad encendida). En modo luz, la salida del sensor se encenderá cuando la luz pueda llegar al receptor y se apagará cuando la luz esté bloqueada. En cambio, en el modo oscuro, la salida del sensor se encenderá cuando la luz esté bloqueada y se apagará cuando la luz llegue al receptor.

El embalaje físico es importante, ya que estas unidades suelen utilizarse en entornos industriales. Las unidades W10 tienen un diseño robusto con receptáculo de acero inoxidable 316L y grados de protección IP67 e IP69k. Se ofrecen en un encapsulado de 18 × 57 × 42.2 milímetros (mm) y están especificados para funcionar en un intervalo de temperatura ambiente de -10 °C a +55 °C.

Uno de los retos que plantean los sensores industriales es la necesidad de dar soporte a varias unidades sobre el terreno o en la fábrica. Esta realidad complica el inventario y la asistencia internos. Sin embargo, gracias a la flexibilidad de la Serie W10, la familia sólo requiere dos estilos de carrocería (Figura 6). Cada uno de ellos tiene dos rangos de detección para un total de sólo cuatro modelos distintos, lo que simplifica el proceso de selección.

Figura 6: Las unidades funcionalmente similares de la familia W10 están disponibles en dos estilos de carcasa, cada uno con dos rangos de detección. (Fuente de la imagen: (SICK, Inc.)

El modelo 1133545 de la serie W10 está disponible en una carcasa rectangular con un orificio de montaje estándar de 1 pulgada (pulg.) y una distancia entre objetos de 25 mm a 400 mm, mientras que el modelo similar 1133547 admite una distancia entre objetos de 25 mm a 700 mm. Para instalaciones híbridas, el modelo 1133544 dispone de un orificio de montaje M18 frontal o lateral roscado de 1 pulg. con una distancia entre objetos de 25 mm a 400 mm, y el correspondiente modelo W10 1133546 tiene el mismo gabinete pero con una distancia entre objetos de 25 mm a 700 mm.

Conclusión:

Las unidades de sensores W10 PE proporcionan soluciones versátiles y resistentes de reflector difuso para aplicaciones industriales. Sus Características avanzadas incluyen la primera interfaz de usuario con pantalla táctil integral del sector, que simplifica la instalación, la configuración y el ajuste, mientras que sus sofisticados algoritmos proporcionan capacidades y precisión mejoradas.