MODOS DE DETECCIÓN FOTOELÉCTRICA

Los distintos métodos de detección se conocen como modos de detección. Hay tres tipos básicos.

• Haz transmitido, también conocido como haz que atraviesa.

• Retrorreflectivo, algunas veces conocido como reflejo.

• Difuso, también conocido como proximidad.

Haz transmitido

En este modo la fuente de luz y el receptor están contenidos en envolventes separados tal y como se muestra en la siguiente figura. 

Detección de haz transmitido

Estas dos unidades del sensor se colocan en posiciones opuestas entre sí de manera que la luz procedente de la fuente de luz brille directamente en el receptor. Los objetos deberán interrumpir (bloquear) el haz entre la fuente de luz y el receptor.

Entre las principales ventajas de los sensores tenemos:

• Alto margen para ambientes contaminados (entornos industriales muy sucios o con mucho polvo).

• Mayores distancias de detección.

• No les afectan los reflejos de una segunda superficie.

• Son los más fiables cuando se tienen objetos altamente reflectivos.

Entre sus inconvenientes podemos señalar:

• Son más caros y su cableado es más costoso al estar separados emisor y receptor.

• El alineamiento es importante.

• Evitar la detección de objetos de material transparente. 

Emisor (izquierda) y receptor (derecha) de un típico sensor de haz transmitido

(arriba) y diagrama de conexiones (abajo).

El "haz efectivo" de un sensor de haz transmitido es equivalente al diámetro de la lente de la fuente de luz y el receptor. La detección confiable tiene lugar cuando el objeto es opaco e interrumpe al menos el 50% del haz efectivo. 

Haz efectivo

Los sensores de haz transmitido ofrecen las distancias más largas de detección y el mayor nivel de margen de operación.

Retrorreflectivo

El retrorreflectivo (reflejo) es el modo de detección más popular. Un sensor retrorreflectivo contiene la fuente de luz y el receptor en un mismo envolvente. El haz de luz emitido por la fuente de luz es reflejado por un objeto reflectivo especial y es detectado por el receptor. El objeto se detecta cuando interrumpe este haz de luz. 

Detección retrorreflectiva

Para la detección retrorreflectiva se utilizan cintas reflectivas o reflectores especiales. A diferencia de los espejos y otras superficies planas reflectivas, estos objetos reflectivos no tienen que alinearse perfectamente de manera perpendicular al sensor.

El desalineamiento de un reflector o cinta reflectiva de hasta 15º normalmente no reducirá significativamente el margen del sistema de detección.

Materiales retrorreflectivos

Entre las principales ventajas de este tipo de sensores se encuentran:

• Distancias moderadas de detección.

• Menos costosos que los de haz transmitido debido a un cableado más sencillo.

• Facilidad de alineamiento.

Por el contrario entre sus principales inconvenientes podemos citar:

• Menor distancia de detección que los de haz transmitido.

• Menor margen que los de haz transmitido.

• Es posible que detecte reflejos procedentes de objetos brillantes. 

Sensor fotoeléctrico retrorreflectivo (arriba) y su diagrama de conexiones.

La distancia máxima de detección disponible de un sensor retrorreflectivo estará en función parcialmente de la eficiencia del reflector o cinta reflectiva.

Los sensores retrorreflectivos son más fáciles de instalar que los sensores de haz transmitido. Sólo se deben instalar y conectar un envolvente de sensor.

Difuso

La detección de haz transmitido y retrorreflectiva crea un haz de luz entre la fuente de luz y el receptor o entre el sensor y el reflector. Se requiere tener acceso a los dos lados opuestos del objeto.

Algunas veces es difícil, o incluso imposible, obtener acceso a ambos lados de un objeto. En estas aplicaciones es necesario apuntar la fuente de luz directamente en la dirección opuesta para ser detectada por el receptor que está contenido en el mismo envolvente. A este modo de detección se le conoce como difuso o de proximidad. 

Detección difusa.

En el modo de detección difusa la luz pega en la superficie de un objeto, se difunde de la superficie en todos los ángulos y el sensor la detecta.

Existen varios tipos de detección difusa: normal, de corte abrupto, de foco fijo, gran angular y de supresión de fondo.

El objetivo de la detección difusa normal es obtener un margen relativamente alto al detectar el objeto. Cuando el objeto no está presente, los reflejos procedentes del fondo tras el objeto deben producir un margen lo más cercano posible a cero.

Entre las ventajas de este modo detección tenemos:

• No es necesario tener acceso a los dos lados del objeto.

• No se requiere de un reflector.

• Facilidad de alineamiento.

Como principal inconveniente, el modo de detección difuso normal puede ser difícil de aplicar si el fondo detrás del objeto es lo suficientemente reflectivo y está lo suficientemente cerca del objeto. 

Sensor difuso y diagrama de conexiones

Los sensores difusos de corte abrupto están diseñados de manera que el haz de luz que proviene de la fuente de luz y el área de detección del receptor estén orientados en ángulo entre sí. Esto hace que estos sensores sean más sensibles a rangos cortos y menos sensibles a rangos largos. Esto puede proporcionar una detección más confiable de objetos que estén colocados cerca de fondos reflectivos.

El sensor difuso de supresión de fondo en vez de tratar de ignorar el fondo detrás del objeto utiliza sofisticados circuitos electrónicos para detectar de manera activa la presencia del objeto y del fondo. Se comparan las dos señales y la salida cambiará de estado ante la detección activa del objeto o la detección activa del fondo.

La detección de supresión de fondo puede hacer que el sensor ignore la presencia de un fondo muy reflectivo que esté casi directamente detrás de un objeto oscuro y menos reflectivo.

Los sensores de supresión de fondo son más complejos y por lo tanto más caros que otros sensores difusos.

En los sensores de foco fijo, el haz de luz que proviene de la fuente de luz y el área de detección del receptor se concentran en un punto muy angosto (punto focal) a una distancia fija frente al sensor. El sensor es mucho más sensible en este punto y mucho menos sensible antes y más allá de este punto focal. 

Otro sensor difuso y su diagrama de conexiones

Los sensores de foco fijo tienen tres aplicaciones principales:

• Detección de objetos pequeños. Al ser el sensor muy sensible en el punto focal, un objeto pequeño puede fácilmente ser detectado.

• Detección de objetos a una distancia fija. El sensor puede utilizarse para detectar un objeto cuando esté en el punto focal e ignorarlo cuando esté enfrente o detrás del punto focal.

• Detección de marcas impresas de color. Se puede seleccionar un sensor de foco fijo con un color específico de fuente de luz visible para proporcionar la mayor sensibilidad a la marca.

Por último los sensores difusos gran angular proyectan la fuente de luz y el área de detección del receptor en un área amplia. 

Sensor difuso gran angular

Estos sensores resultan ideales para dos aplicaciones:

• Detección de hilos extremadamente delgados de fibras u otro material colocado cerca del sensor.

• Ignorar orificios o imperfecciones en objetos.

Fibras ópticas

Los sensores de fibra óptica permiten la conexión de "tuberías de luz" llamadas cables de fibra óptica. 

Sensor de fibra óptica de vidrio y diagrama de conexiones

La luz emitida por la fuente de luz se transmite a través de fibras transparentes en los cables y emerge en el extremo de la fibra. El haz transmitido o reflejado es llevado entonces al receptor a través de fibras diferentes.

Entre las ventajas de estos sensores podemos citar:

• Hay cables de fibra óptica de vidrio disponibles para uso en ambientes de alta temperatura.

• Resistentes a los choques y a la vibración.

• Se pueden usar en áreas en donde se requiere de movimiento continuo.

• Se insertan en un espacio limitado.

• Inmunidad al ruido.

• Colocación en áreas corrosivas.

Sus principales inconvenientes son:

• Distancia corta de detección.

• Son más caros que los sensores de lentes.

Como materiales transparentes para crear los cables de fibra óptica se utilizan el vidrio y el plástico.

Los cables de fibra óptica de vidrio contienen varios hilos de fibra de vidrio muy delgada que están unidos en una vaina flexible.

Tienen una mayor duración y resisten temperaturas mucho más altas que los de fibra óptica de plástico. Suelen estar recubiertos de PVC o de acero inoxidable.

Los de fibra óptica de plástico normalmente están hechos de un monofilamento acrílico simple. No hay recubrimiento de protección, lo que hace que duren menos que los de vidrio, pero también que sean más baratos. 

Sensor de fibra óptica de plástico

Los cables de plástico se pueden usar en aplicaciones en las que se necesita de la flexión continua del cable de fibra óptica. También hay cables de plástico en espiral para estas aplicaciones.

Las fibras de vidrio se pueden usar con indicadores LED infrarrojos o visibles. Las fibras de plástico absorben la luz infrarroja y por lo tanto son más eficientes cuando se usan con indicadores LED de color rojo visible.

Escrito por Archie Tecnology

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