月: 2023年3月

¿Qué es un Sensor de Desplazamiento?

Los sensores de desplazamiento son dispositivos de detección que miden el grosor y la altura del propio objeto.

Existen sensores de contacto, que miden por contacto con una sonda, y sensores sin contacto que utilizan láser.

Usos de los Sensores de Desplazamiento

Los sensores de desplazamiento se utilizan mucho en la industria. En particular, los sensores de desplazamiento se utilizan para medir distancias en equipos de procesamiento y transporte, donde es necesario detectar la posición y la forma de la pieza de trabajo.

También son útiles en situaciones en las que se requiere información sobre el grosor del objeto que se va a medir, como en las inspecciones del aspecto de los productos. El grosor también se puede medir con calibres, pero los sensores de desplazamiento sin contacto se utilizan para productos con formas complejas o productos que son defectuosos al tocarlos.

Principio de los Sensores de Desplazamiento

Para medir la distancia de un determinado objeto a medir, se utilizan sensores láser de desplazamiento del tipo de reflexión directa 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 la parte receptora de luz.

El fotodetector tiene una determinada anchura de área y el fotodetector varía en función del ángulo de la luz reflejada. Cuando la parte receptora de luz cambia, se detecta la corriente eléctrica correspondiente, que se convierte en un valor de distancia basado en esta información.

Debido a su estructura, si la superficie del objeto a medir se encuentra en un ángulo agudo, la luz reflejada no vuelve a la zona fotosensible y no puede detectarse. La inclinación permitida depende del diseño del transductor de desplazamiento, teniendo los sensores de desplazamiento de reflexión difusa generalmente un ángulo de detección más amplio.

Tipos de Sensores de Desplazamiento

Existe una amplia gama de sensores de desplazamiento para diferentes aplicaciones. Los siguientes son ejemplos de los tipos de sensores de desplazamiento.

1. Sensores de Desplazamiento de Transformador Diferencial

El sensor más típico para detectar el desplazamiento lineal por electromagnetismo, que consta de una bobina primaria, dos bobinas secundarias y un núcleo de hierro entre estas bobinas; la bobina primaria actúa como excitador, la bobina secundaria como detector y el núcleo de hierro es móvil.

Cuando una corriente alterna de alta frecuencia circula por la bobina primaria, la inducción electromagnética induce una tensión en la bobina secundaria, provocando el movimiento del núcleo de hierro. El movimiento del núcleo de hierro genera una diferencia de tensión a partir de un estado de salida diferencial cero, lo que permite medir el desplazamiento.

La estructura se caracteriza por el hecho de que el valor medido rara vez salta. Por otra parte, como utiliza el campo magnético de la bobina, las características del campo magnético pueden no ser estables en función de la posición del núcleo de hierro en la bobina.

2. Escala Lineal

Las reglas lineales, también llamadas codificadores lineales, son sensores utilizados para medir posiciones y distancias lineales con gran precisión. Existen dos tipos: inductosyn y magnescale.

Las inductosyn constan de una báscula de bobina en forma de peine fija y un deslizador de bobina en forma de peine móvil. Cuando se aplica una corriente alterna a la bobina, se induce una tensión en la bobina del deslizador y el desplazamiento se mide a partir del cambio de fase.

Magnescale consta de una escala que utiliza cinta magnética u otros medios de grabación magnética y un sensor de detección. La posición se detecta mediante el movimiento del sensor de detección y se mide el desplazamiento.

3. Sincro

Los sincros son sensores para detectar el desplazamiento angular rotacional, que constan de dos ejes giratorios, un transmisor y un receptor. Cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina primaria enrollada alrededor del eje en el lado del transmisor, la inducción electromagnética induce una tensión en la bobina secundaria en el lado del receptor.

El eje del receptor gira el mismo ángulo que el eje del transmisor y se mide el desplazamiento angular rotacional.

4. Resolver

Los resolvedores son sensores que detectan el ángulo de rotación por inducción electromagnética. Constan de una bobina de excitación, dos bobinas de detección y un núcleo de hierro. Todas estas bobinas funcionan en línea directa.

Cuando se aplica una tensión alterna a la bobina de excitación, se induce una tensión en la bobina de detección. La tensión de salida varía con el ángulo de rotación, y el desplazamiento angular rotacional se mide a partir de esta señal de salida.

Cómo seleccionar un Sensor de Desplazamiento

Al seleccionar un sensor de desplazamiento, compruebe primero si la aplicación es la detección de distancia o la detección de información de forma. Para la detección de distancia, seleccione un producto que pueda medir más que el ángulo de la superficie del objeto a medir de entre los disponibles en el rango de medición. Para la medición del grosor, compruebe el rango de detección.

A continuación, se comprueba la precisión de medición necesaria y se seleccionan las especificaciones de resolución, precisión de detección y linealidad. Todos estos factores afectan a la precisión de la medición y, en general, cuanto mayor es la precisión, más caro resulta.

Además de la precisión de la medición, también se comprueba el espacio de instalación. Si el espacio de instalación es reducido, se recomiendan sensores más pequeños.

¿Qué es un Módulo Láser?

Un módulo láser es un conjunto de dispositivos para producir la fuente de luz láser necesaria para diversos dispositivos que funcionan con láser.

Hoy en día, hay muchos dispositivos que utilizan láser, y las fuentes de luz láser son indispensables, especialmente para los dispositivos de medición y detección de posición, así como para diversos sensores. La mayoría de los láseres utilizados para aplicaciones de medición son láseres azules, verdes o rojos de la gama de luz visible, pero también hay láseres utilizados para aplicaciones de procesamiento que se desvían de esa gama de longitudes de onda, y se clasifican de la clase 1 a la clase 4 según su grado de peligrosidad.

Usos de los Módulos Láser

Las aplicaciones de los módulos láser varían en función de su longitud de onda, pero en general se utilizan con fines de medición, como fuente de luz para punteros y captadores de DVD, para cablear componentes semiconductores y para imprimir marcas en resina y otros materiales de los productos.

Los láseres rojos se utilizan principalmente en instrumentos de medición como microscopios e interferómetros. Por este motivo, en la actualidad se comercializan muchos módulos láser que pueden oscilar de forma estable láseres rojos para equipos de medición. Como las fuentes luminosas de la gama de luz visible son relativamente seguras si no están muy amplificadas, también se utilizan en punteros láser y proyectores.

Por otro lado, en las máquinas de procesamiento por láser se utilizan láseres de distintas longitudes de onda. Dependiendo de su longitud de onda, variarán los materiales que pueden procesarse y los daños que pueden causar a la pieza.

Principio de los Módulos Láser

El principio de los módulos láser reside en la utilización de elementos adecuados para la longitud de onda y la fase de la luz láser requerida, y la utilización de transiciones físicas en los niveles de energía de los elementos, denominada emisión inducida, con el fin de hacer coincidir la longitud de onda y la fase de la luz.

Para obtener luz de una longitud de onda determinada, se prepara un medio compuesto por un elemento. Cuando este elemento baja su nivel desde un estado excitado, emite una determinada cantidad de energía electromagnética, lo que produce una fuente de luz con una longitud de onda correspondiente a esa energía.

Para alinear la fase de esta fuente de luz en el módulo láser, es necesario bajar los niveles de muchos elementos excitados a la vez. Para ello se utiliza un fenómeno físico denominado emisión inducida. La emisión inducida es un fenómeno por el cual, cuando incide la luz correspondiente a la diferencia de energía entre los niveles excitados y definidos de un elemento, los electrones de esa zona también emiten energía en respuesta. Este fenómeno da lugar a una luz de la misma fase.

Para realizar muchas de estas emisiones inducidas al mismo tiempo, el módulo láser se construye de forma que todo el elemento se excite a la vez y se repita el ciclo de emisión inducida para producir una fuente de luz láser a una longitud de onda fija.

Más Información sobre los Módulos Láser

1. Clasificación de las Fuentes Láser

Las fuentes de luz láser se clasifican en función de su gestión de la seguridad, y se clasifican según el estadio de la clase 1 a la clase 4. Por ejemplo, la clase 1 no supone ningún problema de seguridad y no se requieren medidas especiales, pero la clase 4 es un láser de alta potencia que maneja CW de 0,5 W o más, y existe la preocupación de que se produzcan quemaduras y daños en la piel y los ojos, incluso si la luz se refleja.

Se requieren medidas de seguridad adecuadas, incluido equipo de protección, y el producto suele llevar una etiqueta de advertencia según su clase de láser. Algunos productos están equipados con cubiertas protectoras, incluidos enclavamientos, de modo que incluso los láseres equivalentes a la clase 4 pueden manipularse como de clase 1. 

2. Ejemplos de Longitudes de Onda de los Módulos Láser

Las longitudes de onda de los módulos láser se comercializan en varios valores. La luz visible se maneja en aplicaciones desde un límite inferior de púrpura alrededor de 380 nm hasta rojo alrededor de 780 nm, y los láseres rojos se utilizan ampliamente para aplicaciones de puntero e instrumentos de medición.

Por otro lado, un ejemplo típico de fuente láser para aplicaciones de procesamiento es el láser de CO2, que tiene las longitudes de onda más largas de 10,6um y 9,6um.

¿Qué es un Contador Total?

Un contador total es un dispositivo que cuenta y muestra el número de operaciones u objetos.

Estos contadores sólo muestran los valores contados y se utilizan para comprobar visualmente el número de unidades de producción y el número de operaciones de los equipos de la fábrica. El recuento se mantiene hasta que se reinicia con un botón de reinicio o similar.

No dispone de una salida de control correspondiente al número de conteo. Utilice un contador preestablecido si desea establecer el número de recuentos y darles salida.

Usos de los Contadores Totales

Los contadores totales se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales. Los siguientes son ejemplos de usos de un contador total:

• Comprobación del número de veces que se ha accionado un disyuntor de vacío.
• Control del número de operaciones de un gran equipo de deshidratación.
• Control del número de lotes de transporte de prensas y cintas transportadoras.

Básicamente, los contadores totales se utilizan para equipos industriales que funcionan por lotes. Los disyuntores de vacío, por ejemplo, se suministran a menudo con un contador total, ya que su esperanza de vida y frecuencia de mantenimiento pueden estar determinadas por el número de veces que funcionan. Además, las centrifugadoras gigantes y los filtros prensa suelen utilizar un contador para contabilizar el número de veces que han funcionado.

Principio del Contador Total

Existen dos tipos de métodos de recuento para los contadores totales. Uno es un contador electrónico que cuenta por señales de contacto o impulsos en un circuito eléctrico, y el otro es un contador electromagnético que cuenta por la fuerza magnética de los electroimanes incorporados en el contador. Se utilizan según la aplicación y otros factores.

1. Contadores Electrónicos

Este contador introduce señales de impulsos de dispositivos de detección como codificadores rotativos e interruptores fotoeléctricos. Almacenan datos de circuitos digitales, que se procesan internamente como números binarios. La pantalla suele ser de 7 segmentos.

Muchos productos están disponibles con sensibilidad de salida configurable, como el ancho de pulso, y el tiempo muerto. En comparación con los contadores electromagnéticos, las velocidades de detección también son más rápidas. Sin embargo, muchos necesitan una fuente de alimentación para funcionar. También existen productos que funcionan con pilas o baterías.

2. Contadores Electromagnéticos

Estos contadores funcionan mediante un electroimán incorporado en el contador, que es activado por una señal eléctrica de impulsos emitida por un dispositivo de detección. La fuerza de los electroimanes mueve la esfera para contar. Como el recuento se realiza por acción mecánica, son comunes los productos que no requieren una fuente de alimentación externa.

Una característica de este tipo de contador es que no se ve afectado fácilmente por el ruido de los dispositivos de detección. Sin embargo, la respuesta de los contadores es más lenta que la de los contadores electrónicos.

Cómo Seleccionar un Contador Total

Los contadores totales se seleccionan según el método de entrada y el sistema de alimentación.

1. Método de Entrada

El método de entrada es el tipo de entrada utilizado para el recuento. Generalmente, se utilizan entradas de contacto sin tensión.

También existen contadores que pueden introducir contactos de transistor. En estos casos, debe seleccionarse la fuente de alimentación de entrada de transistor.

2. Sistema de Alimentación

Si el contador total requiere una fuente de alimentación, ésta debe ser suministrada. Si se alimenta por pilas, no necesita fuente de alimentación externa. Sin embargo, si funciona con pilas, éstas pueden agotarse en función del tiempo de uso.

Para la alimentación, las especificaciones de la fuente de alimentación principal incluyen 24 V CC, 100 V CA y 200 V CA. Si desea utilizar una fuente de alimentación comercial tal cual, seleccione AC100 V o AC200 V. Cuando se utiliza como contador de operaciones para equipos con 24 VDC como fuente de alimentación de control, se puede seleccionar la especificación de 24 VDC.

3. Método de Montaje

Los contadores totales suelen montarse en la superficie del armario de control. En la parte posterior del contador se monta un bloque de terminales o similar y se conecta al panel de control o a otra línea interna.

Taladre un agujero en el contador total, corte una rosca y fíjelo con un tornillo o similar. En la superficie de conexión hay juntas de goma para proteger el interior del armario eléctrico. La fijación a través de la empaquetadura aumenta la estanqueidad e impide la entrada de gotas de agua en el armario eléctrico. Dependiendo del fabricante, los marcos de montaje y los herrajes de fijación se venden por separado.

4. Método de Rearme

El contador total está equipado con un botón de reinicio y puede reiniciarse pulsando el botón de reinicio si es necesario reiniciar el recuento. También hay disponibles productos que pueden reiniciarse conectando un contacto sin tensión. Seleccione un producto con un contacto de reinicio si desea reiniciar el recuento mediante una salida de contacto.

¿Qué son los Temporizadores Digitales?

Los temporizadores digitales son dispositivos que se encienden y apagan automáticamente al cabo de un tiempo preestablecido.

En comparación con los temporizadores analógicos, que se ajustan manualmente mediante una escala, los temporizadores digitales pueden ajustarse con mayor precisión mediante valores numéricos. En este caso, la precisión del control es mayor, pero el método de ajuste es algo más complejo que con los temporizadores analógicos.

Usos de los Temporizadores Digitales

Los temporizadores digitales se utilizan en diversas situaciones. Si se instala un temporizador digitales en un equipo que debe funcionar durante un periodo de tiempo determinado, es posible detener el movimiento del equipo en el momento que se desee.

1. Aplicaciones en la Planta de Producción

Los temporizadores digitales utilizados en las plantas de producción se caracterizan por su alta precisión y multifuncionalidad, ya que afectan a la calidad y estabilidad del producto. Generalmente, cuanto más avanzadas son las funciones, más caros son, oscilando entre varios miles y varias decenas de miles de yenes por unidad.

Los precios varían en función de las prestaciones, como el funcionamiento con parpadeo, si es posible o no la salida de un solo disparo, si es posible o no el control de retardo a la conexión o a la desconexión, y si se dispone o no de funciones de intervalo.

2. Aplicaciones en el Sector Deportivo

Los temporizadores digitales utilizados en el ámbito deportivo se caracterizan por productos de gran tamaño y gran visibilidad que pueden ser vistos por los espectadores. A menudo se utilizan temporizadores digitales con función de visualización en tiempo real, pero para los deportes que requieren una medición precisa del tiempo, como el atletismo, también existen productos con sensores en la línea de salida y de llegada para medir automáticamente los tiempos.

Principio de los Temporizadores Digitales

Los temporizadores digitales pueden encenderse y apagarse automáticamente. Comprender el uso y el principio de funcionamiento para cada aplicación le ayudará a utilizarlos con mayor eficacia.

Los temporizadores digitales reciben una señal enviada desde la parte de entrada del aparato y miden un tiempo predeterminado. Cuando ha transcurrido una cantidad de tiempo predeterminada, se emite una señal de salida y se controla la parada o el funcionamiento de la máquina.

Tipos de Temporizadores Digitales

Existen cuatro tipos principales de temporizadores digitales, clasificados según el tipo de control.

1. Temporizadores Digitales con Control de Retardo

El control con retardo es un método de control en el que los contactos se activan cuando ha transcurrido un periodo de tiempo establecido, pero sólo después de un breve retardo. Aunque la ventaja es que los contactos se restablecen inmediatamente al desconectar la tensión, existe un desfase temporal entre la conmutación de los contactos y la activación del dispositivo.

Los semáforos de pulsador, por ejemplo, funcionan ganando tiempo transcurrido adicional al tiempo del temporizador mediante el control de retardo a la conexión.

2. Temporizadores Digitales con Retardo a la Desconexión

El mando con retardo a la desconexión es un método de mando en el que el funcionamiento se inicia inmediatamente después de la conmutación de los contactos. La ventaja es que hay un pequeño retardo antes de que se active el dispositivo, pero, por otro lado, transcurre tiempo desde la conmutación de los contactos hasta su retorno.

La iluminación, por ejemplo, que se enciende automáticamente mediante un sensor de movimiento, suele funcionar con control de retardo a la desconexión.

3. Temporizadores Digitales con Funcionamiento por Parpadeo

El funcionamiento con parpadeo es un funcionamiento que repite encendidos y apagados en un ciclo fijo. Hay dos tipos de métodos de funcionamiento con parpadeo: “inicio con parpadeo desactivado”, en el que la salida empieza desactivada y se repite desactivada, activada y desactivada, y “inicio con parpadeo activado”, en el que la salida empieza activada y se repite activada, desactivada y activada.

Esto se puede utilizar en casos en los que es necesario encender y apagar a intervalos regulares, pero la hora a la que se encienden y apagan es la misma hora establecida. Si desea establecer tiempos diferentes para ambos, debe seleccionar un dispositivo con función de temporizador doble.

Suelen utilizarse con fines de señalización y notificación periódica y se emplean en situaciones familiares como semáforos, señales intermitentes y tonos de timbre intermitentes.

4. Temporizadores Digitales con Funcionamiento a Intervalos

El funcionamiento a intervalos significa que la salida se activa en cuanto se realiza una entrada en el temporizador, y la salida se desactiva una vez transcurrido un periodo de tiempo establecido. Ajustando de antemano el tiempo para que la salida pase de encendido a apagado, el dispositivo puede funcionar sin desviarse del tiempo establecido.

Existen dos tipos de activación para encender una salida: arranque por potencia y arranque por señal. Algunos ejemplos prácticos de funcionamiento a intervalos son las aplicaciones de parques de atracciones.

¿Qué es un Software de Análisis Estructural?

El software de análisis estructural es una serie de procesos en los que se calculan las magnitudes físicas que cambian cuando se aplican cargas a la estructura analizada, y se evalúan y analizan en función de los resultados de cálculo obtenidos.

Las magnitudes físicas calculadas incluyen la deformación, las fuerzas internas (tensiones), el calor y las frecuencias de vibración. El objetivo del software de análisis estructural es reducir el riesgo de fallo prediciendo los resultados antes de crear realmente la estructura u otro objeto que se desee crear.

También da pistas sobre cómo hacer una estructura mejor. El software de análisis estructural también permite predecir los resultados de grandes estructuras que no pueden probarse fácilmente.

Usos del Software de Análisis Estructural

Entre los ámbitos en los que se suele utilizar el software de análisis estructural se encuentran el desarrollo y la producción de automóviles, los campos de la construcción y la ingeniería civil, los estudios de producción en el procesamiento de metales y el desarrollo de productos de caucho.

1. Automóviles

El software de análisis estructural es una tecnología indispensable en el desarrollo actual del automóvil. El análisis estructural se utiliza en muchos componentes para mejorar las prestaciones de conducción, garantizar la seguridad, ahorrar energía y reducir costes.

2. Arquitectura e Ingeniería Civil

En los campos de la arquitectura y la ingeniería civil, el software de análisis estructural se utiliza para la fuerza, la resistencia sísmica y al viento de diversos edificios, así como para el diseño resistente al fuego. En arquitectura, la creación de prototipos es casi imposible, como ocurre con los componentes mecánicos. El software de análisis estructural debe utilizarse con eficacia.

3. Trabajo del Metal

La metalurgia implica el trabajo del plástico y la estampación. En el pasado, los productos de gran dificultad eran fabricados por trabajadores experimentados. Hoy en día, la utilización eficaz del software de análisis estructural permite una fabricación más avanzada, así como la transmisión de competencias.

4. Productos de Caucho

Los productos de caucho están sometidos a grandes deformaciones bajo carga y al contacto con otros productos durante la deformación. En el software de análisis estructural se suele utilizar el análisis no lineal.

Principio del Software de Análisis Estructural

El software de análisis estructural comprende los siguientes pasos: dibujo del objeto de análisis, corte de la malla, modelización, introducción de magnitudes físicas, análisis y salida.

1. Dibujo del Objeto de Análisis

El objeto de análisis se dibuja mediante CAD u otro software. Principalmente se utiliza CAD 3D. Si se utiliza CAD, se recomienda comprobar si el formato de archivo del CAD es compatible con el software de análisis estructural que se va a utilizar.

2. Corte de la Malla

El objeto de análisis se descompone en una malla. La precisión de esta descomposición afectará a la precisión y velocidad del cálculo.

3. Modelización

El objeto de análisis se moldea. Es práctica común considerar las superficies límite de cada malla como muelles.

4. Introducción de Magnitudes Físicas

Introduzca el módulo de Young, el calor específico, el coeficiente de dilatación, la densidad, etc. del objeto de análisis. Estas magnitudes físicas deben medirse previamente, por ejemplo, mediante experimentos.

5. Análisis

Existen varios tipos de análisis: el análisis estático basado en la ley de Hooke, f=kx, y el análisis dinámico basado en la ecuación de movimiento de Newton, F=ma.

El concepto de tiempo existe en el análisis dinámico y puede dividirse en análisis implícito, que es relativamente fácil, y análisis explícito, que resuelve complejas ecuaciones lineales simultáneas.

6. Salida

La mayoría de los software de análisis estructural pueden visualizar los resultados del análisis. La visualización puede ayudar a encontrar desplazamientos y áreas de fuerzas concentradas en el objeto analizado.

Tipos de Software de Análisis Estructural

Existen distintos tipos de software de análisis estructural. Algunos ejemplos típicos son:

1. Análisis Estático

El análisis estático calcula las deformaciones y tensiones de una estructura cuando actúan fuerzas sobre ella. Proporciona sugerencias sobre cómo hacer que la geometría sea adecuada para la forma en que se utiliza el componente.

2. Análisis de Valores Propios

El análisis de valores propios calcula los valores propios de un objeto. Un valor propio es la frecuencia a la que se produce resonancia; si el valor propio es alto, puede determinarse que es improbable que se produzca resonancia.

En el caso de los soportes de equipos de precisión, la vibración afecta a su funcionamiento, por lo que el análisis de valores propios se lleva a cabo para determinar la forma de modo que el valor propio sea lo más alto posible.

3. Análisis de la Transferencia de Calor

El análisis de transferencia de calor calcula cómo será la distribución de calor de un objeto. Por ejemplo, calculando la distribución de la temperatura de una placa calefactora, se puede predecir la uniformidad de la temperatura, lo que permite un diseño óptimo sin necesidad de fabricar piezas.

Más Información sobre el Software de Análisis Estructural

Aspectos a tener en cuenta sobre el Software de Análisis Estructural

El software de análisis estructural utiliza software especializado, pero hay algunos puntos que se deben tener en cuenta para obtener resultados de análisis que se aproximen a las condiciones reales.

1. Cómo Crear un Modelo 3D
Hacer el modelo exactamente igual a la geometría real puede dar lugar a errores en el procesamiento de la malla, o el análisis puede tardar demasiado, y los resultados del análisis pueden no obtenerse correctamente. Dependiendo de lo que se vaya a analizar, el modelo debe crearse de forma detallada y deben utilizarse las partes que se omitan.

2. Condiciones de Análisis
Existen diversas condiciones, y si éstas no se establecen correctamente, los resultados del análisis distarán mucho de los valores reales. Aunque el software de análisis sea excelente, si la configuración del modelo y de las condiciones es deficiente, no se podrán obtener resultados cercanos a la realidad.

Es importante asistir a los seminarios de las empresas de software de análisis y utilizar métodos que se ajusten al software. Si es posible realizar experimentos, la correlación (análisis de cotejo) también es una técnica importante para conciliar los resultados del software de análisis estructural con los resultados experimentales.