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¿Qué son los Sensores Láser?

Los sensores láser son un tipo de dispositivo de detección sin contacto que utiliza un láser para medir la distancia entre el objeto a medir y el sensor, así como el grosor y la altura del propio objeto. Al tratarse de dispositivos de detección de uso común, existen diversos métodos de medición y precisiones.

Usos de los Sensores Láser

Los sensores láser se pueden utilizar para medir la distancia a objetos que deben medirse, como equipos de procesamiento y transporte, cuando es necesario conocer con precisión la distancia al objeto. También se utilizan en situaciones en las que se necesita información sobre el grosor del objeto que se va a medir, como en las inspecciones del aspecto de los productos.

La medición del grosor puede realizarse con calibres de contacto, pero si el objeto tiene una forma compleja o es inconveniente tocarlo, puede utilizarse un sensor Láser sin contacto para la inspección no destructiva.

Principio de los Sensores Láser

En principio, los sensores láser permiten la medición sin contacto, pero existen varios métodos diferentes. Para medir la distancia a un determinado objeto a medir, se utilizan sensores láser de reflexión difusa o de reflexión positiva.

En ambos casos, la luz de la fuente láser se refleja en la superficie del objeto a medir y la distancia se determina detectando la luz reflejada en el receptor de luz. El área fotosensible tiene una determinada anchura de área, y el área fotosensible varía en función del ángulo de la luz reflejada. Cuando el área fotosensible cambia, se detecta la corriente eléctrica correspondiente, y esta información se utiliza para convertirla en un valor de distancia.

Debido a su estructura, si la fuente de luz incide sobre la superficie del objeto a medir que está inclinada más allá de un ángulo determinado, no se puede detectar porque la luz reflejada no vuelve al área fotosensible. Esta inclinación admisible depende del diseño del transductor de desplazamiento, y los Sensores Láser de reflexión difusa suelen tener un ángulo de detección más amplio.

Cómo elegir los Sensores Láser

En primer lugar, compruebe si la aplicación es la detección de distancia o la adquisición de información de forma, como el grosor y la altura. Si se trata de detección de distancia, suponga cuánto está inclinada la superficie del objeto que se va a medir y seleccione un producto que pueda medir por encima de ese ángulo de entre los que coincidan con ese rango de medición. Para las mediciones de espesor, compruebe el rango de detección.

A continuación, se seleccionan las especificaciones de resolución, precisión de detección y linealidad en función de lo precisa que se desee que sea la medición en sí. Todos estos factores afectan a la precisión de la medición y, en general, cuanto mayor es la precisión, más caro es el producto, por lo que hay que tener cuidado de no excederse en las especificaciones.

Además de la precisión de la medición, también hay que tener en cuenta si la propia unidad se puede instalar. Si no hay espacio suficiente en la zona de montaje, es posible que tenga que elegir sensores láser más pequeños.

Más Información sobre los Sensores Láser

1. Sistemas de Seguridad con Sensores Láser

Los sensores de seguridad son sistemas que pueden utilizarse para evitar la intrusión de personas sospechosas. Se utilizan en todo tipo de lugares, como pisos, oficinas y fábricas, y están diseñados para hacer sonar una alarma cuando un intruso toca el sensor. Los sensores láser son los sensores de seguridad más utilizados en la actualidad. Los sensores láser están disponibles en tipos de detección horizontal y vertical.

Tipo de Detección Horizontal
Se trata de sensores de seguridad en los que el haz láser se emite horizontalmente a 180 °C y puede cubrir una amplia zona. Son adecuados para sistemas de vigilancia en zonas abiertas, como exteriores, y detectan objetos en movimiento. El rango de vigilancia puede ajustarse para definir previamente las zonas que deben excluirse del sistema.

Tipo de Detección Vertical
Estos son sensores de seguridad en los que el haz láser se emite verticalmente y cubre superficies perpendiculares a la pared o al techo. Son adecuados para zonas localizadas, como pasillos o delante de puertas, y detectan objetos que pasan en relación a la superficie sobre la que trabaja el sensor. También se puede ajustar la altura del objeto a detectar.

2. Desventajas de los Sensores Láser

Aunque los sensores láser son útiles como sensores sin contacto que utilizan rayos de luz, pueden funcionar mal en algunas condiciones.

Desnivel de la Superficie del Objeto a Detectar
Los sensores láser con un punto pequeño pueden funcionar mal debido a fluctuaciones en la cantidad de luz recibida debido a reflejos causados por irregularidades en la superficie del objeto a detectar. Si la superficie del objeto a detectar es irregular, utilice un sensor con un punto grande.

Vibración
Cuando el sensor láser está sometido a vibraciones, el eje óptico puede desplazarse, provocando un mal funcionamiento. Revise la instalación del sensor láser y fíjelo con tornillos o accesorios auxiliares, o instálelo lo más cerca posible del objeto a detectar para minimizar el efecto de la desalineación del eje óptico.

Luz Pulsada
La luz pulsada es un método de iluminación que se enciende y apaga repetidamente. Como la luz se enciende a alta frecuencia, al ojo humano le parece que está encendida continuamente, aunque en realidad parpadea.

La mayoría de los sensores láser utilizan láseres pulsantes, que pueden funcionar mal frente a los LED y otras luces circundantes que se encienden como ellos. Si hay luces pulsantes cerca, es importante instalar un escudo entre ellas o ajustar el ángulo del receptor para que no golpee la parte receptora de luz del sensor.

¿Qué es un Husillo de Bolsas?

Un husillo de bolas es una forma de husillo de alimentación que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal para mover la posición de un componente.

El eje del husillo y la tuerca son accionados por una bola. A medida que el eje del husillo y la tuerca giran uno respecto al otro, las bolas ruedan en un ciclo sin fin. La resistencia al deslizamiento entre el tornillo y la tuerca es mucho menor que la de los tornillos trapezoidales convencionales.

El grado de precisión del tornillo y la bola permite un movimiento preciso, lo que se traduce en una gran exactitud de posicionamiento. Se utilizan en dispositivos de dirección de automóviles y máquinas herramienta de precisión.

Aplicaciones de los Husillos de Bolas

Los husillos de bolas son elementos de maquinaria que convierten el movimiento de rotación de un motor, etc., en movimiento lineal. Las principales aplicaciones incluyen el transporte de productos y piezas, equipos de fabricación de semiconductores, robots industriales y máquinas herramienta. Dado que la cantidad de recorrido por revolución (avance) de un husillo de bolas puede reproducirse con precisión, puede conseguirse una gran precisión de posicionamiento combinándolo con un motor paso a paso.

En las máquinas herramienta controladas por control numérico, los husillos de bolas se utilizan para configurar el mecanismo de avance y obtener una precisión de posicionamiento exacta. Los husillos de bolas también se utilizan en maquinaria alimentaria, equipos médicos, robots, máquinas de moldeo por inyección, equipos de impresión, equipos de atracciones, automóviles, trenes, aviones, equipos de fabricación de semiconductores y equipos de inspección.

Principio de los Husillos de Bolas

Un husillo de bolas es un componente de una máquina formado por un eje de husillo, una tuerca y una bola que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal o el movimiento lineal en movimiento de rotación. Es un componente que utiliza tecnología tribológica en la que se coloca una bola entre el eje del husillo y la tuerca para permitir un ligero movimiento de rodadura. Convierte el movimiento de contacto por deslizamiento sobre la superficie del tornillo en movimiento de contacto por rodadura. Las bolas necesitan circular infinitamente, por lo que se requieren piezas de recirculación.

Existen varios tipos de sistemas de recirculación, como el tipo de tubo de retorno, el tipo de deflector final, el tipo de tapa final y el tipo de pieza, así como el tipo de placa de retorno. Sus aplicaciones se clasifican según el tamaño y la precisión. Para utilizar un husillo de bolas, se necesita un raíl guía para guiar la tuerca. Los raíles guía soportan cargas verticales y cargas de momento distintas de la carga axial aplicada a la tuerca.

El eje roscado se hace mover con gran precisión combinando la longitud de la guía, que es la cantidad de movimiento por revolución de la tuerca, con el número de tiras roscadas. La bola se presuriza para eliminar el juego de la tuerca y obtener una alta precisión de posicionamiento sin rotación desigual del eje roscado y la tuerca.

Otra Información sobre Husillos de Bolas

1. Características de los Husillos de Bolas

Los Husillos de bolas se caracterizan por su capacidad de convertir el movimiento rotacional de una máquina en movimiento lineal. A la inversa, también puede convertir el movimiento lineal en movimiento rotacional. El par para accionar la rotación del eje del husillo puede reducirse a 1/3 o menos en comparación con el de un husillo ordinario. Por lo tanto, el motor que acciona el husillo de bolas puede hacerse más pequeño y ligero.

La diferencia entre el par de fricción inicial y el par de fricción cinético es pequeña, y se puede evitar el fenómeno de stick-slip, lo que permite un control de alta precisión de la máquina. Las tuercas se pueden precargar utilizando dos tuercas o utilizando bolas de mayor diámetro por adelantado. Esto elimina la holgura y aumenta la rigidez, lo que mejora la capacidad de control.

La vida de desgaste y la vida de fatiga por rodadura del husillo a bolas pueden predecirse, lo que aumenta la fiabilidad operativa. El coeficiente de fricción en la superficie de contacto entre el husillo y la tuerca es de aproximadamente 0.1 a 0.2 para los husillos de deslizamiento, mientras que es de 0.002 a 0.004 para los husillos de bolas. Por lo tanto, la eficacia de transmisión es alta, superior al 90%.

Como las dimensiones y la precisión están estandarizadas internacionalmente y se producen en serie en fábricas especializadas, son fáciles de usar y rentables. Por otro lado, los husillos de bolas tienen la desventaja de ser vulnerables a los impactos. Como las piezas deslizantes están en contacto puntual, son propensos a dejar abolladuras y otras marcas cuando sufren un impacto. Además, la entrada de cuerpos extraños en las piezas deslizantes puede provocar fallos de funcionamiento o averías. Cuando se utiliza como eje de deslizamiento de una máquina herramienta, es necesario cubrirlo con una tapa, etc. para evitar que entren virutas.

2. Métodos de Fabricación de Husillos de Bolas

Los Husillos de bolas se clasifican en “de rodadura” y “de rectificado” en función del método de fabricación.

Husillos de Bolas Rodantes: En este método, una barra redonda se presiona contra una herramienta llamada matriz de laminación mientras gira para formar una ranura roscada por deformación plástica. Comparado con el rectificado, el grado de precisión tiende a ser menor.

Husillos de Bolas Rectificados: Este método utiliza una máquina herramienta llamada rectificadora de roscas para formar la ranura de la rosca por rectificado. Como el rectificado cilíndrico se realiza después del tratamiento térmico, la superficie es más lisa que la del laminado. Este método se utiliza cuando se requiere un control de máquina de alta precisión, como en los ejes de deslizamiento de pequeñas máquinas herramienta para instrumentos de precisión.

¿Qué son las Máquinas de Medición de Contornos?

Las máquinas de medición de contornos son dispositivos que trazan el contorno de un objeto y registran, analizan y miden con precisión su forma.

Entre las máquinas de medición de contornos, las que trazan directamente la superficie del objeto a medir con un palpador y registran con precisión el movimiento del palpador se denominan máquinas de medición por contacto. En cambio, las que trazan la superficie captando la luz reflejada de la superficie, por ejemplo con un láser, se denominan sin contacto.

Aunque las máquinas de medición de contornos sin contacto son relativamente fáciles de trabajar, su desventaja es que el estado de la luz reflejada varía mucho en función del material y las propiedades de la superficie del objeto. Por este motivo, se utilizan mucho las máquinas de tipo contacto, que no se ven afectadas por las condiciones.

Usos de las Máquinas de Medición de Contornos

Las máquinas de medición de contornos se utilizan principalmente para el desarrollo, la producción y el control de calidad de productos metalúrgicos. También pueden utilizarse para la medición automática en la línea de producción mediante la programación de una serie de operaciones de medición.

Tenga en cuenta que, debido al riesgo de rayar la superficie de una máquina de medición de contorno de tipo palpador, la inspección se realiza a menudo por muestreo para productos en los que la calidad del aspecto es importante. Dado que las máquinas de medición de contornos pueden medir con precisión formas y dimensiones en un paso fino, también pueden utilizarse para ingeniería inversa.

Principio de las Máquinas de Medición de Contornos

En esta sección se describe el principio de las máquinas de medición de contornos por contacto, ampliamente utilizadas. Estas consisten en un detector que se mueve horizontalmente y un palpador que se mueve hacia arriba y hacia abajo en un gran arco circular.

La forma del contorno puede trazarse trazando constantemente las coordenadas de la punta del palpador mediante una escala digital, con la coordenada X del movimiento horizontal y la coordenada Y de la posición vertical del palpador. Hay que tener en cuenta que el brazo al que está sujeto el palpador se mueve hacia arriba y hacia abajo en forma de arco.

Esto significa que la punta del palpador también sigue la forma del objeto de medición en un movimiento de arco circular. Por lo tanto, para trazar las coordenadas XY con precisión, debe compensarse el error en la dirección X causado por el movimiento de arco circular. Además, si la escala digital utilizada para medir el movimiento vertical del palpador sólo puede medir el movimiento lineal, se requiere un mecanismo para convertir el movimiento de arco circular en movimiento lineal.

El posicionamiento preciso es importante para los detectores, por lo que se utilizan husillos de bolas y motores paso a paso para este movimiento. En las máquinas de alta precisión, los componentes eléctricos, como la fuente de alimentación y la tarjeta de control, suelen estar separados en una caja externa para minimizar los efectos de la dilatación térmica.

Más Información sobre las Máquinas de Medición de Contornos

1. Ángulo de Seguimiento de las Máquinas de Medición de Contornos

Las máquinas de medición de contornos están equipadas con un palpador en el extremo. El palpador está montado verticalmente en el brazo y no puede medir en ángulo recto.

El ángulo en el que la máquina de medición de contorno puede medir se denomina ángulo de seguimiento, que se refiere a las direcciones ascendente y descendente respectivamente. El ángulo de seguimiento depende de la forma del palpador, que tiene sus propios límites en las direcciones ascendente y descendente.

Si el palpador tiene una forma cónica o simétrica, los ángulos de seguimiento ascendente y descendente son iguales. Sin embargo, si el palpador tiene una forma asimétrica, los ángulos de seguimiento en sentido ascendente y descendente cambian, por lo que hay que tener cuidado. El ángulo de seguimiento también depende de la velocidad de medición y de la fuerza de medición, y cuanto mayor sea la velocidad de medición, más difícil será seguir una pendiente pronunciada.

2. Inspección Diaria de las Máquinas de Medición de Contornos

Las máquinas de medición de contornos están sujetas a desgaste ya que la punta del palpador está en contacto con la superficie a medir. Aunque el desgaste sea mínimo, se ve afectado por la histéresis y otros cambios que se producen con el tiempo debido al uso repetido.

Por lo tanto, es necesario realizar inspecciones periódicas, pero un mantenimiento frecuente a gran escala no es práctico en términos de horas-hombre y costes. Por lo tanto, como inspección rutinaria, simplemente se corrigen las funciones importantes y los puntos relacionados con el rendimiento.

Las inspecciones diarias de las máquinas de medición de contornos comprueban y corrigen principalmente los tres puntos siguientes:

• Precisión de los Valores Medidos
  Las mediciones se realizan con respecto a un patrón de referencia calibrado, como un calibre de bloque, y se corrige cualquier discrepancia entre el valor calibrado y el valor medido real.
• Desgaste de la Punta del Palpador
  Al medir un paso valorado, por ejemplo, la punta del palpador se hunde en función de la cantidad de desgaste del palpador, lo que provoca una ligera discrepancia entre la forma real y la forma medida. En función de esta discrepancia, se calcula y compensa la cantidad de desgaste.
• Equivalencia entre Mediciones Cuesta Arriba y Cuesta Abajo
  Mida geometrías simétricas, como galgas de espiga o bolas de acero de precisión, y corrija la distorsión entre los lados izquierdo y derecho de la geometría medida para que sean equivalentes.

En la mayoría de los casos, el software calcula automáticamente ambas correcciones a partir de los valores medidos, por lo que es importante gestionar el uso del sistema para no olvidarse de las inspecciones diarias. Además, si se desea adquirir y mantener las normas de la industria del automóvil y de gestión de la calidad, como IATF 16949 e ISO 9001, también se deben realizar periódicamente trabajos de calibración trazables.

¿Qué son las Soldadoras de Alta Frecuencia?

Las soldadoras de alta frecuencia son un dispositivo para soldar con calentamiento dieléctrico de alta frecuencia.

Se aplica a termoplásticos como el cloruro de vinilo y el nailon. La soldadura con soldadoras de alta frecuencia se denomina soldadura por puntos, y se caracteriza por una mayor resistencia de la soldadura y un acabado más bonito que otros métodos de soldadura con calentamiento externo.

En comparación con el calentamiento por microondas, las soldadoras de alta frecuencia pueden realizar un calentamiento parcial y profundo porque el calentamiento se realiza entre un par de placas de electrodos.

Usos de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Las soldadoras de alta frecuencia se utilizan para unir chapas. Los usos específicos de las soldadoras de alta frecuencia incluyen lo siguiente:

• Tiendas de campaña y chalecos salvavidas
• Estuches de tarjetas de visita y cubiertas de libros
• Bolsos de piel artificial
• Envases exteriores para condimentos y pasta de dientes

Los materiales que pueden utilizarse con HF WELDA son limitados debido a su principio. Sin embargo, se utiliza para productos que requieren estética, ya que no hay costuras ni márgenes de costura y las zonas pegadas tienen un acabado muy bonito.

Además, la gran resistencia y la calidad uniforme que se consigue la hacen ideal para la fabricación de productos que no pueden coserse para garantizar la estanqueidad y la impermeabilidad, como las tiendas de campaña.

Principio de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Las soldadoras de alta frecuencia generan calor mediante calentamiento dieléctrico. El calentamiento dieléctrico es un método de calentamiento de materiales dieléctricos en el que se aplica una tensión de alta frecuencia para agitar las moléculas y generar calor por fricción.

El rasgo característico de este método es que el calor por fricción se genera en el interior de las moléculas, por lo que el material puede calentarse uniformemente desde el interior. Sin embargo, debido al principio anterior, este método de calentamiento sólo puede aplicarse a materiales dieléctricos como el cloruro de vinilo y el polietileno.

Las frecuencias de tensión utilizadas en las soldadoras de alta frecuencia se encuentran en la gama de frecuencias de 3 MHz de onda corta a 30 GHz de onda centimétrica.

El material alcanza una temperatura de 120-130°C en pocos segundos y entra en una fase semilíquida. Cuando se deja de calentar en este estado y el material se enfría bajo presión, los materiales se mezclan y se adhieren entre sí.

Más Información sobre la Soldadora de Alta Frecuencia

1. Soldadoras de Alta Frecuencia

La mayor característica del proceso de soldadura de alta frecuencia es que no se aplica calor externamente, por lo que no se producen defectos de aspecto causados por el chamuscado o el encordado de la resina fundida.

Otra ventaja es que la zona a soldar se intercala entre los moldes que actúan como electrodos y se realiza un calentamiento dieléctrico local, por lo que no se produce deformación ni decoloración de la zona circundante.

Durante el proceso de soldadura no se emiten humos ni componentes nocivos del CV. Por lo tanto, es posible un procesamiento seguro y respetuoso con el medio ambiente.

2. Materiales a Soldar con Soldadoras de Alta Frecuencia

Los principales materiales utilizados para el procesamiento con soldadoras de alta frecuencia son los siguientes:

• PVC (Cloruro de Vinilo)
  Se utiliza como material para láminas de vinilo y cuero artificial. Es el material más utilizado en la soldadura por alta frecuencia, ya que es blando y fácil de procesar térmicamente.
• TPU (Poliuretano Termoplástico)
  Muy utilizado para aplicaciones elásticas como mangueras y neumáticos de carritos. En las maletas blandas para smartphones, el parachoques del cuerpo principal y la cubierta se sueldan mediante soldadura de alta frecuencia.
• POF (Poliolefina)
  El polietileno y el polipropileno pertenecen a la familia de las poliolefinas. Se forman en bolsas mediante soldadura de alta frecuencia y se utilizan para condimentos como mayonesa y estuches para tubos de dentífrico.

3. Frecuencia de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Es necesario seleccionar la potencia y frecuencia a aplicar en función del espesor y material del objeto a procesar. Por lo general, se utilizan campos magnéticos de alta frecuencia de unos 40 MHz a 200 MHz para láminas de plástico como el vinilo y de 10 MHz a 50 MHz para soldar plásticos termoestables.

Además, 2,45 GHz, que se utiliza en los magnetrones de los hornos microondas, es otra banda de frecuencias muy utilizada en soldadoras de alta frecuencia y transmisores de alta frecuencia para calefacción.

4. Precio de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Las soldadoras de alta frecuencia suelen instalarse sobre soportes resistentes u otros equipos. Por lo tanto, suelen ser aparatos de gran tamaño y se utilizan sobre todo en aplicaciones industriales. El rango de precios varía mucho en función del tamaño y la capacidad de salida, con productos más pequeños a veces disponibles por tan sólo 1000 dólares. Los equipos para grandes planchas, como las planchas azules y las planchas para tiendas, pueden llegar a costar entre 50,000 y 100,000 dólares.

¿Qué son los Hornos de Vacío?

Unos hornos de vacío son un horno capaz de procesar tratamientos térmicos al vacío. Como el objeto se calienta al vacío dentro del horno, la superficie del objeto puede procesarse sin oxidarla. Se evita la descarburación y se puede mantener el brillo del acero inoxidable y otros materiales tras el tratamiento térmico.

La elevada limpieza de la superficie también permite procesar uniones limpias de distintos metales. Una característica clave del proceso es que se puede reducir la distorsión gracias al proceso de enfriamiento gradual desde el calentamiento hasta el enfriamiento.

Este método de tratamiento emite menos dióxido de carbono y reduce las variaciones de dimensiones y dureza. En algunos casos, el tratamiento térmico se lleva a cabo en un horno de Vacío por el que circula gas nitrógeno.

Usos de los Hornos de Vacío

Los hornos de vacío se utilizan principalmente para procesar metales y semiconductores. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los hornos de vacío.

• Temple, revenido y sinterización de metales
• Soldadura de evaporadores, etc.
• Recocido

Los siguientes son también ejemplos de productos fabricados en hornos de vacío.

• Aceros de alta calidad para herramientas de metal duro
• Materiales para productos electrónicos como imanes y condensadores
• Piezas de automóviles y maquinaria industrial

Los metales con requisitos funcionales especiales se fabrican en hornos de vacío. Los metales tratados en hornos de vacío se caracterizan por una alta luminosidad, y se puede reducir la oxidación superficial y las impurezas.

Aunque los hornos de vacío tienen muchas ventajas, también tienen la desventaja de los altos costes de mantenimiento e instalación inicial.

Principio de los Hornos de Vacío

Los hornos de vacío utilizan una combinación de bombas rotativas de aceite y bombas turbomoleculares para extraer el aire del interior del horno y mantener un alto vacío. El calentamiento en ausencia de oxígeno en un alto vacío evita la oxidación.

1. Material del Recipiente

Los hornos se fabrican generalmente de acero inoxidable como material del recipiente; pueden calentarse entre 1.000 °C y 2.300 °C y se calientan mediante calentadores metálicos como el tungsteno, el molibdeno o el carburo de silicio.

También existen hornos más pequeños en los que el objeto se calienta en un horno tubular de alúmina o vidrio de cuarzo. El hilo de kanthal se utiliza como material calefactor y puede calentarse a temperaturas comprendidas entre 700 °C y 1.600 °C.

2. Método de Enfriamiento

Los métodos de enfriamiento incluyen el enfriamiento natural, el enfriamiento por gas y el enfriamiento por aceite. Para altas temperaturas, también se utiliza la refrigeración por agua con un recipiente de doble capa. Las altas temperaturas se miden externamente con un termómetro de radiación.

En los hornos de vacío estándar, el calentamiento y el enfriamiento se llevan a cabo en la misma cámara, pero en los últimos años se han introducido cámaras separadas para mejorar la eficiencia del trabajo.

Estructura de los Hornos de Vacío

Los hornos de vacío realizan el tratamiento térmico de las piezas mediante tres procesos: transporte, calentamiento y enfriamiento. Según el tipo y la finalidad de las piezas tratadas térmicamente, se clasifican a grandes rasgos en dos tipos de estructura: de una cámara y de varias cámaras.

1. Hornos de Vacío de una Cámara

En el tipo de horno de vacío de una cámara, la pieza es transportada y colocada en el horno por el operario y calentada y enfriada en una sola cámara. Como los procesos de calentamiento y enfriamiento se llevan a cabo en la misma cámara, el horno debe soportar rápidas diferencias de temperatura. Para el calentador y los componentes estructurales se utilizan componentes de acero inoxidable y carbono resistentes al calor.

Gracias a su estructura sencilla, están disponibles en una amplia gama de tamaños, desde pequeños a grandes. Para la refrigeración, se utiliza refrigeración natural o refrigeración por gas inerte con nitrógeno, etc., para evitar la contaminación del interior del horno y del producto tratado térmicamente. La estructura de salida del gas refrigerante y el ventilador de agitación garantizan una refrigeración uniforme y sin contaminación.

Por lo tanto, es adecuado para procesar productos sensibles a la contaminación o deformación de la superficie. Por otro lado, la desventaja es la baja productividad, ya que el siguiente producto a tratar térmicamente no puede cargarse hasta que se haya completado el tratamiento anterior.

2. Hornos de Vacío Multicámara

Un horno de vacío multicámara es un horno de vacío con una estructura en la que los procesos de transporte, calentamiento y enfriamiento se llevan a cabo en dos o más cámaras. Básicamente, el calentamiento y el enfriamiento se completan automáticamente según los ajustes una vez que el producto se introduce en la cámara de transporte. Es posible controlar la temperatura en cada zona o configurar varias cámaras de calentamiento de lotes pequeños con tiempos de procesamiento escalonados.

Estas innovaciones pueden mejorar la productividad, que es una característica de este sistema. Al hacer de la refrigeración una cámara separada, se pueden seleccionar refrigerantes líquidos con gran capacidad de refrigeración, como el aceite. Como la cámara de refrigeración no se calienta, se puede mantener una alta capacidad de refrigeración.

Incluso los materiales metálicos con baja templabilidad y sensibles a las velocidades de enfriamiento pueden funcionar bien. Por otro lado, es necesaria una limpieza tras el tratamiento térmico debido a la contaminación del material tratado por el refrigerante. También existe el riesgo de distorsión y agrietamiento debido a la alta velocidad de enfriamiento.

Más Información sobre los Hornos de Vacío

Componentes de Carbono en Hornos de Vacío

Los componentes de carbono, como el grafito de carbono o el compuesto C/C, se utilizan en los hornos de vacío. Se utilizan en elementos calefactores, materiales estructurales y plantillas de tratamiento térmico.

Los componentes de carbono son muy resistentes al calor y pueden soportar temperaturas de hasta 3.000°C. Se caracterizan por su poco peso, su bajo coeficiente de dilatación térmica, su escasa deformación por fatiga térmica y su baja capacidad calorífica.

El peso ligero permite aumentar la capacidad de carga y reducir las cargas de preparación de los productos tratados térmicamente. La baja resistencia a la deformación también reduce los costes de funcionamiento. La baja capacidad calorífica y el elevado ahorro de energía tienen la ventaja de aumentar la productividad.

Sin embargo, una desventaja es que el carbono se volatiliza durante el calentamiento, lo que provoca la contaminación del horno y de las piezas a tratar térmicamente. Además, el sistema de refrigeración se limita únicamente a la refrigeración por gas.

¿Qué son las Cargas Electrónicas?

Las cargas electrónicas son dispositivos que se conectan a un dispositivo bajo prueba y funciona como una resistencia de carga.

En el pasado, se conectaba una resistencia al dispositivo sometido a prueba y se utilizaba como carga, pero había que cambiar la resistencia cada vez que se modificaba el valor de resistencia. La ventaja de las cargas electrónicas es que el tamaño de la carga puede ajustarse a voluntad.

También se puede utilizar un controlador externo para cambiar la configuración de la carga a alta velocidad. Además, existen funciones como el modo de corriente constante, que permite que fluya una corriente constante desde el dispositivo bajo prueba, y el modo de tensión constante, que mantiene la tensión de salida del dispositivo bajo prueba a un nivel constante, lo que la hace adecuada para una amplia gama de mediciones y pruebas.

Usos de las Cargas Electrónicas

Las cargas electrónicas se utilizan para pruebas de evaluación del rendimiento e inspecciones de productos de circuitos electrónicos, fuentes de alimentación y baterías. En concreto, son posibles las siguientes aplicaciones

• Capacidad de accionamiento de cargas en circuitos electrónicos
• Pruebas de características de carga de fuentes de alimentación
• Pruebas de carga/descarga de baterías

Dado que la carga puede controlarse mediante un controlador externo, también puede utilizarse para automatizar ensayos, por ejemplo, modificando las condiciones de carga en función de la finalidad.

Funciones de las Cargas Electrónicas

Las cargas electrónicas llevan incorporados amplificadores compuestos por transistores bipolares, FETs, etc., que controlan la corriente absorbida en ellas (corriente de carga). A continuación se describen las funciones características.

1. Método de Consumo/Conversión de Potencia

El método de consumo/conversión de potencia depende del tipo de cargas electrónicas.

Cargas Electrónicas de Tipo Conversión Térmica
La potencia consumida en las cargas electrónicas es convertida en calor por los elementos semiconductores que componen el amplificador. Se trata aparentemente del mismo efecto que cuando la corriente fluye a través de una resistencia, pero los elementos semiconductores generan calor, por lo que se requiere un mecanismo de disipación térmica.

Cargas Electrónicas con Regeneración de Potencia
La potencia que entra en una carga electrónica es convertida en corriente alterna por un inversor. La corriente convertida se devuelve a la red de distribución, por lo que el consumo de energía es bajo y la disipación de calor es relativamente sencilla. Sin embargo, como la energía eléctrica regenerada se devuelve a la red eléctrica, está limitada a entornos en los que es posible el funcionamiento conectado a la red.

2. Modos de Funcionamiento de las Cargas Electrónicas

Las cargas electrónicas suelen estar disponibles en los cuatro modos siguientes, el más adecuado de los cuales se selecciona en función de la finalidad de la prueba

Modo de Corriente Constante
En este modo, las cargas electrónicas funcionan con un flujo de corriente constante establecido, independientemente de la tensión de entrada de la carga. Las cargas electrónicas están adaptadas para que la corriente de carga permanezca constante incluso cuando la tensión de salida del dispositivo bajo prueba fluctúa.

Modo de Resistencia Constante
En este modo, el valor de resistencia ajustado se mantiene constante como una resistencia fija. Se caracteriza por el hecho de que el valor de resistencia ajustado se mantiene excepto durante el periodo transitorio inmediatamente posterior al encendido. Como la corriente de carga varía linealmente con la tensión de entrada, se utiliza para pruebas de capacidad de pilas y baterías, pruebas de puesta en marcha de equipos electrónicos, etc.

Modo de Tensión Constante
Este modo mantiene la tensión de salida del dispositivo bajo prueba en un valor constante. Si la tensión de salida del dispositivo bajo prueba fluctúa, las cargas electrónicas cambian la corriente de carga para mantener una tensión de salida constante. Como resultado, la tensión de salida del dispositivo bajo prueba permanece constante, aunque la corriente de carga fluctúe.

Suelen utilizarse para probar pilas de combustible, cargadores de baterías, etc. En las pruebas de cargadores de baterías, también se pueden reproducir y probar comportamientos complejos de la tensión de la batería con cargas electrónicas.

Modo de Potencia Constante
En este modo, las cargas electrónicas trabajan para consumir una cantidad determinada de energía. En primer lugar, se mide la tensión del dispositivo sometido a prueba, se calcula el valor de la corriente a partir de esta tensión y del valor de potencia fijado, y se extrae la corriente.

Cómo seleccionar las Cargas Electrónicas

En el desarrollo y la producción de fuentes de alimentación, como fuentes de alimentación y baterías, las cargas electrónicas son esenciales a la hora de probar el rendimiento de cada dispositivo. A la hora de seleccionar un dispositivo de cargas electrónicas, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos.

1. Capacidad de Potencia y Tensión Soportada

Si el dispositivo sometido a prueba es una fuente de alimentación, en principio debe tener una capacidad de potencia que cubra su potencia máxima de salida. También es esencial que la especificación de la tensión soportada sea superior a la tensión que puede aplicarse realmente. 

2. Tensiones Mínimas que pueden soportar los Dispositivos de Cargas Electrónicas

Por lo general, las cargas electrónicas son difíciles de utilizar en la gama de tensiones más bajas y la tensión mínima que puede soportar una carga electrónica se denomina tensión mínima de funcionamiento. Como ya se ha mencionado, las cargas electrónicas controlan la corriente que circula por un amplificador formado por transistores bipolares o FET. Por lo tanto, si la tensión es inferior a la tensión a la que funciona ese amplificador, la carga electrónica no funcionará correctamente.

En consecuencia, la corriente no puede ser absorbida a una tensión inferior a una tensión determinada. En otras palabras, si la tensión en ambos extremos de la carga electrónica es inferior a la tensión mínima de funcionamiento, ésta no funcionará.

3. Temperatura Ambiente y Tiempo

Para las cargas electrónicas, se debe prestar atención a las especificaciones de la temperatura ambiente que garantizan la carga máxima. En particular, debe tenerse en cuenta que las cargas electrónicas convertidas térmicamente están restringidas para su uso a altas temperaturas, ya que la temperatura ambiente aumenta debido a su propia generación de calor.

Además, el tiempo durante el que se puede mantener la carga máxima puede ser limitado, por lo que es necesario comprobar previamente las descripciones del catálogo o la hoja de especificaciones.

¿Qué son unos Paneles de Control?

Los paneles de control son una caja en la que se concentran los equipos eléctricos para controlar las líneas de producción industrial y la maquinaria.

Suelen fabricarse en forma de caja metálica robusta y se recubre al horno o con pintura en polvo para evitar el óxido, la corrosión y los daños causados por la sal.

Usos de los Paneles de Control

Los paneles de control se utilizan en todos los aspectos de la industria. Las aplicaciones de los paneles de control son las siguientes:

• Para controlar el funcionamiento de bombas para el drenaje de fábricas
• Para el funcionamiento y control de bombas de suministro de agua
• Para el control y funcionamiento de equipos de transferencia de productos
• Para el funcionamiento y control de ascensores
• Para el funcionamiento y la operación de equipos de procesamiento de productos.

Los paneles de control se utilizan para controlar las líneas de producción y la maquinaria. Los paneles de control son un conjunto completo de equipos de control de máquinas alojados en un armario de control con el fin de protegerlos del entorno exterior.

En la vida cotidiana, se pueden ver en las calles paneles de control para el control de equipos de infraestructura, como bombas de agua y de aguas residuales.

Principio de los Paneles de Control

Los paneles de control se componen de un armario de control, unidades de protección y accionamiento y mandos.

1. Paneles de Control

Los paneles de control son la caja exterior del panel de control. Está hecho principalmente de acero y equipado con una puerta con asa en la parte delantera. Tiene un terminal de tierra fijado en la parte inferior y está conectado al polo de tierra mediante un cable. La puerta del panel también puede estar equipada con luces indicadoras y medidores de visualización para indicar el estado de la maquinaria y el equipo que se va a controlar.

2. Equipos de Protección y Accionamiento

Los dispositivos de protección y accionamiento son los componentes de potencia que hacen funcionar la maquinaria eléctrica. Los disyuntores y los relés diferenciales son dispositivos de protección que dan la alarma o desconectan de forma segura en caso de cortocircuito o fallo a tierra en un circuito eléctrico. Los interruptores electromagnéticos, los inversores y los servo amplificadores son dispositivos de accionamiento que suministran energía a las máquinas eléctricas y las accionan.

3. Dispositivos de Control

Los dispositivos de control son componentes de instrumentación que controlan máquinas eléctricas y otros equipos. Los secuenciadores y los relés entran en esta categoría. A partir de la información procedente de la instrumentación, se dan órdenes a las unidades de accionamiento para controlar la maquinaria y los equipos.

Más Información sobre los Paneles de Control

1. Diferencias entre Paneles de Control, y Paneles de Distribución 

Los paneles de control, los paneles de distribución y los paneles de distribución de energía se utilizan en el mismo recinto pero con fines diferentes. Sin embargo, cada uno de ellos utiliza dispositivos de protección, como disyuntores, para evitar que los accidentes por cortocircuito se propaguen a niveles superiores.

• Paneles de Distribución
  Dispositivo utilizado para reducir y distribuir la energía suministrada por las compañías eléctricas. Las celdas son un ejemplo. Es un dispositivo que ramifica aún más la energía recibida del cuadro de distribución y la distribuye a cada aparato. Las cajas llenas de disyuntores de los hogares normales corresponden a los cuadros de distribución. Los paneles de control también reciben energía del cuadro de distribución.
• Paneles de Control
  Los paneles de control es un dispositivo que distribuye la energía recibida del cuadro de distribución a equipos industriales como motores, etc. Controla el funcionamiento de maquinaria y equipos a la vez que supervisa el estado de funcionamiento con PLC y otros equipos de control.

2. Diseño de los Paneles de Control

El diseño de paneles de control requiere experiencia en el manejo de equipos eléctricos. En la mayoría de los paneles de control de equipos de baja tensión, el disyuntor principal, que es el tronco principal, se coloca en la esquina superior izquierda, y los componentes relacionados con la instrumentación se colocan hacia la esquina inferior derecha. Sin embargo, los equipos que generan ruido, como los inversores y los amplificadores de motores paso a paso, deben mantenerse lo más alejados posible del cableado de la señal de control. De este modo se evitan averías en los equipos debidas al ruido.

El equipo que será la carga del panel de control se identifica de antemano y el número de piezas se determina en consecuencia. En función del número de piezas, éstas se disponen de forma que no se produzcan tensiones al ser ensambladas por una persona. El diseño de la disposición de las piezas garantiza que haya un espacio lo suficientemente ancho para que entren los dedos de una persona como espacio de mantenimiento.

El cableado del panel se organiza y almacena mediante conductos de caché. El índice de ocupación del cableado en el conducto se determina de antemano y la anchura del conducto se aumenta o disminuye para que no se supere el índice de ocupación. En la parte inferior de los paneles de control hay bloques de terminales externos. Estos terminales se utilizan para conectar el cableado tendido e introducido desde el exterior al cableado del interior del panel. Los bloques de terminales conectan el cableado externo e interno con pernos o tornillos. Si se utilizan pernos grandes para conectar el cableado externo, deben marcarse con una marca de acoplamiento para poder comprobar sin contacto cualquier holgura.

Los fabricantes de cajas de armarios venden paneles de control estandarizados y pueden resultar económicos si se utilizan productos estandarizados. Si se diseña un panel de control con dimensiones especiales, hay que fabricarlo mediante chapistería, lo que puede resultar más caro de lo esperado.

¿Qué son los Microscopios?

Los microscopios son instrumentos para aumentar y observar objetos diminutos invisibles a simple vista mediante un ocular y una lente objetivo.

Algunos microscopios utilizan fluorescencia o láser como fuente de luz, pero en general emplean luz visible.

El aumento puede variar desde varias veces hasta 1.500 veces. Existen diferentes tipos de microscopios biológicos y microscopios metalúrgicos en función del objeto a observar, y se utilizan en función de la transmisividad de la luz de la muestra objetivo.

Las muestras biológicas y metalúrgicas que transmiten luz se observan mediante luz transmitida, mientras que las muestras metálicas que no la transmiten se observan mediante luz reflejada. Por este motivo, la fuente de luz, el objetivo y la disposición de la muestra son diferentes para los microscopios biológicos y metalúrgicos.

Usos de los Microscopios

Los microscopios se utilizan ampliamente en diversos campos, como la biología, la medicina, la alimentación, los semiconductores y la educación, porque utilizan luz visible como fuente luminosa y pueden ser observados directamente por el ojo humano sin conversión de la luz, tienen una estructura sencilla y son relativamente baratos.

Concretamente, se utilizan en diversas pruebas, como análisis de sangre, pruebas microbiológicas, pruebas de polvo y pruebas de circuitos integrados, así como en aplicaciones de investigación y desarrollo en estos campos.

Principios de los Microscopios 

El principio de un microscopio es sencillo: se proyecta luz sobre el objeto que se desea observar y la luz transmitida o reflejada que atraviesa el objeto es aumentada por la lente objetivo.

El observador ve una imagen imaginaria de la luz (imagen) del objeto ampliada por la lente del objetivo y ampliada aún más por el ocular, y la potencia de aumento del microscopio se expresa como el producto de la potencia de aumento de la lente del objetivo y la lente del ocular multiplicadas entre sí. Cuanto mayor sea el aumento, más se podrá ampliar un objeto pequeño para su observación.

Los microscopios pueden dividirse a grandes rasgos en dos tipos según el método de iluminación: microscopios de transmisión y microscopios de reflexión. Los de transmisión se utilizan para objetos que transmiten la luz, como células, bacterias y otras muestras biológicas, mientras que los de reflexión se utilizan para objetos que no la transmiten, como metales y semiconductores. También se clasifican en función de la dirección en la que se observa la muestra: el tipo vertical tiene la lente del objetivo situada por encima de la muestra y el tipo invertido tiene la lente del objetivo situada por debajo de la muestra. En particular, el tipo invertido se utiliza para muestras cultivadas en una placa de Petri, ya que es necesario mirar la muestra desde abajo. La figura muestra una vista general del microscopio de transmisión vertical más popular.

El aumento óptico de los microscopios viene determinado por el aumento de la lente objetivo y del ocular. Además del aumento, la resolución y el contraste también son factores importantes en los microscopios.

La resolución se refiere a la distancia mínima (δ) a la que dos puntos diferentes pueden identificarse como dos puntos y es un indicador del grado de detalle que puede identificarse. En microscopía, la resolución viene determinada por la apertura numérica de la lente objetivo (NA) y la longitud de onda de la luz (λ) y se expresa mediante la siguiente ecuación

δ = kλ/NA (k es una constante)

La apertura numérica NA se calcula como n x sinθ, donde n es el índice de refracción entre la lente objetivo y el medio y θ es el ángulo máximo del rayo de luz que incide en la lente objetivo con respecto al eje óptico.

A continuación se explica el contraste.

Las muestras biológicas, por ejemplo, suelen ser transparentes, y si se observa la muestra tal cual, puede que no sea posible reconocer la estructura porque es transparente. En tales casos, es necesario ajustar las condiciones de observación tiñendo la muestra con un colorante o enfocando la luz. La tinción y el ajuste de la luz añaden contraste a la imagen y facilitan la observación del objeto.

En los últimos años, además de la tinción y el ajuste del diafragma, se han establecido métodos de observación que utilizan la dispersión de la luz, la difracción y la fluorescencia bajo nombres como contraste de fase e interferencia diferencial. También existen microscopios especializados en estos métodos de observación, que entre los microscopios se denominan microscopios de contraste de fase o microscopios de interferencia diferencial. Cuando se tiñen células, por ejemplo, éstas están muertas, pero la microscopía de contraste de fase y la microscopía de interferencia diferencial permiten observar células vivas.

Más Información sobre los Microscopios

1. Diferencia entre la Observación de Campo Claro y de Campo Oscuro en Microscopios

Al realizar observaciones con un microscopio, la forma en que la luz incide sobre el objeto cambia la forma en que se ve. Existen tres métodos básicos de observación: la observación en campo claro, la observación en campo oscuro y la observación bajo iluminación oblicua.

El método de observación de campo claro es el más básico y consiste en iluminar el objeto con luz y observar la luz transmitida. Se utiliza principalmente para observar muestras teñidas.

El método de observación de campo oscuro, por otro lado, ilumina el objeto directamente desde abajo y lo observa utilizando luz dispersa o reflejada. Este método se utiliza principalmente para observar objetos transparentes incoloros y objetos pequeños.

El requisito básico para la observación de campo claro es teñir el objeto, pero si el objeto es un organismo vivo, existe la preocupación de que la tinción pueda matarlo o dañar su función, por lo que en este caso se utiliza el método de campo oscuro sin tinción.

La observación con iluminación oblicua es intermedia entre estos dos métodos de observación. Al iluminar el objeto desde un ángulo oblicuo, es posible obtener una vista intermedia entre los métodos de observación de campo claro y de campo oscuro.

2. Objetivos de Inmersión en los Microscopios

La resolución de un microscopio es inversamente proporcional al número de aperturas, por lo que se puede conseguir una menor resolución aumentando el número de aperturas. El número de aberturas es proporcional al índice de refracción entre la lente del objetivo y el medio, y el objetivo de inmersión utiliza esta característica para obtener una mejor resolución rellenando el espacio entre la muestra y la lente del objetivo con un líquido de alto índice de refracción. El líquido utilizado depende del objeto a observar.

Los objetivos que utilizan aceite como líquido se denominan “objetivos de inmersión en aceite”. El aceite tiene un índice de refracción más alto que el agua y, por lo tanto, tiene un mejor efecto de resolución. Sin embargo, al observar un objeto con grosor o un espacio entre la muestra y el cubreobjetos, la imagen formada por el microscopio se verá borrosa debido a la aberración esférica causada por la lente objetivo a causa de la diferencia de índice de refracción entre el objeto y el cubreobjetos.

Por otro lado, una lente objetivo que utiliza agua como líquido se denomina “lente objetivo de inmersión en agua”. Las lentes objetivo de inmersión en agua están diseñadas para producir la misma imagen independientemente del grosor del objeto. Cuando se observan objetos finos, la lente de objetivo de inmersión en aceite proporciona una imagen más brillante y clara, pero cuando se observan objetos más gruesos, la lente de objetivo de inmersión en agua ofrece un mejor rendimiento.

¿Qué son los Sensores CMOS?

Los sensores CMOS son sensores de imagen utilizados en cámaras digitales y otros equipos fotográficos. La luz recibida por cada uno de los fotodetectores se convierte en carga eléctrica, que se extrae en forma de tensión o corriente en función de la intensidad de la luz a través de un circuito de amplificación formado por sensores CMOS.

En el pasado, los sensores CCD eran el pilar de los sensores de imagen, caracterizados por una estructura en la que la carga es transferida por el CCD y convertida en tensión a través de un amplificador de difusión flotante (FDA).

Los Sensores CCD tienen ventajas sobre los sensores CMOS en cuanto a sensibilidad, relación señal/ruido y baja corriente oscura, pero presentan desventajas en cuanto a complejas configuraciones de la fuente de alimentación, manchas inevitables, procesos de fabricación especializados y la imposibilidad de utilizar equipos de producción LSI CMOS generales. Recientemente, los sensores CMOS se han convertido en el pilar de los sensores de imagen gracias a los avances en los métodos para reducir los efectos de la corriente oscura y mejorar la relación señal/ruido en los sensores CMOS.

Usos de los Sensores CMOS

Los sensores CMOS se han utilizado anteriormente en cámaras montadas en teléfonos inteligentes y tabletas porque son baratos de fabricar. Por otro lado, los sensores CCD de bajo ruido se utilizaban principalmente en cámaras réflex de objetivo único y videocámaras, donde se requiere una alta calidad de imagen.

Sin embargo, a medida que evolucionaron los métodos de reducción de ruido para los sensores CCD, desaparecieron las manchas y el blooming que habían sido un problema con los sensores CCD, y el sensor CCD fue sustituido gradualmente por el sensor CMOS, que ahora se utiliza como sensor de imagen en todo tipo de equipos fotográficos. Los sensores CMOS se utilizan actualmente como sensor de imagen en todo tipo de equipos fotográficos.

Principio de los Sensores CMOS

La función básica de un sensor de imagen es almacenar y transferir la carga eléctrica generada por los elementos receptores de luz dispuestos en gran número en su superficie, convertirla en un voltaje o corriente eléctrica y emitirla. En este sentido, los sensores CCD y CMOS comparten la misma función.

La principal diferencia entre ambos radica en el mecanismo de transferencia de carga: un sensor CCD tiene una rejilla de fotodiodos como elementos receptores de luz, y la carga puede almacenarse temporalmente en la región de tipo N de estos fotodiodos.

Se instala un CCD vertical adyacente a estos fotodiodos, y toda la carga acumulada por cada fotodiodo en un momento dado se transfiere simultáneamente al CCD vertical. Las cargas se transfieren secuencialmente y se entregan al CCD horizontal.

El CCD horizontal transfiere secuencialmente la carga transferida desde el CCD vertical a la FDA, que emite un voltaje correspondiente a la cantidad de carga, proporcionando así una salida de voltaje correspondiente a la intensidad de la luz que irradia los fotodiodos. Como se ha descrito anteriormente, en un sensor CCD, la cantidad de carga de todos los fotodiodos se emite secuencialmente.

Por otra parte, los sensores CMOS están equipados con un fotodiodo como cada elemento receptor de luz, un amplificador para amplificar la salida y un elemento de conmutación para conectar la salida del amplificador a la línea de señal, de modo que la recepción de luz, la conversión, la amplificación y la salida se llevan a cabo para cada fotodiodo.

A partir de esta configuración, los sensores CMOS pueden especificar fotodiodos individuales combinando señales de barrido horizontal y vertical, y extraer la tensión o corriente correspondiente a la cantidad de carga. Así, se puede seleccionar cualquier fotodiodo y leer su señal.

Debido a estas diferencias estructurales, los sensores CMOS tienen la ventaja de que la lectura a alta velocidad es posible limitando la señal al área requerida, etc. y que no se genera ruido de transferencia CCD. Además, en los sensores CCD es inevitable que se produzcan manchas causadas por los componentes de ruido que fluyen hacia el CCD, pero esto no ocurre con los sensores CMOS.

Estructura de los Sensores CMOS

Los sensores CMOS combinan fotodiodos, que son elementos receptores de luz, con amplificadores y elementos de conmutación, e integran muchos más. El proceso de fabricación de los fotodiodos es especial y diferente al de los transistores, pero los demás componentes son idénticos a los de las LSI CMOS, por lo que se pueden utilizar equipos de fabricación CMOS, lo que supone una ventaja con respecto a los CCD.

También están surgiendo novedades en cuanto a la disposición de los fotodiodos. Se trata de una estructura conocida como de tipo retroiluminado, en la que el fotodiodo se coloca en la parte trasera del dispositivo, mientras que los circuitos, como los amplificadores y los elementos de conmutación, se forman en la parte delantera. El fotodiodo y los circuitos se conectan mediante cableado interno. Aunque el proceso de fabricación es más complejo, los fotodiodos pueden colocarse sin huecos, lo que mejora especialmente la eficacia de la captación de luz.

Los circuitos de los sensores CMOS funcionan con una única fuente de alimentación, por lo que básicamente sólo se necesita una única fuente de alimentación de unos 3,3 V, mientras que los sensores CCD requieren que se suministren múltiples tensiones al CCD, que es la vía de transferencia, lo que hace que la configuración de la fuente de alimentación sea más compleja. Sensores CMOS tienen una ventaja en términos de consumo de energía.

Otros datos sobre los Sensores CMOS

1. Cuota de Mercado de los Sensores CMOS

Sony tenía una cuota de mercado dominante cuando los sensores CCD estaban en su apogeo, pero ahora que los sensores CMOS se han convertido en el pilar y su mayor aplicación se ha desplazado a los teléfonos inteligentes, la cuota de mercado de Sony está disminuyendo gradualmente. En 2021, la cuota de mercado de Sony en términos de valor será del 45%, Samsung en segundo lugar con un 26% y OmniVision en tercer lugar con un 11%.

2. Tamaño de los Sensores CMOS

Los sensores CMOS están disponibles en una amplia gama de tamaños, desde grandes a pequeños.
Tomando como ejemplo los sensores CMOS de Canon, existen seis tamaños diferentes de sensores de imagen.

• 35 mm tamaño completo (aprox. 36 mm x 24 mm)
• Tamaño APS-H (aprox. 29 mm x 19 mm)
• Tamaño APS-C (aprox. 22 mm x 15 mm)
  Sin embargo, no se venden al público en general y se limitan al uso para sus propias cámaras.
• 1 pulgada
• 2/3 pulgadas
• 1/1,8 pulgadas

En general, para un mismo número de píxeles, cuanto mayor es el tamaño del sensor, mejor es la calidad de la imagen. Además, cuanto mayor sea la apertura, mejor será la sensibilidad.

¿Qué son los Relés Reed?

Un relé reed (en inglés: reed relay) es un interruptor electromagnético que se activa aplicando corriente a una bobina de accionamiento.

Este consiste en una combinación de bobinas electromagnéticas alrededor de uno o más interruptores reed y un pequeño relé que se abre y se cierra por fuerza electromagnética. El campo magnético generado en la bobina acciona mecánicamente los contactos, de modo que, en comparación con los interruptores semiconductores, hay muy poca fuga de corriente cuando el interruptor no está en funcionamiento.

Independientes en los lados de entrada y salida y sin polaridad, esto ayuda a reducir los errores durante la instalación, por ejemplo. También tienen las ventajas de una alta resistencia a la presión, un elevado aislamiento, estanqueidad al polvo y resistencia a los efectos de gases externos.

Aplicaciones de los Relés Reed

Los relés reed se utilizan en una gran variedad de equipos eléctricos. Aunque los relés semiconductores son actualmente el principal tipo de relé, a menudo se utilizan en aplicaciones en las que los relés semiconductores no son adecuados para su uso.

Los entornos adecuados para el uso de relés reed incluyen:

• Equipos eléctricos que se ven afectados significativamente por corrientes de fuga débiles cuando los relés semiconductores están abiertos.
• Equipos eléctricos que deban funcionar en un entorno en el que haya sustancias que puedan contaminar los semiconductores.　
• Circuitos utilizados para relés con tensiones muy altas o en entornos de alta tensión.

Algunos ejemplos concretos de uso son los siguientes:

• Baterías de Almacenamiento de Vehículos Eléctricos, Baterías Solares
  Los relés reed se utilizan cuando la tensión del sistema es alta y se requiere un funcionamiento estable incluso a tensiones superiores a 1.500 V CC.
• Equipos Médicos
  Se necesitan interruptores de alta fiabilidad para aplicaciones como el control de electrocauterios, circuitos de detección de posición de camas, circuitos de carga de alta tensión para DEA y detección de instrumentos quirúrgicos abandonados en el interior del cuerpo.

Principio de los Relés Reed

Los relés reed constan de un interruptor reed y una bobina. El interruptor reed consiste en un tubo de vidrio herméticamente sellado con gas inerte y que contiene dos conductores con un espacio entre ellos. Las láminas del interior del interruptor reed están hechas de un material magnético sometido a la fuerza de un imán, y los contactos donde las láminas hacen contacto entre sí cuando se accionan están provistos de un metal de alta capacidad de conducción de corriente.

El campo magnético que se genera cuando circula corriente por la bobina exterior del interruptor de láminas hace que los dos relés del interruptor de láminas entren en contacto. La electricidad fluye a través de los contactos y funcionan como relés. Cuando se acciona el relé reed, la bobina genera un campo magnético.

Por lo tanto, esto puede afectar a los componentes electrónicos circundantes, por lo que debe tenerse cuidado en la posición de montaje y las condiciones de uso. Además, el circuito en el que se utiliza el relé reed debe utilizarse correctamente, por ejemplo, incluyendo un circuito de eliminación de chispas, instalando un circuito de protección contra corrientes temporalmente altas y contra corrientes inversas.

Características de los Relés Reed

Los relés reed presentan una serie de características en comparación con otros relés.

• En comparación con los interruptores semiconductores, los interruptores mecánicos tienen una corriente de fuga muy baja cuando los contactos están abiertos.
• No tienen especificación de polaridad tanto para la entrada como para la salida, lo que reduce los errores de funcionamiento.
• Tensión soportada generalmente alta y alto aislamiento
• En comparación con los relés electromagnéticos generales, los puntos de contacto están herméticamente sellados y se ven menos afectados por el polvo y los gases orgánicos.
• Compactos, ligeros y de larga vida útil.
• Funcionamiento rápido y tiempos de recuperación de aprox. 1/10

Otros datos sobre los Relés Reed

1. Vida Útil de los Relés Reed

Los relés tienen una vida eléctrica y una vida mecánica.

Vida Eléctrica
Es la vida en pruebas de carga de resistencia en las que el interruptor reed se abre y se cierra aplicando una carga de tensión nominal a la bobina. La vida eléctrica depende del volumen de la carga, variedad de carga, frecuencia de apertura y cierre, condiciones de temperatura, etc. La vida del relé variará en consecuencia.

Vida Mecánica
Se refiere a la vida útil en una prueba en vacío en la que no se aplica ninguna carga. Los relés son piezas mecánicas y abrirlos y cerrarlos provoca fatiga y desgaste de las propias piezas. La vida útil del relé también varía en función del entorno en el que se utiliza, como las condiciones de temperatura y los casos en los que se aplica una carga superior a la tensión nominal de la bobina.

2. Precauciones en el uso de Relés Reed

Precauciones importantes en el uso de los relés reed son la limpieza y las interferencias magnéticas.

Limpieza
Como los conductores de la bobina del relé están sellados en un tubo de vidrio, la limpieza no degradará las características de los conductores. No obstante, el producto debe limpiarse siempre con un limpiador especial.

Interferencias Magnéticas
El campo magnético generado por la bobina del relé tiene un efecto sobre el entorno exterior. Especialmente en el caso de montaje cercano, los relés pueden no funcionar correctamente debido a interferencias magnéticas entre ellos. Por lo tanto, los relés que no estén apantallados magnéticamente deben montarse con una distancia mínima de 15 mm entre relés.

Además, no deben utilizarse en presencia de objetos que generen fuertes campos magnéticos, como transformadores o imanes permanentes, ya que esto puede provocar su mal funcionamiento.