En muchos campos, como la producción industrial y la investigación científica, los sensores actúan como “antenas” sensibles que perciben constantemente los cambios en el entorno. Hoy vamos a analizar en profundidad el mundo de los sensores. Este artículo aborda los tipos de salida, las categorías de productos, las configuraciones de salida, las precauciones de uso y las pautas de selección, con el objetivo de servir de ayuda a los profesionales y aficionados del sector.
I. Presentación de los tipos de salida de los sensores
Los sensores están disponibles con una amplia variedad de tipos de salida, cada uno con sus propias características y aplicaciones.
| Tipo de salida | Método de comunicación | Características | Casos de uso y precauciones |
|---|---|---|---|
| RS485 | Comunicación digital | Transmisión de larga distancia. Permite leer y modificar los valores de los registros y se utiliza a menudo para la depuración de productos. Cuenta con dos cables (RS485A y RS485B), y se necesita un convertidor de RS485 a USB para conectarlo a una computadora. | En los sistemas de control de automatización industrial para la transmisión de datos a larga distancia, como la intercambio de datos entre equipos de fábrica |
| UART | Comunicación digital | Permite leer y modificar valores clave, de forma similar al RS485. Sin embargo, tiene un alcance de transmisión reducido (aproximadamente 1 m) y es vulnerable a las interferencias. Cuenta con dos cables (TX y RX) y requiere una conexión cruzada. | Para la transmisión sencilla de datos entre dispositivos de corto alcance, como la conexión de depuración entre una placa de desarrollo y un sensor |
| 4 – 20 mA | Salida analógica | Convierte la distancia medida en un valor de corriente. Las distancias correspondientes a 4 mA y 20 mA se pueden modificar, pero la depuración resulta difícil sin RS485. | Aplicaciones de medición industrial con requisitos de alta precisión, como la medición del nivel de líquidos en la industria química |
| 0 – 10 V | Salida analógica | Se obtiene a partir de una señal de 4–20 mA conectando una resistencia de 500 Ω en serie. Las distancias correspondientes a 0 V y 10 V se pueden ajustar, y se trata, en esencia, de una salida de corriente. | Situaciones de medición que requieren una señal de tensión, como la supervisión de la tensión en algunos dispositivos electrónicos |
| Salida NPN/PNP/relé | Salida de conmutación | Se divide en los tipos PNP y NPN, con múltiples modos, como normalmente abierto y normalmente cerrado. Es necesario confirmar los requisitos del cliente. La salida de relé puede soportar 50 V y 500 mA. | Se utiliza para controlar el encendido y apagado de circuitos, como el control de arranque y parada de motores |
| HART | Salida analógica/Comunicación digital | Superpone una señal de comunicación digital a una señal analógica de 4–20 mA, lo que permite la transmisión simultánea de información analógica y digital. | Sistemas industriales complejos que requieren tanto señales analógicas como comunicación digital |
II. Introducción a los productos de sensores comunes
La gama de sensores es muy variada. A continuación, presentamos varios medidores de nivel habituales.
(I) Medidor de nivel ultrasónico (Tipo sin contacto)
Funciona transmitiendo ondas ultrasónicas y calculando la distancia en función del tiempo de eco. Sin embargo, dado que se utiliza la misma sonda tanto para la transmisión como para la recepción, existe una zona ciega. Además, preste atención al rango de medición durante el uso. Si el objeto de medición supera dicho rango, pueden producirse desviaciones en la medición o pérdida de señal. Por ejemplo, al medir el nivel de líquido de un tanque de almacenamiento de agua, si el tanque es demasiado alto y supera el rango, no se podrá medir con precisión el nivel de líquido.
(II) Medidor de nivel capacitivo (Tipo de contacto)
Mide el nivel de líquido mediante la detección de cambios en la capacitancia. En teoría, no hay zona muerta, pero en la práctica, un tapón de 1 cm crea una zona muerta. El rango de medición se puede personalizar según los requisitos del cliente. Sin embargo, solo es adecuado para medir líquidos o partículas finas, y el líquido no debe ser viscoso ni adherirse a las paredes. Es muy adecuado para medir el nivel de aceite de cocina.
(III) Medidor de nivel por radar (Tipo sin contacto)
Aunque su principio de funcionamiento es similar al del medidor de nivel ultrasónico, utiliza ondas electromagnéticas en lugar de ondas sonoras, lo que ofrece una mayor precisión y una zona ciega más reducida. Existen dos métodos: el cálculo de la distancia a partir de la diferencia de tiempo en la transmisión de la onda electromagnética y el método de radar de onda modulada en frecuencia continua. Se utiliza ampliamente en la medición del nivel de líquidos en tanques de almacenamiento a gran escala.
III. Análisis de las configuraciones de producción de diferentes productos
Las configuraciones de salida de los distintos modelos de sensores tienen sus propias características. Veámoslas en detalle.
| Modelo del producto | Configuración de salida | Requisitos de alimentación eléctrica | Número de cables |
|---|---|---|---|
| KUS550/600/630 | Una comunicación digital, una señal analógica y hasta dos salidas de conmutación | Comunicación digital: por encima de 3,3 V (se recomienda por encima de 3,6 V); Señal analógica y salidas de conmutación: por encima de 12 V | Hasta 9 cables |
| KUS3000 | Disponible en los modelos M18 y M30. Cuenta con una sola salida, pero incluye una función de aprendizaje. | Sistema fijo de cuatro hilos (alimentación, tierra, aprendizaje/RS485A, 4–20 mA/NPN/PNP/RS485B/0–10 V) | 4 cables |
| KSLV605 | Una señal digital, una señal analógica y hasta dos salidas de conmutación | Fuente de alimentación: 24 V | Hasta 9 cables (cuando la salida analógica es de tensión) |
| KLD800 | Salida analógica de 4–20 mA, comunicación digital RS-485 y comunicación analógico-digital HART | 4–20 mA y HART: alimentación, tierra; RS485: alimentación, tierra, RS485A, RS485B | Varía según el tipo de salida |
IV. Precauciones para el uso de sensores
Al utilizar sensores, cada tipo de producto requiere unas precauciones específicas.
(I) Productos ultrasónicos
Durante la instalación, asegúrese de que no haya objetos que interfieran dentro del ángulo del haz. Preste atención a los efectos que el medio y la temperatura pueden tener en la reflexión de las ondas ultrasónicas. Evite la zona ciega y las áreas con vibraciones o salpicaduras. Asegúrese de que la superficie reflectante sea plana y de que la presión del entorno de trabajo no sea demasiado alta.
(II) Productos capacitivos
El líquido que se mida no debe adherirse a la sonda ni al tubo de acero inoxidable, y no debe ser demasiado viscoso. Preste atención a la resistencia a la presión, la velocidad de cambio del líquido, las fluctuaciones, la temperatura, la sedimentación y la estratificación del líquido.
(III) Productos de radar
Durante la medición, manténgase en posición perpendicular al medio. Preste atención a que no haya objetos que interfieran dentro del ángulo del haz, a la constante dieléctrica del medio y a la resistencia a la presión.
V. Directrices para la selección de sensores
A la hora de seleccionar un sensor, es necesario tener en cuenta de manera integral múltiples factores.
(I) Productos ultrasónicos
Determine parámetros como el rango de medición, el medio, la fuente de alimentación y la salida. Analice las condiciones del lugar de instalación y consulte los planos o las fotos si es necesario.
(II) Productos capacitivos
Tenga en cuenta parámetros como el rango de medición, el medio, la fuente de alimentación y la salida, y preste también atención a las características del líquido que se va a medir.
(III) Productos de radar
Además de los parámetros básicos, tenga en cuenta requisitos como las especificaciones de las bridas o las roscas, el método de instalación, la temperatura y la presión.
(IV) Otros productos
En el caso de los caudalímetros, hay que tener en cuenta parámetros como el calibre y el rango de caudal. En el caso de los medidores de presión, hay que prestar atención a la interfaz de presión y a la precisión.
Los sensores desempeñan un papel fundamental en diversos campos. Comprender sus conceptos básicos, los aspectos clave de su uso y los métodos de selección puede ayudarnos a aprovechar mejor su rendimiento y a mejorar la eficiencia en el trabajo. Espero que este blog te permita comprender mejor los sensores y te ayude a dominarlos mejor en sus aplicaciones prácticas.
