FluidosySensores-O

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Fluídos 
Sensores 
Impreso en Canadá 
~2~~6~~~el estudiante 1111111111111111111111111111111111111111111111111 
3032606020102 
Fluídos 
Sensores 
Impreso en Canadá 
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3032606020102 
FLUíDOS 
SENSORES 
por 
el personal 
de 
Lab-Volt (Quebec) Ltda. 
Copyright © 2000 Lab-Volt Ltda. 
Todos los derechos reservados. Ninguna parte de esta 
publicación puede ser reproducida, de ninguna forma ni 
por ningún medio, sin la previa autorización escrita de 
Lab-Volt Quebec Ltda. 
Depósito legal - Primer trimestre de 2001 
ISBN 2-89289-503-0 
PRIMERA EDICiÓN, FEBRERO DE 2001 
Impreso en Cana da 
Febrero de 2001 
Prefacio 
Los controles con sensores realizan muchas funciones en los sistemas de 
fabricación automatizada y en los sistemas de manejo de materiales. Estos se 
utilizan para contar, posicionar, determinar la orientación de un producto, clasificar, 
monitorear, medir la productividad y asegurar la calidad entre otros. Los sensores 
responden a la presencia o a la ausencia de virtualmente cualquier tipo de objeto, 
grande o pequeño, transparente u opaco, brillante o mate. 
El sistema didáctico de sensores de Lab-Volt tiene un enfoque modular para 
realizar un entrenamiento educativo en el campo de los sensores. Este sistema 
didáctico de entrenamiento contiene una selección de los sensores más 
representativos que se pueden encontrar en la industria. 
Debido a que es un sistema didáctico independiente, este le permite a los 
estudiantes aprender, experimentar con la operación y observar las características 
de cada sensor utilizando un bloque reflectivo. El bloque reflectivo consiste de un 
bloque de madera al cual se le han añadido reflectores. 
Como es un elemento adicional al Control eléctrico de sistemas hidráulicos, modelo 
6080-2 y al Control eléctrico de sistemas neumáticos, modelo 6081-2, este sistema 
didáctico de entrenamiento es un complemento para el estudio de los interruptores 
de proximidad magnéticos, los interruptores de fin de carrera y los interruptores de 
presión. En el apéndice E de este manual, se le sugiere a los estudiantes que 
utilicen los sensores fotoeléctricos, capacitivos e inductivos en algunos de los 
circuitos hidráulicos y/o neumáticos que se muestran en los manuales de los 
estudiantes 6080-2 y 6081-2. 
La guía del profesor de Lab-Volt para Sensores (P/N 32606-10) proporciona las 
respuestas a todos los pasos del procedimiento y a las preguntas de revisión que 
se encuentran en este manual. 
111 
IV 
Tabla de contenido 
Introducción 
Ejercicio 1 Introducción a los sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1-1 
Introducción a los sensores y a los términos comúnmente utilizados en 
el campo de los sensores. F amiliarización con los sensores del sistema 
didáctico de entrenamiento. 
Ejercicio 2 Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa .. .. . .. . . .. . 2-1 
Descripción y operación del interruptor fotoeléctrico con reflexión 
difusa. Caracterización del interruptor utilizando un bloque reflectivo. 
Ejercicio 3 Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 3-1 
Descripción y operación del interruptor fotoeléctrico con eliminación del 
segundo plano. Caracterización del interruptor utilizando un bloque 
reflectivo. 
Ejercicio 4 Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas . . .. ... . . . ... . . 4-1 
Descripción y operación del interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas. 
Caracterización del interruptor utilizando un bloque reflectivo. 
Ejercicio 5 Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada . ..... 5-1 
Descripción y operación del interruptor fotoeléctrico con retroflexión 
polarizada. Caracterización del interruptor utilizando un bloque 
reflectivo. 
Ejercicio 6 Interruptor de proximidad capacitivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1 
Descripción y operación del interruptor de proximidad capacitivo. 
Caracterización del interruptor utilizando un bloque reflectivo. 
Ejercicio 7 Interruptor de proximidad inductivo ................... 7-1 
Descripción y operación del interruptor de proximidad inductivo. 
Caracterización del interruptor utilizando un bloque reflectivo. 
Apéndices A Tabla de utilización del equipo . ...... . . ... ... . . .... A-1 
B Guía de selección del sensor . .. . ..... ..... .. . ..... . 8-1 
C Nuevos términos y palabras . ... . . . ... ... . .. . .. .. ... C-1 
O Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas ....... . . . .. 0 -1 
E Aplicaciones hidráulicas y neumáticas . . ... . .... ..... E-1 
F Cuidados del sistema didáctico de sensores . . . . . . . . . . F-1 
G Espectro electromagnético .. ..... . ..... . .......... G-1 
¡Nosotros valoramos su opinión! 
v 
VI 
Introducción 
Los temas cubiertos en este curso incluyen una introducción a los sensores y a los 
términos más comúnmente utilizados en el campo de los sensores, el diseño y la 
operación de los interruptores fotoeléctricos y los interruptores de proximidad 
capacitivos e inductivos. 
Los ejercicios en este manual proporcionan un enfoque sistemático y realista para 
el aprendizaje de este tema. Cada ejercicio contiene: 
• Un OBJETIVO DEL EJERCICIO claramente definido; 
• Una PRESENTACiÓN de la teoría involucrada; 
• Un Resumen del procedimiento el cual proporciona un puente entre la 
PRESENTACiÓN teórica y el PROCEDIMIENTO de laboratorio; 
• Un PROCEDIMIENTO de laboratorio detallado paso por paso en el cual el 
estudiante observa y mide los fenómenos más importantes. Los diagramas 
esquemáticos facilitan la conexión de los componentes. Las preguntas dirigen 
al estudiante en el procesos de aprendizaje y ayudan al entendimiento de los 
principios involucrados; 
• Cinco PREGUNTAS DE REVISiÓN las cuales verifican que el material haya 
sido bien asimilado. 
Es recomendable que usted lea el Apéndice F, Cuidados del sistema didáctico de 
sensores antes de comenzar los ejercicios de este manual. 
VII 
VIII 
Ejercicio 1 
Introducción a los sensores 
OBJETIVO DEL EJERCICIO 
• Cuando usted haya completado este ejercicio, habrá visto una introducción de 
los sensores fotoeléctricos capacitivos e inductivos; 
• Usted también verá los términos más comúnmente utilizados en el campo de los 
sensores; 
• Usted se familiarizará con los componentes de su Sistema didáctico de 
sensores. 
PRESENTACiÓN 
Sensores fotoeléctricos 
Los sensores fotoeléctricos pueden detectar la presencia o la ausencia de 
virtualmente cualquier tipo de objeto sin tener ningún contacto físico con este. Por 
lo tanto, estos pueden satisfacer un amplio rango de necesidades de control : estos 
pueden contar, notar la altura o el tamaño, la posición, monitorear velocidades de 
operación entre muchos otros. La figura 1-1 muestra una aplicación fotoeléctrica 
típica. 
EMISOR 
DE LUZ 
RAYO 
DE LUZ 
DISPOSITIVO 
DE CONTROL 
RECEPTOR 
DE LUZ 
Figura 1-1. Aplicación fotoeléctrica típica. 
OBJETO 
PARA SER 
DETECTADO 
1-1 
Introducción a los sensores 
1-2 
Los sensores fotoeléctricos utilizan un rayo de luz para detectar la presencia o el 
movimiento de un objeto. Estos consisten de un emisor de luz y de un receptor. 
El emisor es un diodo de emisión (LEO) que emite una longitud de onda específica 
de luz. La luz infrarroja, la roja visible, la verde y la azul se utilizan como fuente de 
luz en la mayoría de los sensores fotoeléctricos. Los LEO infrarrojos se utilizan 
donde se requieren de salidas de luz máximas para un rango sensible extendido. 
En algunas aplicaciones, un rayo de luz visible se utiliza para facilitar el ajuste o 
confirmar la operación del sensor. Las luces visible e infrarroja son partes diminutas 
del espectro electromagnético que se muestra en el Apéndice G. 
El receptor es un fotodiodo, o fototransistor, que proporciona un cambio en la 
corriente conducida dependiendo de que tanta luz se detecta. Los fotodiodos o 
fototransistores son más sensibles a ciertas longitudes de onda de la luz. Para 
mejorarla eficiencia, el emisor de luz y el receptor deben coincidir espectralmente. 
Los efectos indeseados de luz extraviada en la operación del sensor se pueden 
reducir modulando la frecuencia del rayo de luz. Si el rayo de luz no fuese 
modulado en frecuencia, el brillo de la luz directa del sol se podría detectar con el 
receptor y producir indicaciones falsas. Cuando el receptor detecta un rayo de luz 
modulado, este convierte los impulsos de luz en impulsos eléctricos. La modulación 
del rayo de luz se alcanza conmutando el LEO en encendido y apagado. Además, 
este modo de operación permite el paso de corriente y de la cantidad de luz emitida 
para que exceda lo que podría ser permitido bajo operación continuada. 
Existen dos maneras para detectar el rayo de luz: detección clara y detección 
oscura. La detección clara significa que el receptor detecta la presencia del rayo 
de luz. El receptor no emite ninguna señal de salida hasta que no detecte el rayo 
de luz. La detección oscura significa que el receptor detecta la ausencia del rayo 
de luz. 
Existen tres tipos de modos de detección fotoeléctricos: reflexión difusa, rayo a 
través y retroreflexión. La figura 1-2 muestra como trabaja cada modo. 
En el modo de detección de reflexión difusa, como se muestra en la figura 1-2 (a), 
el emisor y el receptor están contenidos en la misma caja protectora. El emisor 
proyecta el rayo de luz y cuando un objeto entra en el rayo, la luz se reflecta de 
vuelta hacia el receptor. La ventaja primordial del sensor de reflexión difusa es su 
simplicidad, este esta auto contenido y no requiere de reflector. 
En el modo de detección a través, como se muestra en la figura 1-2 (b), el emisor 
y el receptor están contenidos en cajas separadas. El emisor proyecta el rayo de 
luz directamente hacia el receptor. El objetivo interrumpe el rayo y el receptor 
detecta la ausencia del rayo de luz (presencia de un objeto). Los sensores a través 
proporcionan las distancias de detección más largas (más de 250 m (820 pies) . 
Estos sensores son adecuados para operar en ambientes muy sucios o con mucho 
polvo, pero no son recomendables para detectar objetivos translucidos o 
transparentes ya que el receptor puede ver a través de este tipo de objetivo. 
E 
R 
Introducción a los sensores 
EMISOR 
/ RAYODELUZ 
:»»»»»»~»»>>>>> 
RECEPTOR 
(al Reflexión difusa 
OBJETIVO 
OBJETO DETECTADO 
0»>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0 0>>>>>>>>>~ 
SUPERFICIE 
RETROREFLECTIVA 
o »»»»»»»»>~«~» 
@««««<<<<<<<<<: 
(bl Rayo a través 
(el Retroreflexión 
OBJETO DETECTADO 
OBJETO DETECTADO 
Figura 1-2. Modos de detección fotoeléctricos. 
En el modo de detección con retroreflexión, como se muestra en la figura 1-2 (c), 
el emisor y el receptor están contenidos en la misma caja protectora. El emisor 
proyecta un rayo de luz hacia el reflector, el cual direcciona de regreso el rayo hacia 
el receptor. La presencia del objetivo interrumpe el rayo de luz reflejado y el 
receptor detecta la ausencia del rayo de luz. 
Sensores de proximidad capacitivos e inductivos 
Como son sensores fotoeléctricos, los sensores de proximidad capacitivos e 
inductivos detectan la presencia o la ausencia de objetos sin tener ningún contacto 
físico. Los sensores capacitivos detectan objetos tanto metálicos como no 
1-3 
Introducción a los sensores 
1-4 
metálicos mientras que los sensores inductivos detectan la presencia de objetos 
metálicos únicamente. Su operación se presenta en los ejercicios 6 y 7. 
índice de ganancia en exceso, margen de operación, margen 
El índice de ganancia en exceso, también denominado margen de operación o 
margen, es la relación de la intensidad de luz disponible a una distancia dada del 
sensor y la intensidad de luz necesaria para disparar el sensor. Un índice de 
ganancia en exceso de uno se obtiene cuando se detecta suficiente luz para 
conmutar el estado de la salida del sensor. Un índice de ganancia en exceso de 10 
se obtiene cuando se detecta 10 veces el nivel de luz mínimo requerido para 
conmutar el estado de la salida del sensor. 
La ganancia de exceso es la energía de luz extra que está disponible para reducir 
la atenuación que produce el mugre, el polvo, el humo, la humedad y otros 
contaminantes en el ambiente explorado. 
Histéresis 
La histéresis es la diferencia entre el "punto de operación" (donde un objetivo 
detectado produce que el sensor conmute la salida del sensor al modo activo) y el 
"punto de liberación" (donde ya no se detecta más el objetivo y la salida del sensor 
se cambia al modo desactivado). La histéresis se necesita para evitar movimientos 
bruscos (sacudidas rápidas) cuando el sensor está sujeto a golpes y vibraciones, 
o cuando el objetivo está estacionario en la distancia de detección nominal. Las 
amplitudes de la vibración deben ser menores que la banda de la histéresis para 
evitar la vibración ruidosa. 
Frecuencia de conmutación 
La frecuencia de conmutación es el número maxlmo de operaciones de 
conmutación por segundo. Esta corresponde a la velocidad a la cual un sensor 
puede entregar pulsos individuales discretos cuando el objetivo alcanza y deja el 
campo de detección. Este valor depende del tamaño del objetivo, la distancia desde 
la cara de detección, la velocidad del objetivo y el tipo de interruptor. Algunos 
fabricantes expresan la velocidad del sensor en términos del tiempo de respuesta 
T (T = 1ff). 
Tipos de salida del sensor 
Salida transistor 
El transistor es el dispositivo de salida típico de estado sólido para sensores de baja 
tensión CC. Existen dos tipos que se utilizan: transistor de hundimiento y 
transistor de fuente. 
La salida del transistor de hundimiento es una salida del transistor que requiere que 
la carga este conectada entre la salida del sensor y la conexión de alimentación 
Introducción a los sensores 
positiva como se muestra en la figura 1-3 (a). Una salida de hundimiento actual 
requiere un transistor NPN. Esta configuración de la salida puede operar 
directamente el circuito lógico de baja tensión (como una lógica transistor-transistor, 
TTL). 
La salida del transistor de fuente es una salida del transistor que requiere que la 
carga este conectada entre la salida del sensor y la conexión de alimentación 
negativa como se muestra en la figura 1-3 (b). Una salida de hundimiento actual 
requiere un transistor PNP. Esta configuración de la salida produce un cero lógico, 
o falso, cuando no está activo el sensor. Por lo tanto, esta configuración de la salida 
se utiliza comúnmente como entrada de un PLC. Los sensores de su sistema 
didáctico son de tipo de salida del transistor PNP. 
CIRCUITO ACTUAL CIRCUITO FUNCIONAL 
,----------0 (+) ,--------o~¡~- (+) 
I CARGA I 
'----------<----0 (-) 
,---------<_---0 (+) 
CIRCUITO 
PRINCIPAL f------j 
COLECTOR 
ABIERTO 
PNP 
SALIDA 
l...-------D (- ) 
Salida relé 
(a) Salida de hundimiento 
(b) Salida de fuente 
I 
CIRCUITO 6..-1 
PRINCIPAL -------- -jj 
I 
'-------- __ --(~J_--.. (-) 
,------.--{)-- - - (+) 
CIRCUITO 
PRINCIPAL --------f' 
~ 
--v l 
I CARGA I 
L---_ ____ ---<)-.. l_ --e (_) 
Figura 1-3. Salida transistor. 
Debido a que la corriente de salida máxima de los transistores de salida es baja 
( ::: 1 00 mA) , se conecta con frecuencia una bobina, que opera un conjunto de 
contactos normalmente abiertos (NA) y normalmente cerrados (NC), a la salida del 
1-5 
Introducción a los sensores 
1-6 
transistor como se muestra en la figura 1-4. Este es el caso de los sensores de su 
sistema didáctico. 
Cuando el sensor está en modo activo, fluye corriente a través de la bobina del relé 
(CR). Esto causa que los contactos del relé se conmuten al modo activado. Los 
contactos del relé pueden controlar la operación de cargas importantes CA y CC. 
Debido a que los relés son dispositivos mecánicos, estos pueden adicionar al 
tiempo de respuesta del sensor 1 O a 25 ms. 
TRANSISTOR PNP 
DIODE DE PROTECCiÓN 
.-----------~~--~~----------D(+) 
CIRCUITO 
PRINCIPALI 
I 
I 
I 
I 
CR I 
~1 
52: 
I 
TERMINAL NA 
TERMINAL 
COMÚN 
TERMINAL NC 
DIAGRAMA SIMBÓLICO DE LA ESCALERA 
'------11*-----------0(-) 
DIODO DE PROTECCiÓN 
Figura 1-4. Salida relé. 
Salida triae 
La salida triac es otro tipo de salida del sensor. Este es un dispositivo de estado 
sólido designado para la conmutación CA únicamente. Los triac ofrecen alta 
corriente de conmutación, haciendolos adecuados para contactares grandes y 
solenoides. Estos no están sometidos a las limitaciones mecánicas de los relés y 
su expectativa de vida es virtualmente infinita. 
Nota: Los sensores de su sistema didáctico se identifican por su modo de 
detección que le sigue al término "interruptor". Este término se refiere a la 
salida del sensor que conmuta a "encendido" o "apagado" dependiendo de la 
presencia o la ausencia del objetivo. Los sensores actúan como interruptores 
que son activados por los objetivos, en lugar de transductores cuya salida es 
proporcional a una señal de entrada. 
Introducción a los sensores 
Guía de selección del sensor 
En el Apéndice B se incluye una Guía de selección del sensor. Esta guía muestra 
muchos de los parámetros que deben considerarse cuando se selecciona un 
sensor. 
Resumen del procedimiento 
En la primera parte del ejercicio, Interruptores fotoeléctricos, usted determinará 
cuales interruptores fotoeléctricos, de su sistema didáctico, utilizan como fuentes 
de luz, la luz roja visible y la luz infrarroja. 
En la segunda parte del ejercicio, Características del Bloque reflectivo, usted 
determinará las características de cada superficie del Bloque reflectivo de su 
sistema didáctico. 
En la tercera parte del ejercicio, Operación del interruptor, usted observará como 
operan los interruptores. Observará que los contactos normalmente cerrados se 
convierten en contactos normalmente abiertos cuando la salida del sensor se 
conmuta al modo activado. 
EQUIPAMIENTO REQUERIDO 
Consulte la Tabla de utilización del equipo, en el Apéndice A de este manual , para 
obtener una lista del EQUIPAMIENTO REQUERIDO para realizar este ejercicio. 
PROCEDIMIENTO 
Interruptores fotoeléctricos 
o 1. Hay cuatro interruptores fotoeléctricos en su sistema didáctico de 
sensores: el Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa modelo 6377, el 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano modelo 6373, 
el Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas modelo 6378 y el Interruptor 
fotoeléctrico con retroflexión polarizada modelo 6374. 
Tres de ellos utilizan un rayo de luz roja visible y el otro utiliza un rayo de 
luz infrarrojo. Tomando un sensor a la vez, conecte los terminales 
positivo (+) y negativo (-) del interruptor fotoeléctrico a los terminales 
correspondientes de la Fuente de alimentación cc. 
Encienda la Fuente de alimentación cc, y determine si el sensor que usted 
está observando utiliza luz visible o un rayo de luz infrarrojo pasando un 
dedo a una distancia del 25 mm (1 pulgada) en frente del sensor. Observe 
si usted puede ver un punto rojo que aparece en su dedo. Registre sus 
observaciones en la tabla 1-1. 
Nota: La luz infrarroja es inofensiva alojo humano. 
1-7 
Introducción a los sensores 
SENSORES FOTOELÉCTRICOS ROJA VISIBLE INFRARROJA 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
Modelo 6377 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación 
del segundo plano 
Modelo 6373 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
Modelo 6378 
Interruptor fotoeléctrico con retroflexión 
polarizada 
Modelo 6374 
Tabla 1-1. Rayo de luz roja visible y rayo de luz infrarroja. 
o 2. Apague la Fuente de alimentación ce. 
UNDERSIDE 
RETROREFLECTIVE SURFACE 
Figura 1-5. Vista desarrollada del Bloque reflectivo. 
1-8 
Introducción a los sensores 
Características del Bloque reflectivo 
o 3. Obtenga el Bloque reflectivo, modelo 6396. El Bloque reflectivo tiene cinco 
tipos diferentes de superficies que se utilizarán para determinar las 
características de los sensores. Asocie los siguientes cuatro tipos de 
superficie con las superficies que se muestran en la figura 1-5. 
Superficie de madera negra 
Superficie metálica negra mate 
Operación del interruptor 
Superficie metálica brillante 
Superficie de madera blanca 
o 4. Obtenga el Interruptor de proximidad capacitivo, modelo 6376, y conecte 
el circuito como se muestra en la figura 1-6. 
SUPERFICIE PUESTO CON 
DE TRABAJO LÁMPARAS PILOTO 
o o o o 
o o o a 
o o 
o o 
o o o 
INTERRUPTOR DE 
PROXIMIDAD CAPACITIVO 
DIAGRAMA DE CONEXiÓN 
o 
(+) 
INTERRUPTOR DE 
PROXIMIDAD CAPACITIVO 
DIAGRAMA DE LA ESCALERA 
Figura 1-6. Circuito utilizando el Interruptor de proximidad capacitivo. 
LÁMPARA 
PILOTO 
l2 
o 5. Sujete el interruptor a la superficie de trabajo. Conecte los terminales (+) 
y (-) del interruptor a los terminales correspondientes de la Fuente de 
alimentación cc. Encienda la Fuente de alimentación cc. 
Nota: No debe haber ningún objeto a menos de 100 mm 
(4 pulgadas) del frente del sensor. 
o 6. ¿Se apagó la lámpara piloto o lámpara L 1, indicando que la salida 
transistor del interruptor de proximidad capacitivo no esta activada? 
o Sí O No 
(-) 
1-9 
Introducción a los sensores 
1-10 
o 7. Mueva un dedo hacia adelante y hacia atrás en frente del sensor a 
aproximadamente 6 mm (0,25 pulgadas).¿Se enciende la lámpara piloto 
o lámpara L 1? Explique porque. 
o 8. ¿Qué le ocurre a la lámpara piloto L2 cuando se enciende la lámpara piloto 
L 1? Explique porque. 
o 9. Apague la Fuente de alimentación cc y retire todos los cables. 
CONCLUSiÓN 
En este ejercicio, usted vio una introducción a los sensores. Usted aprendió acerca 
de los términos más comúnmente utilizados en el campo de los sensores y se 
familiarizó con los componentes de su Sistema didáctico de sensores. 
Usted determinó cuales interruptores fotoeléctricos de su sistema didáctico, utilizan 
luz roja visible y luz infrarroja como fuente de luz. Usted observó las diferentes 
superficies que caracterizan el Bloque reflectivo. También observó cómo los 
contactos normalmente cerrados de un interruptor pasan a ser contactos 
normalmente abiertos cuando la salida del sensor se conmuta al modo activado. 
PREGUNTAS DE REVISiÓN 
1. ¿Cómo detectan la presencia de objetos los sensores fotoeléctricos? 
2. ¿Cuál es la diferencia entre la detección clara y la detección oscura? 
Introducción a los sensores 
3. ¿Cuáles son los tres tipos de modos de detección fotoeléctrica? 
4. ¿Qué quiere decir el índice de ganancia en exceso cuando se describen los 
interruptores fotoeléctricos? 
5. ¿Qué quiere decir la histéresis cuando se describen los interruptores de 
proximidad? 
1-11 
1-12 
Ejercicio 2 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
OBJETIVO DEL EJERCICIO 
• En este ejercicio, usted habrá visto un introducción de los interruptores 
fotoeléctricos con reflexión difusa; 
• Usted aprenderá cómo y cuando se utilizan estos; 
• Usted también aprenderá sus ventajas y desventajas; 
• Usted experimentará su operación utilizando un bloque reflectivo. 
PRESENTACiÓN 
Los interruptores fotoeléctricos con reflexión difusa se diseñan para detectar luz 
reflejada directamente por el objetivo. De esta manera es necesario apuntar la 
fuente de luz directamente al objetivo como muestra la figura 2-1. La luz del emisor 
se esparce en todos los ángulos por la superfici6 del objetivo y una parte de la luz 
se refleja de vuelta para ser detectada por el receptor. 
¿_,ALBERGUE ::~:::Rl 
1 
1 
1 
I 
I 
1 
1 
1 
1 
I 
R 
E 
1 _____ ___ 1 
EMISOR 
Figura 2-1. Detección con reflexión difusa. 
OBJETIVO 
Existen muchos tipos de sensores con reflexión difusa: difusa estándar, difusa con 
corte brusco, difusa con foco fijo , difusa con ángulo ancho, difusa con eliminación 
del segundo plano o fondo. La reflexión difusa estándar se presenta en este 
ejercicio y la reflexión con eliminación del segundo plano o fondo se presenta en el 
siguiente ejercicio. 
Los sensores con reflexión difusa estándarse diseñan para obtener un alto margen 
de operación cuando están detectando un objetivo. Las reflexiones desde cualquier 
fondo de atrás de la posición del objetivo deben proporcionar un margen de 
operación lo más cercano al cero. Cuando el fondo de atrás del objetivo es muy 
reflectivo y está cercano al objetivo, detectar el objetivo sin detectar el fondo puede 
llegar a ser muy difícil. En este caso, pueden ser más apropiados los sensores con 
2-1 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
2-2 
reflexión difusa con corte brusco, con foco fijo, con ángulo ancho o con eliminación 
del segundo plano o fondo. 
La reflectividad del objetivo puede también afectar la operación de los sensores. 
Como muestra la figura 2-2, las superficies muy brillantes pueden reflejar la 
mayoría de la luz muy lejos del receptor, haciendo la detección muy difícil. La cara 
de detección del sensor debe estar paralela con este tipo de superficie del objetivo. 
/ 
/ , , 
/ CAJA PROTECTORA DEL SENSOR 
/ " 
/ , 
/ , 
/ , 
/ , 
/ , 
/ > 
/ / 
, , , , , 
v 
CARA DE 
DETECCiÓN 
LA LUZ ES 
REFLEJADA 
LEJOS DEL 
RECEPTOR 
SUPERFICIES 
MUY BRILLANTES 
r-----------I 
I 1 
I I 
1 I 
I I 
I 1 
1 I 
~_ _1 
Figura 2-2. Orientación del sensor con una superficie brillante. 
Las superficies muy oscuras y sin brillo pueden absorber la mayoría de la luz y 
reflejar muy poca para la detección. Estos objetivos son muy difíciles de detectar 
a menos que se coloque el sensor muy cerca de estos. 
La distancia específica de detección de los sensores fotoeléctricos se determina 
utilizando una hoja de papel de 1 O-cm x 1 O-cm (3,94-pulgadas x 3,94-pulgadas), 
90% reflectiva. Esto significa que el 90% de la energía lumínica, de la fuente de luz, 
será reflejada por la hoja de papel. La tabla 2-1 muestra el efecto de la reflectividad 
del material del objetivo en la distancia de detección del sensor. Para utilizar la 
tabla 2-1 , multiplique el factor de corrección del material del objetivo por la distancia 
de detección específica de su sensor. 
MATERIAL DEL OBJETIVO FACTOR DE CORRECCIÓN 
Papel blanco 90% reflectivo 1 
Metal brillante 1,2 a 1,6 
Aluminio anodizado negro 1,1 a 1,8 
Algodón blanco 0,6 
Gris, plástico PVC 0,5 
Madera cruda 0,4 
Cartón negro sin brillo 0,1 
Cartón negro brillante 0,3 
Vidrio/Plástico reflector 3 
Tabla 2-1. Factor de corrección para varios materiales del objetivo. 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
El Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa de su sistema didáctico se muestra 
en la figura 2-3. 
TORNILLO DE 
AJUSTE DE 
LA SENSIBILIDAD 
INDICADOR DE 
SENSIBILIDAD 
INDICADOR DE 
ESTABILIDAD 
(LEDVERDE) 
INDICADOR 
DE SALIDA 
(LED ROJO) 
--------------------------------------------------� 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
I 
1 
1 
1 
I 
L1 L2 
: L1 : SALIDA 
: L2 : ESTABILIDAD 
I 
1 
r-----------~----~------------DI (+) 
1 
1 
1 
CR : 
~1 
1 
~------n 2 
CR 
3 
L----.-,¡.---4-------C (-) 
TERMINAL NA 
TERMINAL 
COMÚN 
TERMINAL NC 
DIAGRAMA ELÉCTRICO DIAGRAMA SIMBÓLICO DE LA ESCALERA 
Figura 2-3. Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa. 
Como muestra la figura 2-3, el sensor tiene un tornillo de ajuste de la sensibilidad, 
un indicador de sensibilidad, un indicador de estabilidad (LED verde) y un indicador 
de salida (LED rojo) que se enciende cuando la salida se activa (el objetivo es 
detectado) . Otras características del I nterruptor fotoeléctrico con reflexión difusa se 
presentan en la tabla 2-2. 
2-3 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
2-4 
CARACTERíSTICAS DEL INTERRUPTOR FOTOELÉCTRICO CON REFLEXiÓN DIFUSA 
Tipo Reflexión difusa estándar 
Tipo de salida del transistor Fuente (PNP) 
Rango de la distancia de detección 
Con papel blanco 0,1 a 200 mm (0,04 a 7,87 pulgadas) 
Con papel negro mate 0,5 a 23 mm (0,2 a 0,91 pulgadas) 
Fuente de luz Tipo Roja visible 
Longitud de onda 700 nm (27,6 micro-pulgadas) 
Tiempo de respuesta (únicamente el 0,5 ms máx. ENCENDIDO 
sensor) 0,5 ms máx. APAGADO 
Sensibilidad Ajustable, perilla de 2 vueltas con 
embrague e indicador 
Tabla 2-2. Características del Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa. 
Resumen del procedimiento 
En la primera parte del ejercicio, Ajuste de la sensibilidad, usted aprenderá cómo 
ajustar la sensibilidad del I nterruptor fotoeléctrico con reflexión difusa para obtener 
una operación estable. 
En la segunda parte del ejercicio, Características, usted observará la habilidad del 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa para detectar la presencia de varias 
superficies reflectivas. 
En la tercera parte del ejercicio, Distancia de detección, usted determinará la 
distancia de detección máxima del I nterruptor fotoeléctrico con reflexión difusa para 
cada superficie del Bloque reflectivo. 
EQUIPAMIENTO REQUERIDO 
Consulte la Tabla de utilización del equipo, en el Apéndice A de este manual, para 
obtener una lista del EQUIPAMIENTO REQUERIDO para realizar este ejercicio. 
PROCEDIMIENTO 
Ajuste de la sensibilidad 
o 1. Conecte el circuito que se muestra en la figura 2-4 y encienda la Fuente de 
alimentación cc. 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
o 
o 
o 
o 
o o o 
INTERRUPTOR 
FOTOELÉCTRICO 
CON REFLEXiÓN 
DIFUSA 
PUESTO CON 
LÁMPARAS PILOTO 
HOJA DE 
PAPEL 
BLANCO 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
SENSOR 
(+) 
SUPERFICIE 
DE TRABAJO 
DIAGRAMA DE CONEXiÓN DIAGRAMA DE LA ESCALERA 
Figura 2-4. Circuito utilizando el Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa. 
D 2. Ajuste la sensibilidad del Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa de la 
siguiente manera: 
• Coloque el Bloque reflectivo sobre una hoja de papel blanco y 
posicione el bloque de tal manera que la superficie de madera blanca 
esté paralela a la cara de detección del sensor a una distancia de 
125 mm (5 pulgadas) . 
• Gire cuidadosamente el tornillo de ajuste de la sensibilidad a la 
posición mínima de la escala (posición completamente en sentido 
antihorario) . 
• Aumente gradualmente la sensibilidad girando el tornillo de ajuste de 
la sensibilidad en sentido horario hasta que se encienda el indicador de 
salida (LEO rojo). 
(-) 
2-5 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
2-6 
• Observe el indicador de la sensibilidad y memorice su posición. 
• Retire el Bloque reflectivo. 
• Gire cuidadosamente el tornillo de ajuste de la sensibilidad la posición 
máxima de la escala (posición completamente en sentido horario). 
• Disminuya gradualmente la sensibilidad girando el tornillo de ajuste de 
la sensibilidad en sentido antihorario hasta que se apague el indicador 
de salida (LEO rojo). 
• Observe el indicador de la sensibilidad y memorice su posición. 
• Coloque el tornillo de ajuste de la sensibilidad en la posición media 
entre las dos posiciones memorizadas del indicador de la sensibilidad. 
El Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa trabajará entonces 
normalmente. 
Nota: El indicador de estabilidad (LEO verde) se debe encender 
"con y sin" el objetivo. Si no es así, no se puede esperar una 
operación estable y se deben repetir los ajustes. 
o 3. ¿Está encendido el indicador de estabilidad con y sin el objetivo, 
confirmando que el ajuste de la sensibilidad está correctamente colocado 
para que detecte la presencia de la superficie de madera blanca del Bloque 
reflectivo a una distancia de 125 mm (5 pulgadas)? 
o Sí O No 
Características 
o 4. Coloque su mano en el Bloque reflectivo mientras compara la operación del 
indicador de salida con la de la lámpara piloto L 1.¿Qué puede concluir de 
su comparación? 
o 5. Pruebe la habilidad del Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa para 
detectar varias de las superficies del Bloque reflectivo. 
Coloque el Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa como se muestra 
en la figura 2-4 y determine cuales superficies fueron detectadas por el 
sensor. Registre sus observaciones en la tabla 2-3. 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
SUPERFICIEDETECTADA NO DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra mate 
Superficie metálica brillante 
Superficie con retroflexión 
Tabla 2-3. 
o 6. ¿Qué puede concluir de sus observaciones? 
o 7. Sin modificar la posición del sensor, tome el Bloque reflectivo en su mano 
y mantengalo en frente de la cara de detección del sensor con un ángulo 
de aproximadamente 45°. Registre en la tabla 2-4 cuales superficies son 
detectadas por el sensor en esta posición. 
SUPERFICIE DETECTADA NO DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra mate 
Superficie metálica brillante 
Superficie con retroflexión 
Tabla 2-4. 
o 8. ¿Qué puede concluir usted de sus observaciones para cada superficie del 
Bloque reflectivo? 
2-7 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
2-8 
o 9. Explique porque la superficie metálica brillante no es detectada por el 
sensor en esta posición. 
Distancias de detección 
o 10. Para cada superficie del Bloque reflectivo, determine la distancia máxima 
de detección. Para hacer esto, coloque el sensor verticalmente. Sujete el 
Bloque reflectivo con su mano en contra de la cara de detección y mueva 
el Bloque reflectivo alejandose lentamente hasta que se apague la lámpara 
piloto L 1. Determine la distancia máxima de detección para cada superficie 
y registre sus resultados en la tabla 2-5. 
SUPERFICIE DISTANCIA MÁXIMA DE DETECCIÓN 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra mate 
Superficie metálica brillante 
Superficie con retroflexión 
Tabla 2-5. Distancia máxima de detección. 
o 11. ¿Qué puede concluir de los valores indicados en la tabla 2-5? 
o 12. Apague la Fuente de alimentación cc y retire todos los cables. 
CONCLUSiÓN 
En este ejercicio usted fue introducido a los interruptores fotoeléctricos con reflexión 
difusa. Usted aprendió cómo y cuando se utilizan estos como también sus ventajas 
y desventajas. 
Interruptor fotoeléctrico con reflexión difusa 
Usted experimentó cómo ajustar la sensibilidad del Interruptor fotoeléctrico con 
reflexión difusa para obtener una operación estable. Usted observó su habilidad 
para detectar la presencia de varias superficies reflectivas. Finalmente, usted midió 
la distancia máxima de detección para cada superficie del Bloque reflectivo. 
PREGUNTAS DE REVISiÓN 
1. Nombre cinco tipos de sensores con reflexión difusa. 
2. Explique brevemente la operación del sensor con reflexión difusa. 
3. Nombre dos ventajas de los sensores con reflexión difusa. 
4. Explique porque las superficies oscuras son difíciles de detectar por los 
sensores con reflexión difusa. 
5. ¿Qué precaución debe tenerse en cuenta cuando se detectan superficies 
brillantes? 
2-9 
2-10 
Ejercicio 3 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
OBJETIVO DEL EJERCICIO 
• En este ejercicio, usted habrá visto una introducción de los interruptores 
fotoeléctricos con eliminación del segundo plano; 
• Usted aprenderá cómo y cuando se utilizan estos; 
• Usted también aprenderá sus ventajas y desventajas; 
• Usted experimentará su operación utilizando un bloque reflectivo. 
PRESENTACiÓN 
Los sensores con eliminación del segundo plano o eliminación del fondo son 
diseñados para aplicaciones de corto rango [menos que 100 mm (4 pulgadas)] en 
donde el fondo de atrás del objetivo está muy cercano a este y es muy reflectivo. 
La detección con eliminación del segundo plano es uno de los muchos tipos de 
modos de detección difusa. 
En lugar de intentar ignorar el fondo de atrás del objetivo, los sensores con 
eliminación del segundo plano utilizan electrónica sofisticada activamente para 
detectar la presencia tanto del objetivo como del fondo. 
Los sensores con eliminación del segundo plano contienen dos elementos de 
detección fotoeléctricos para detectar los objetos en frente y detrás de la distancia 
de detección nominal. Como muestra la figura 3-1, el elemento de detección 1 
detecta las reflexiones que vienen de atrás de la distancia de detección nominal y 
el elemento de detección 2 detecta las reflexiones en frente de la distancia de 
detección nominal. 
\
AJA DE PROTECCiÓN DEL SENSOR . 
ELEMENTO DE DETECCION 1 
ELEMENTO DE OBJETIVO 
DETECCiÓN 2 - - ----
1 
1 
: R 
1 
1 
: E 
1 
1 
1 ________ 1 
1_ DISTANCIA DE DETECCiÓN NOMINAL "1 
Figura 3-1. Detección con eliminación del segundo plano. 
SUPERFICIE 
DE FONDO 
3-1 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
3-2 
Comparando las dos señales, el sensor puede ignorar la presencia de un fondo 
muy reflectivo casi directamente atrás de un objetivo oscuro menos reflectivo. La 
salida del sensor cambiará de estado en la detección activa del objetivo o en la 
detección activa del fondo. 
Para una eliminación del segundo plano confiable, se recomienda una distancia de 
separación mínima del 10% de la distancia máxima de detección entre el objetivo 
y el fondo. 
Debido al método de detección, se detectan únicamente los objetivos que viajan 
horizontalmente hacia el sensor, es decir desde la izquierda hacia la derecha, o del 
frente hacia atrás como se muestra en la figura 3-2. Los objetivos que viajan 
verticalmente pueden no detectarse con precisión. 
Figura 3-2. Método de detección. 
El Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano de su sistema 
didáctico se muestra en la figura 3-3. 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
ALIMENTACiÓN (LEO VERDE) 
SALIDA (LEO AMARILLO) 
ESTABILIDAD (LEO NARANJA) 
r--------- ---------------------------------------- - --~ 
L1 L2 L3 
1 
r-----------~----~------------Ol (+) 
1 
1 
1 
CR 1 
M1 
1 
1 
1 
1 
CIRCUITO 
L-____ --j PRINCIPAL .------{) 2 
1 L1 : ALIMENTACiÓN 
11 L2 : SALIDA 
CR 
'----I/I---[) 3 
L---- -.f--- ---*-------D H 
: L3: ESTABILIDAD 1 
1 ______ ------------ ---------------------------------- -1 
TERMINAL NA 
TERMINAL 
COMÚN 
TERMINALNC 
DIAGRAMA ELÉCTRICO DIAGRAMA SIMBÓLICO DE LA ESCALERA 
Figura 3-3. Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano. 
Como muestra la figura 3-3, el sensor tiene un indicador de alimentación (LEO 
verde), un indicador de salida (LEO amarillo) que se enciende cuando se activa la 
salida y el indicador de estabilidad (LEO naranja) que se enciende cuando la 
ganancia en exceso supera el 2,5. No hay ajuste de la sensibilidad en este sensor. 
En la tabla 3-1 se muestran otras características del Interruptor fotoeléctrico con 
eliminación del segundo plano. 
3-3 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
3-4 
CARACTERíSTICAS DEL INTERRUPTOR FOTOELÉCTRICO CON 
ELIMINACiÓN DEL SEGUNDO PLANO 
Tipo Eliminación del segundo plano 
Tipo de salida del transistor Fuente (PNP) 
Distancia de detección Mínima 3 mm (0,12 pulgadas) 
Máxima 100 mm (3,9 pulgadas) 
Fuente de luz Tipo Infrarrojo 
Longitud de onda 880 nm (34,6 micro-pulgadas) 
Tiempo de respuesta 1,0 ms 
(únicamente el sensor) 
Modos de detección del rayo de Operación clara/Operación 
luz oscura* 
• El sensor tiene salida de operación clara y salida de operación oscura. La 
salida de la bobina del relé está conectada a la salida de operación clara. La 
salida de operación oscura no se utiliza. 
Tabla 3-1. Características del Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
Resumen del procedimiento 
En la primera parte del ejercicio, Ajuste, usted ajustará el circuito y la posición del 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano. 
En la segunda parte del ejercicio, Características, usted observará la habilidad del 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano para detectar la 
presencia de varios objetos en movimiento sobre las superficies del Bloque 
reflectivo. 
EQUIPAMIENTO REQUERIDO 
Consulte la Tabla de utilización del equipo, en el Apéndice A de este manual, para 
obtener una lista del EQUIPAMIENTO REQUERIDO para realizar esteejercicio. 
PROCEDIMIENTO 
Ajuste 
o 1. Conecte el circuito que se muestra en la figura 3-4 y encienda la Fuente de 
alimentación cc. 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
100 mm 
(4 pulgadas) 
~~ 
> .. : .' 
SENSOR 
CARA DE 
DETECCiÓN 
SUPERFICIE DE 
MADERA BLANCA 
DEL 
BLOQUE REFLECTIVO 
PUESTO CON 
LÁMPARAS PILOTO 
o 
o o o o o 
INTERRUPTOR 
FOTOELÉCTRICO 
CON ELIMINACiÓN 
DEL SEGUNDO PLANO 
DIAGRAMA DE CONEXiÓN 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
(+) 
LADDER DIAGRAM 
Figura 3·4. Circuito utilizando el Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano. 
o 2. Coloque el Bloque reflectivo de tal manera que la superficie de madera 
blanca esté paralela a la cara de detección del sensor a una distancia de 
100 mm (4 pulgadas). Eleve lentamente el sensor hasta que los 
indicadores de estabilidad y de las salidas se apaguen. Ambos indicadores 
deben apagarse con el objetivo. 
Características 
Nota: En esta parte del ejercicio, las superficies del Bloque se 
utilizan como superficies de fondo. 
o 3. Pruebe la habilidad del Interruptor fotoeléctrico con eliminación del 
segundo plano para detectar algunos objetos en movimiento sobre cada 
superficie del Bloque reflectivo a una distancia de 12 mm (0,5 pulgadas). 
Para hacer esto, pase un dedo sobre cada superficie y registre en la 
tabla 3-2 si el sensor detecta la presencia de su dedo. 
(-) 
3-5 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
3-6 
SUPERFICIE DETECTADA NO DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra mate 
Superficie metálica brillante * 
Superficie con retroflexión 
* Dependiendo del ángulo con que golpea el rayo de luz la superficie 
metálica brillante, el sensor puede detectar su presencia aunque se 
sobrepase la distancia de detección máxima del sensor. Si este es 
el caso, modifique el ángulo del sensor lentamente hasta que llegue 
a desactivarse. 
Tabla 3-2. 
o 4. Repita sus observaciones utilizando otros objetos con diferente 
reflectividad (mate, brillante, oscuro).¿Qué puede concluir de sus 
observaciones? 
o 5. Compare la operación del indicador de alimentación (LEO verde) con la del 
indicador de salida (LEO amarillo) . Registre sus observaciones. 
o 6. Apague la Fuente de alimentación cc y retire todos los cables. 
CONCLUSiÓN 
En este ejercicio, usted fue introducido a los interruptores fotoeléctricos con 
eliminación del segundo plano. Usted aprendió cómo y cuando se utilizan y sus 
ventajas y desventajas. 
Usted experimentó cómo detectan la presencia de varios objetos en movimiento 
sobre las superficies del Bloque reflectivo. 
Interruptor fotoeléctrico con eliminación del segundo plano 
PREGUNTAS DE REVISiÓN 
1. ¿Para qué están diseñados los interruptores fotoeléctricos con eliminación del 
segundo plano? 
2. ¿Como ignoran la presencia del fondo de atrás del objetivo los interruptores 
fotoeléctricos con eliminación del segundo plano? 
3. Nombre dos ventajas de los interruptores fotoeléctricos con eliminación del 
segundo plano. 
4. Explique cómo los interruptores fotoeléctricos con eliminación del segundo 
plano pueden detectar objetos al frente y detrás de la distancia de detección 
nominal del interruptor. 
5. ¿A qué distancia se debe colocar el objetivo del fondo para obtener una 
operación confiable? 
3-7 
3-8 
Ejercicio 4 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
OBJETIVO DEL EJERCICIO 
• En este ejercicio, usted habrá visto una introducción de los interruptores 
fotoeléctricos de fibras ópticas; 
• Usted aprenderá cómo y cuando se utilizan estos; 
• Usted también aprenderá sus ventajas y desventajas; 
• Usted experimentará su operación utilizando un bloque reflectivo. 
PRESENTACiÓN 
Los sensores de fibras ópticas se diseñan para aplicaciones donde el sensor no se 
puede colocar en la posición de detección actual. Las fibras ópticas no son una 
técnica de detección sino que son un método de transmisión de la energía lumínica. 
Los cables de fibras ópticas utilizan fibras transparentes de vidrio o de plástico para 
conducir y guiar la energía en forma de luz. Estos se utilizan como "tubos" en 
controles fotoeléctricos, como se muestra en la figura 4-1 . 
CABLES DE FIBRA ÓPTICA 
RAYO DE LUZ 
Figura 4-1. Energía lumínica transmitida a través de cables de fibras ópticas. 
La luz proveniente del emisor se transmite a través del cable de fibras ópticas y 
sale al otro extremo del cable. El rayo reflejado luego es devuelto al receptor a 
través de otro cable de fibra óptica ya sea en el mismo ensamble del cable 
(bifurcado) o en otro cable ensamblado por separado. Los cables de fibras ópticas 
se pueden colocar en lugares que serían inaccesibles para los sensores 
fotoeléctricos. 
4-1 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
4-2 
Una fibra óptica típica consiste de un núcleo de vidrio interior y un revestimiento 
exterior. El revestimiento está compuesto ya sea por plástico o por vidrio. La 
figura 4-2 muestra cómo una fibra óptica transmite la luz. El núcleo interior tiene un 
índice de reflexión más alto que el del revestimiento. La luz que entra a la fibra se 
refleja por el entorno entre el núcleo y el revestimiento. Los rayos de luz viajan por 
toda la longitud del cable debido a las reflexiones internas. 
REVESTIMIENTO 
RAYO DE LUZ 
Figura 4-2. Propagación de la luz en una fibra óptica. 
Las imperfecciones en las fibras ópticas producen una pérdida en la intensidad de 
la luz entre un extremo y el otro del cable. La figura 4-3 muestra como las 
imperfecciones pueden afectar la propagación de la luz. Las impurezas, burbujas 
e irregularidades en la construcción de la fibra y la densidad desviarán o absorberán 
parte de la luz. Los extremos de la fibra irregulares causados por el corte 
inapropiado aumentarán la pérdida de luz. Debido a las pérdidas inherentes a la 
construcción de la fibra, los cables de fibras ópticas son catalogados por su pérdida 
de potencia de luz (en dB) sobre una longitud de 1,6 km (1 milla). Un cable no 
costoso pierde tanto como 500 dB/km (800 dB/milla), mientras que un cable del 
grado de comunicación pierde únicamente 10 dB/km (16 dB/milla). 
CAMBIO EN 
LA DENSIDAD 
(DESVIACIÓN) 
BURBUJA 
\ MICRDDOBLEZ 
..........•... .... ,( 
IMPUREZA 
Figura 4-3. Imperfecciones de la fibra óptica. 
ACABADO 
DEL EXTREMO 
IRREGULAR 
Debido a su tamaño pequeño, típicamente de 0,05 mm (0,0019 pulgadas), las fibras 
ópticas se agrupan en un haz que contiene cientos de fibras individuales. 
Dependiendo del tipo de cable seleccionado, los cables de fibras ópticas se pueden 
utilizar en los modos de detección con reflexión difusa, rayo a través y con 
retroreflexión . 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
CABLES DE FIBRA ÓPTICA 
VISTA 
LATERAL 
INDICADOR DE SALIDA 
(LED NARANJA) 
VISTA 
FRONTAL 
INDICADOR DE ESTABILIDAD 
(LED VERDE) 
INDICADOR DE ENSEÑANZA 
(LED ROJONERDE) 
BOTÓN ENSEÑA 
SELECTOR ENSEÑA/EJECUTA 
SELECTOR OC/OO 
r----------------------------------------------------, 
L1 L2 L3 
L1 : SALIDA 
L2: ESTABILIDAD 
L3 : ENSEÑANZA 
1 
1 
r-------------.---~~----------~ (+) 
1 
1 
1 
1 
CR 1 
f-------P 1 
1 
1 
1 
1 
+------D 2 
CR 
3 
L-------__ ~----~~----------_o (-) 
' ______ -----------------------------------------------
EXTREMO 
DEL CABLE 
DEL EMISOR 
EXTREMO 
DEL CABLE 
DEL RECEPTOR 
TERMINAL NA 
TERMINAL 
COMÚN 
TERMINALNC 
ELECTRICAL DIAGRAM DIAGRAMA SIMBÓLICO DE LA ESCALERA 
Figura 4-4. Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas. 
Ya que es luz, en lugar de corriente la que viaja a través de los cables de fibras 
ópticas, la señal no se afecta por la interferencia electromagnética ni la vibración. 
4-3 
P
tor fotoeléctrico de fibras ópticas Interru 
4-4 
Debido a la pequeña área de detección, los sensores fotoeléctricos de fibras ópticas 
se ajustan muy bien para la detección de partes pequeñas y detección de alta 
temperatura. Sin embargo, se pueden obstruir fácilmentecon la suciedad u otras 
sustancias opacas. 
El Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas de su sistema didáctico se muestra en 
la figura 4-4. 
Como muestra la figura 4-4, el sensor tiene un indicador de salida (LED naranja) 
que se enciende cuando se activa la salida, un indicador de estabilidad (LED 
verde), un indicador de enseñanza (LED rojo/verde), un botón ENSEÑA, un selector 
ENSEÑA/EJECUTA y un selector ENCENDIDO C/ENCENDIDO O (opera 
clar%pera oscuro). En la tabla 4-1 se muestran otras características del Interruptor 
fotoeléctrico de fibras ópticas. 
CARACTERíSTICAS DEL INTERRUPTOR 
FOTOELÉCTRICO DE FIBRAS ÓPTICAS 
Tipo Reflexión difusa 
Tipo de salida del transistor Fuente (PNP) 
Distancia de detección Mínima 0,012 mm (0,12 pulgadas) 
Máxima 100 mm (3,9 pulgadas) 
Fuente de luz Tipo Visible roja 
Longitud de onda 680 nm (26,8 micro-pulgadas) 
Tiempo de respuesta 
5 ms 
(únicamente el sensor) 
Detección del rayo de luz Opera claro/Opera oscuro 
Tabla 4-1. Características del Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas. 
Ajustes de la sensibilidad 
Existen tres procedimientos, denominados métodos de enseñanza, para ajustar la 
sensibilidad del Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas de su sistema didáctico. 
• El Ajuste de máxima sensibilidad se utiliza para detectar la presencia de objetos 
que bloquean completamente el rayo de luz del sensor y para detectar la 
presencia de objetos que no tienen fondo. Este procedimiento se describe en el 
apéndice D. 
• La Enseñanza Con/Sin el objeto se utiliza para detectar la leve diferencia en la 
reflexión , la discriminación del color, objetos de fondo con reflexión inestable, la 
detección de irregularidades en la superficie del objeto y para la eliminación de 
la influencia del objeto. 
• La Enseñanza Sin objeto se utiliza cuando la enseñanza no es posible por el 
detenimiento del movimiento de los objetos a detectar, para la detección de 
objetos brillantes/oscuros enseñando únicamente el fondo de los objetos y para 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
la eliminación de la influencia del objeto. Este procedimiento se describe en el 
apéndice D. 
Resumen del procedimiento 
En la primera parte del ejercicio, Ajuste de máxima sensibilidad, usted ajustará la 
sensibilidad del I nterruptor fotoeléctrico de fibras ópticas utilizando el método de la 
Enseñanza Con/Sin el objeto. 
En la segunda parte del ejercicio, Características, usted observará la habilidad del 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas para detectar cada superficie del Bloque 
reflectivo. Usted también experimentará con los modos de operación clar%scuro 
del interruptor fotoeléctrico. 
En la tercera parte del ejercicio, Ajuste de máxima sensibilidad utilizando la 
superficie con retroflexión del Bloque reflectivo, usted ajustará la sensibilidad del 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas utilizando el método de Enseñanza Sin 
objeto utilizando la superficie con retroflexión del Bloque reflectivo. 
EQUIPAMIENTO REQUERIDO 
Consulte la Tabla de utilización del equipo, en el Apéndice A de este manual, para 
obtener una lista del EQUIPAMIENTO REQUERIDO para realizar este ejercicio. 
PROCEDIMIENTO 
Ajuste de la sensibilidad 
Enseñanza Con/Sin el objeto 
D 1. Conecte el circuito que se muestra en la figura 4-5 y encienda la Fuente de 
alimentación cc. 
D 2. Ajuste la sensibilidad del Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas de la 
siguiente manera: 
• Coloque el Bloque reflectivo sobre una hoja de papel blanca y 
posicione el bloque de tal modo que la superficie de madera blanca 
esté encima. 
• Apunte la cara de detección del sensor hacia la superficie de madera 
blanca del Bloque reflectivo a una distancia de 75 mm (3 pulgadas) 
como se muestra en la figura 4-5. 
• Retire la cubierta protectora del interruptor fotoeléctrico. 
• Coloque el selector ENSEÑNEJECUT A en la posición ENSEÑA. 
4-5 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
4-6 
o o o 
FIBER OPTIC 
PHOTOELECTRIC 
SWITCH 
CONNECTION DIAGRAM 
PUESTO CON 
LÁMPARAS PILOTO 
HOLA DE 
PAPEL BLANCO 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
(+) 
SUPERFICIE DE 
MADERA BLANCA 
DEL 
BLOQUE REFLECTIVO 
HOJA DE 
/ 
PAPEL BLANCO 
SUPERFICIE 
DE TRABAJO 
LADDER DIAGRAM 
Figura 4-5. Circuito utilizando el Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas. 
L1 
L2 
• El indicador de salida y el indicador de estabilidad deben estar 
apagados. 
• Pulse una vez el botón ENSEÑA. El indicador de enseñanza (rojo) se 
enciende y el timbre incorporado pita una vez. 
• Retire el Bloque reflectivo y pulse una vez el botón ENSEÑA. Si la 
enseñanza es correcta, el indicador de enseñanza (rojo) se vuelve 
verde y el timbre incorporado pita una vez. 
• Si la enseñanza no es correcta, el indicador de enseñanza (rojo) 
comienza a titilar y el timbre incorporado pita tres veces. Cambie la 
posición del objetivo y la distancia de detección que ha sido ajustado 
y repita desde el comienzo. 
(-) 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
• Coloque el selector ENSEÑA/EJECUTA en EJECUTA para completar 
el ajuste. El indicador de enseñanza (verde) se apaga. Vuelva y 
coloque la cubierta protectora. 
Características 
o 3. Pruebe la habilidad del Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas para 
detectar varias de las superficies del Bloque reflectivo. 
Coloque el selector ENCENDIDO C/ENCENDIDO O en la posición 
ENCENDIDO C (opera claro). 
Posicione el interruptor fotoeléctrico y el Bloque reflectivo como se muestra 
en la figura 4-5 y determine cuales superficies son detectadas por el 
sensor. Registre sus observaciones en la tabla 4-2. 
OC (OPERA CLARO) 00 (OPERA OSCURO) 
SUPERFICIES 
NO NO 
DETECTADA 
DETECTADA 
DETECTADA 
DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra mate 
Superficie metálica brillante 
Superficie con retroflexión 
Tabla 4-2. 
o 4. ¿Qué puede concluir de sus observaciones? 
o 5. Coloque el selector ENCENDIDO C/ENCENDIDO O del interruptor 
fotoeléctrico en la posición ENCENDIDO O (opera oscuro). 
Repita sus observaciones para cada superficie del Bloque reflectivo y 
determine cuales superficies fueron detectadas por el sensor. Registre sus 
observaciones en la taola 4-2. 
4-7 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
4-8 
o 6. Compare los resultados obtenidos en los modos de operación claro y 
oscuro que se indican en la tabla 4-2.¿Qué puede concluir de sus 
observaciones? 
Ajuste de la sensibilidad utilizando la superficie con retroflexión del Bloque 
reflectivo 
o 7. Coloque el selector ENCENDIDO C/ENCENDIDO O en la posición 
ENCENDIDO C (opera claro). 
Repita el procedimiento de ajuste de la sensibilidad, Enseñanza Con/Sin 
el objeto, que se indica en el paso 2, utilizando la superficie con retroflexión 
del Bloque reflectivo en lugar de la superficie de madera blanca. 
Determine cuales superficies son detectadas por el sensor. Registre sus 
observaciones en la tabla 4-3. 
SUPERFICIE DETECTADA NO DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra 
mate 
Superficie metálica brillante 
Superficie con retroflexión 
Tabla 4-3. 
o 8. Compare los resultados obtenidos para cada ajuste de la sensibilidad que 
se indica en las tablas 4-2 y 4-3.¿Los resultados son similares? Explique 
porque. 
Nota: Se sugiere que usted experimente con los otros dos 
métodos de enseñanza que se indican en el apéndice O para 
que se familiarice con estos ajustes y cómo estos afectan la 
operación del sensor. 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
D 9. Apague la Fuente de alimentación cc y retire todos los cables. 
CONCLUSiÓN 
En este ejercicio, usted fue introducido a los interruptores fotoeléctricos de fibras 
ópticas. Usted aprendió cómo y cuando se utilizan estos, sus ventajas y 
desventajas. 
Usted ajustó la sensibilidad del Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas utilizando 
el método Enseñanza Con/Sin el objeto. Usted observó su capacidad de detectarla presencia de varias superficies reflectivas en los modos de operación opera claro 
y opera oscuro. Ajustando la sensibilidad utilizando la superficie con retroflexión del 
Bloque reflectivo en lugar de la superficie de madera blanca, usted observó que 
este interruptor fotoeléctrico es capaz de hacer la distinción. 
PREGUNTAS DE REVISiÓN 
1. ¿Para qué aplicaciones se diseñan los interruptores fotoeléctricos de fibras 
ópticas? 
2. Explique porque los interruptores fotoeléctricos de fibras ópticas se pueden 
obstruir fácilmente por la suciedad u otras sustancias opacas. 
3. ¿Cuál método de enseñanza debería utilizarse para ajustar la sensibilidad del 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas y detectar la presencia de objetos que 
no tienen fondo? 
4-9 
Interruptor fotoeléctrico de fibras ópticas 
4-10 
4. Explique porqué la señal transmitida por los cables de fibras ópticas no es 
afectada por la interferencia electromagnética y la vibración. 
5. ¿Qué produce pérdida en la intensidad de la luz en los cables de fibras 
ópticas? 
Ejercicio 5 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
OBJETIVO DEL EJERCICIO 
• En este ejercicio, usted habrá visto un introducción de los interruptores 
fotoeléctricos con retroflexión polarizada; 
• Usted aprenderá cómo y cuando se utilizan estos; 
• Usted también aprenderá sus ventajas y desventajas; 
• Usted experimentará su operación utilizando un bloque reflectivo. 
PRESENTACiÓN 
La detección con retroflexión, o retroreflexión es el modo de detección más común. 
Los sensores con retroreflexión se pueden utilizar para detectar la mayoría de 
objetos, incluyendo objetos brillantes. Estos contienen el emisor y el receptor en la 
misma caja protectora. El rayo de luz emitido por la fuente de luz se refleja por la 
superficie reflectiva especial y es detectado por el receptor como se muestra en la 
figura 5-1. Su intensión primordial es utilizarlo en aplicaciones donde un objetivo 
opaco bloquee completamente el rayo de luz entre el sensor y la superficie. Por lo 
tanto, los sensores con retroreflexión no son adecuados para detectar objetos 
pequeños. 
R 
E 
~ OBJETO ~ PARA SER 1 G DETECTADO 
Figura 5-1. Detección con retroflexión. 
SUPERFICIE 
RETROREFLECTIVA 
Los reflectores especiales o cintas reflectivas se utilizan para la detección con 
retroflexión. A diferencia de los espejos u otras superficies planas reflectivas, no se 
requiere que estos objetos reflectivos se alineen perfectamente. La desalineación 
de un reflector o cinta reflectiva, de hasta 15° típicamente no reducirá de manera 
significativa el margen de operación del sistema de detección. Se dispone de una 
5-1 
Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada 
5-2 
amplia selección de reflectores y cintas reflectivas, algunos de ellos se muestran 
en la figura 5-2. 
RAYO DE LUZ 
MATERIAL .allif OPACO 
ESPEJO REFLECTOR DE 
ESQUINA DE CUBO 
REFLECTOR 
CUENTA DE VIDRIO 
Figura 5-2. Materiales con retroreflexión. 
Ocasionalmente, los sensores con retroreflexión estándar se pueden disparar 
falsamente por las reflexiones provenientes de objetivos brillantes o muy reflectivos. 
Para evitar esto, la detección con retroreflexión polarizada ofrece una mejor 
solución. Los sensores con retroflexión polarizada contienen filtros de polarización 
en frente del emisor y el receptor. Estos filtros están perpendicular o 90° fuera de 
fase entre sí, como se muestra en la figura 5-3. Los retroreflectores despolarizan 
la luz reflejada. Parte de la luz polarizada y despolarizada pasa a través del filtro en 
frente del receptor y el sensor la detecta como se muestra en la figura 5-3 (a). Sin 
embargo, la luz reflejada por la mayoría de los objetivos es devuelta al sensor con 
la misma polaridad y no puede pasar a través del filtro polarizado en frente del 
receptor como se muestra en la figura 5-3 (b). 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
EMISOR 
RECEPTOR 
EL RECEPTOR 
RECIBE LA LUZ 
(OBJETIVO NO DETECTADO) 
E 
EL RECEPTOR R ca 
NO RECIBE 
LA LUZ 
(OBJETIVO DETECTADO) 
FILTROS DE POLARIZACiÓN 
LUZ POLARIZADA 
LENTES 
LUZ POLARIZADA 
í 
LUZ DESPOLARIZADA 
(a) 
LUZ POLARIZADA 
OBJETIVO 
(b) 
Figura 5-3. Detección con retroflexión polarizada. 
RETROREFLECTOR 
DESPOLARIZADO 
Los sensores con retroflexión polarizados ofrecen un rango de detección más corto 
que los sensores con retroreflexión estándar. En lugar de los LED infrarrojos, estos 
deben utilizar un LED rojo visible menos eficiente. Existe también pérdida de luz 
adicional causada por los filtros polarizados. Muchos de los reflectores estándar 
5-3 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
5-4 
despolarizan la luz y son apropiados para la detección con retroflexión polarizada. 
Sin embargo, los retroreflectores con esquina de cubo proporcionan de una señal 
más alta de regreso al sensor. Estos tienen entre 2000 a 3000 veces la reflectividad 
del papel blanco. Por lo tanto, estos se utilizan para hacer reflectores de seguridad 
para bicicletas, automóviles y señales. 
Como muestra la figura 5-2, los retro reflectores con esquina de cubo consisten de 
tres lados adyacentes arreglados en ángulos rectos. Cuando el rayo de luz golpea 
uno de los lados adyacentes, este se refleja al segundo lado, luego al tercero y 
luego se devuelve hacia su fuente en dirección paralela al curso original. Usted 
puede experimentar la reflexión con esquina de cubo arrojando una pelota de tenis 
dentro de una esquina de una habitación. La pelota retornará a usted después de 
rebotar en las tres superficies. Debido a su alto nivel de reflectividad, los 
retro reflectores con esquina de cubo fueron colocados en la luna por los 
astronautas del Apolo y todavía se utilizan para medir la distancia a la luna 
cronometrando pulsos de luz láser reflejados desde la tierra. 
Los sensores con retroflexión polarizados se utilizan frecuentemente para detectar 
objetos brillantes. Sin embargo, debido a que la luz puede estar despolarizada 
cuando esta pasa a través de la película plástica o la envoltura elástica, los objetos 
brillantes pueden crear reflexiones detectables (luz despolarizada) por el receptor 
si estos están envueltos en película plástica transparente. 
La mayoría de las cintas reflectivas, como los reflectores de cuenta de vidrio, no 
despolarizan la luz y son adecuados únicamente para la utilización con sensores 
con retroreflexión estándar. 
El Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada de su sistema didáctico se 
muestra en la figura 5-4. 
Como muestra la figura 5-4, el sensor tienen un indicador de alimentación (LED 
verde), un indicador de salida (LED amarillo) que se enciende cuando se activa la 
salida y un indicador de estabilidad (LED naranja) que se enciende cuando el 
exceso en la ganancia sobrepasa 2,5. No hay ajuste de la sensibilidad en este 
sensor. En la tabla 5-1 se muestran otras características del I nterruptor fotoeléctrico 
con retroflexión polarizada. 
Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada 
ALIMENTACiÓN (LED VERDE) 
SALIDA (LED AMARILLO) 
ESTABILIDAD (LED NARANJA) 
r----------------------------------------------------, 
1 1 
1 1 
(+) 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
: L1 L2 L3 
1 
L1 : ALIMENTACiÓN 
L2 : SALIDA 
L3 : ESTABILIDAD 
1 
1 
1 
CR 1 
M1 
1 
.-----02 
CR 
L.----~----+------_DH 
1 
----------------------------------------------- ______ 1 
TERMINAL NA 
TERMINAL 
COMÚN 
TERMINALNC 
DIAGRAMA ELÉCTRICO DIAGRAMA SIMBÓLICO DE LA ESCALERA 
Figura 5-4. Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada. 
5-5 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
5-6 
CARACTERíSTICAS DEL INTERRUPTOR FOTOELÉCTRICO 
CON RETROFLEXIÓN POLARIZADA 
Tipo Retroflexión polarizada 
Transistor salida Tipo Fuente (PNP) 
Distancia de detección Máxima 3 m (9,8 pies) 
Fuente de luz Tipo Roja visible 
Longitud de onda 660 nm (26,0 micro-pulgadas) 
Tiempo de respuesta 1 ms 
(únicamente el sensor) 
Modosde detección del rayo de luz Opera claro/Opera oscuro· 
Tipo de salida del sensor Salida del relé 
• El sensor tiene salida de operación clara y salida de operación oscura. La salida de la 
bobina del relé está conectada a la salida de operación clara. La salida de operación 
oscura no se utiliza. 
Tabla 5-1. Características del Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada. 
Resumen del procedimiento 
En la primera parte del ejercicio, Características, usted observará la capacidad del 
Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada to de detectar cada superficie 
del Bloque reflectivo. 
En la segunda parte del ejercicio, Detección de varios objetos, usted observará la 
capacidad del Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada de detectar la 
presencia de objetos opacos, transparentes y pequeños. 
EQUIPAMIENTO REQUERIDO 
Consulte la Tabla de utilización del equipo, en el Apéndice A de este manual , para 
obtener una lista del EQUIPAMIENTO REQUERIDO para realizar este ejercicio. 
PROCEDIMIENTO 
Características 
o 1. Conecte el circuito que se muestra en la figura 5-5 y encienda la Fuente de 
alimentación cc. 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
INTERRUPTOR 
FOTOELÉCTRICO 
CON REFLEXiÓN 
POLARIZADA 
DIAGRAMA DE CONEXiÓN 
PUESTO CON 
LÁMPARAS PILOTO 
o a 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
(+) 
SENSOR 
CARA DE 
DETECCiÓN 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
SUPERFICIE 
DE TRABAJO 
DIAGRAMA DE LA ESCALERA 
Figura 5-5. Circuito utilizando el Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada. 
o 2. Pruebe la capacidad dell nterruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada 
para detectar varias superficies del Bloque reflectivo. 
Coloque el interruptor fotoeléctrico y el Bloque reflectivo como se muestra 
en la figura 5-5 y determine cuales superficies son detectadas por el 
sensor. Registre sus observaciones en la tabla 5-2. 
H 
5-7 
Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada 
5-8 
SUPERFICIE DETECTADA NO DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie de madera blanca 
Superficie metálica negra 
mate 
Superficie metálica brillante 
Superficie con retroflexión 
Tabla 5-2. 
o 3. ¿Qué puede concluir de sus observaciones? 
Detección de varios objetos 
o 4. Posicione el Bloque reflectivo de tal manera que la superficie con 
retroflexión esté encima. 
Pase sus dedos entre el interruptor fotoeléctrico y el Bloque reflectivo. ¿ El 
interruptor fotoeléctrico detecta su presencia? ¿Qué significa esto? 
o 5. ¿La lámpara piloto L 1 se enciende cuando el interruptor fotoeléctrico 
detecta la presencia de un objeto entre la cara de detección y la superficie 
con retroflexión? Explique porque. 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
o 6. Pase un objeto transparente entre el sensor y el Bloque reflectivo. ¿ El 
interruptor fotoeléctrico detecta su presencia? ¿Qué significa esto? 
o 7. Pase un objeto pequeño como un cable de conexión eléctrico entre el 
sensor y el Bloque reflectivo. ¿El interruptor fotoeléctrico detecta su 
presencia? ¿Qué significa esto? 
o 8. Sin cambiar la posición del sensor, tome en su mano el Bloque reflectivo 
y sujete la superficie con retroflexión en frente de la cara de detección con 
un ángulo de aproximadamente de 45°. ¿ El interruptor fotoeléctrico detecta 
su presencia en esta posición? ¿Qué indica esto? 
o 9. Apague la Fuente de alimentación cc y retire todos los cables. 
CONCLUSiÓN 
En este ejercicio, usted fue introducido a los interruptores fotoeléctricos con 
retroflexión polarizada. Usted aprendió cómo y cuando se utilizan estos, sus 
ventajas y desventajas. 
Usted observó como el Interruptor fotoeléctrico con retroflexión polarizada detecta 
la presencia de varios objetos colocados entre el sensor y la superficie con 
retroflexión del Bloque reflectivo. Usted vio que este interruptor fotoeléctrico no 
detecta objetos transparentes. Usted también observó que esteno detecta objetos 
más pequeños que el rayo de luz. 
5-9 
Interruptor fotoeléctrico con retro flexión polarizada 
5-10 
PREGUNTAS DE REVISiÓN 
1. ¿Para qué aplicaciones se diseñan los sensores fotoeléctricos con retroflexión 
polarizada? 
2. Nombre dos razones por la cual los sensores con retroflexión polarizados 
ofrecen una distancia más corta que los sensores con retroflexión estándar. 
3. ¿Cuál es el propósito de los filtros en un sensor con retroflexión polarizada? 
4. Nombre el tipo de retro reflector que proporciona la señal de regreso mayor. 
5. Explique porque los sensores con retroreflexión no son adecuados para 
detectar objetos pequeños. 
Ejercicio 6 
Interruptor de proximidad capacitivo 
OBJETIVO DEL EJERCICIO 
• En este ejercicio, usted habrá visto una introducción de los interruptores de 
proximidad capacitivos; 
• Usted aprenderá cómo y cuando se utilizan estos; 
• Usted también aprenderá sus ventajas y desventajas; 
• Usted experimentará su operación utilizando un bloque reflectivo. 
PRESENTACiÓN 
Los interruptores de proximidad capacitivos se diseñan para detectar tanto objetos 
metálicos como no metálicos. Estos detectan su presencia generando un campo 
electrostático y detectando los cambios en este campo que se producen cuando el 
objetivo se aproxima. Los interruptores de proximidad capacitivos consisten de una 
sonda capacitiva, un oscilador, un rectificador (circuito detector) y un transistor 
(circuito de salida). 
Un capacitar se forma cuando dos conductores eléctricos (placas), separadas por 
un material aislante (dieléctrico), se conectan a polos opuestos de una fuente de 
tensión como se muestra en la figura 6-1. Una placa se carga positivamente 
mientras que la segunda placa se carga negativamente, La cantidad de carga 
eléctrica que puede almacenar un capacitar se denomina capacitancia. 
PLACA 
PLACA 
DIELÉCTRICO 
Figura 6-1. Capacitor cargado. 
FUENTE DE 
+~ TENSiÓN 
6-1 
Interruptor de proximidad capacitivo 
6-2 
NIVEL DE 
OPERACiÓN 
Los interruptores de proximidad capacitivos operan sobre los mismos principios de 
un capacitor. La sonda capacitiva del sensor actúa como el polo positivo y la tierra 
como el polo negativo. 
Como muestra la figura 6-2, sin un objeto detectable, el oscilador está inactivo. 
Cuando se aproxima un objeto al sensor, la constante dieléctrica (relación entre la 
capacitancia del capacitor utilizando un aislante y la capacitancia que tendría del 
mismo capacitor si utilizara como aislante el aire) del capacitor cambia. Cuando la 
capacitancia del sistema de sonda alcanza un umbral específico, el oscilador se 
activa. 
OBJETO 
~ DETECTABLE 
INTERRUPTOR 
DE PROXIMIDAD 
CAPACITIVO 
AMPLITUD DE LAS 
OSCILACIONES 
TENSiÓN DE SALIDA 
DEL RECTIFICADOR 
NIVEL DE 
LIBERACiÓN 
___ -cc. _ __ _ _____ __ _ _ ____ _ _ _ _ ____________ "'-__ _ 
APAGADO 
SALIDA DEL 
TRANSISTOR 
Figura 6-2. Operación de un sensor de proximidad capacitivo. 
El rectificador convierte las oscilaciones CA en tensión CC. Cuando la tensión CC 
alcanza el "nivel de operación" el sensor conmuta el estado de la salida del 
transistor al modo activado. Cuando la tensión CC disminuye al "nivel de 
liberación", el sensor cambia el estado de la salida del transistor al modo 
desactivado. 
Interruptor de proximidad capacitivo 
Debido a que el sensor está activo por el cambio en la energía eléctrica en lugar de 
la energía magnética, este detectará tanto materiales metálicos como no metálicos. 
La distancia de detección de los interruptores de proximidad capacitivos depende 
del tamaño de la sonda y del objetivo. Los objetos grandes tienen capacitancias 
mayores que los pequeños, así un objeto influenciará el campo electrostático de 
una sonda grande desde una distancia mayor. La distancia de detección de los 
interruptores de proximidad capacitivos está estandarizada con un objetivo de acero 
ligero, que mide típicamente 50 x 50 x 1 mm (2 x 2 x 0,04 pulgadas). Los objetos 
más pequeños que el objetivo estándar reducirán la distancia de detección y los 
objetosgrandes que el objetivo estándar no afectan la distancia de detección. 
La constante dieléctrica del material del objetivo también afecta la distancia de 
detección. Por ejemplo, un interruptor de proximidad capacitivo detectará vidrio a 
sólo el 40% de la distancia estándar y papel al 0%. Los materiales que tengan la 
constante dieléctrica baja son difíciles de detectar. La temperatura y la humedad 
también pueden afectar la distancia de detección. Para obtener mejores resultados, 
los interruptores de proximidad capacitivos deben utilizarse en un ambiente con 
temperatura y humedad constantes. Aún cuando se utiliza en condiciones 
perfectas, los interruptores de proximidad capacitivos no deben colocarse a más del 
80% de la distancia de detección máxima para ese material del objetivo en 
particular. 
Debido a que los objetos cercanos pueden afectar la operación de los interruptores 
de proximidad capacitivos, estos deben ser espaciados de los objetos conductores 
de alrededor y/o otros sensores como se muestra en la figura 6-3. Las distancias 
que se muestran en la figura 6-3 se aplican para el Interruptor de proximidad 
capacitivo de su sistema didáctico. 
6-3 
Interruptor de proximidad capacitivo 
6-4 
.gp 
METAL 
20 mm (0,79 pulgadas) 
80 mm (3,15 pulgadas) 
100 mm 
(3,9 pulgadas) 
'. 
x = 80 mm (3,15 pulgadas) 
Figura 6-3. Distancias mínimas de montaje, 
Los sensores de proximidad capacitivos pueden ser blindados o no blindados. Los 
sensores blindados se construyen con una banda metálica que rodea la sonda 
capacitiva. Esto ayuda a dirigir el campo electrostático hacia el frente del sensor y 
resulta en un campo más concentrado. Los sensores blindados son más adecuados 
para la detección de materiales con dieléctricos bajos (difíciles de detectar) debido 
a su altos campos electrostáticos. 
La mayoría de los interruptores de proximidad capacitivos están equipados con un 
tornillo de ajuste de la sensibilidad. Debido a que estos miden la separación 
dieléctrica, es importante hacer una compensación para el objetivo y las 
condiciones de aplicación. La sensibilidad de los interruptores de proximidad 
capacitivos se puede ajustar de tal manera que estos se activarán con la presencia 
de un contenedor completo, pero no por la presencia de un contenedor vacío. Estos 
con ideales para el control de nivel de líquido como se muestra en la figura 6-4. 
Interruptor de proximidad capacitivo 
EJECTOR 
(a) 
REJECT 
ACCEPT 
CONTROL 
DEVICE 
UPPER LlMIT 
SENSOR 
LOWER LlMIT 
SENSOR ---t--__ ~ 
Figura 6-4. Detección del nivel de un líquido. 
(b) 
DRAIN 
VALVE 
La figura 6-4 (a) muestra un interruptor de proximidad capacitivo detectando un 
nivel de llenado de cartones de leche. Los cartones que no se llenan al nivel 
apropiado se rechazan. La figura 6-4 (b) muestra dos interruptores de proximidad 
capacitivos que mantienen un nivel de llenado particular. Si el nivel del fluido en el 
tanque llega a ser muy alto, el interruptor de encima enviará una señal al 
controlador para disminuir el nivel del fluido. Si el fluido llega a ser muy bajo, el 
interruptor inferior enviará una señal al controlador par elevar el nivel del fluido. 
El Interruptor de proximidad capacitivo de su sistema didáctico se muestra en la 
figura 6-5. 
6-5 
Interruptor de proximidad capacitivo 
----------------------- -- ---- ---------------------1 
TORNILLO DE 
AJUSTE DE 
LA SNESIBILlDAD 
1 1 
: 1 (+) 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
I 
1 
1 
I 
I 
1 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
L1 
I 
I 
I 
CR : 
~1 
I 
I 
I 
I 
+-----02 
CR 
~-Vl---U 3 
: L1 : SALIDA 
I I (-) 
L ___ ___ ___________ _____ _________________________ __ : 
DIAGRAMA ELÉCTRICO 
INDICADOR 
DE SALIDA 
(LED ROJO) 
VISTA POSTERIOR 
TERMINAL NA 
TERMINAL 
COMÚN 
TERMINALNC 
DIAGRAMA SIMBÓLICO DE LA ESCALERA 
Figura 6-5. Interruptor de proximidad capacitivo. 
6-6 
Interruptor de proximidad capacitivo 
Como muestra la figura 6-5, el sensor tiene un tornillo de ajuste de la sensibilidad, 
un indicador de salida (LED rojo) que se enciende cuando se activa la salida. En la 
tabla 6-1 se muestran otras características del Interruptor de proximidad capacitivo. 
CARACTERíSTICAS DEL INTERRUPTOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO 
Tipo Capacitivo blindado 
Tipo de salida del transistor Fuente (PNP) 
Distancia de detección 3a 25 mm 
(0,12 a 0,98 pulgadas) ajustable 
Tiempo de respuesta 14 ms 
(únicamente el sensor) 
Tabla 6-1. Características del Interruptor de proximidad capacitivo. 
Resumen del procedimiento 
En la primera parte del ejercicio, Ajuste de la sensibilidad, usted ajustará la 
sensibilidad del Interruptor de proximidad capacitivo para detectar la presencia de 
la superficie metálica brillante del Bloque reflectivo. 
En la segunda parte del ejercicio, Características, usted observará la capacidad del 
Interruptor de proximidad capacitivo para detectar la presencia de varios objetos. 
En la tercera parte del ejercicio, Detección de líquido, usted observará que el 
Interruptor de proximidad capacitivo puede detectar la presencia de un líquido en 
una taza de espuma de poliestireno o de papel. 
EQUIPAMIENTO REQUERIDO 
Consulte la Tabla de utilización del equipo, en el Apéndice A de este manual, para 
obtener una lista del EQUIPAMIENTO REQUERIDO para realizar este ejercicio. 
PROCEDIMIENTO 
Ajuste de la sensibilidad 
o 1. Conecte el circuito como se muestra en la figura 6-6 y encienda la Fuente 
de alimentación cc. 
6-7 
Interruptor de proximidad capacitivo 
6-8 
o 
o o o o 
INTERRUPTOR 
DE PROXIMIDAD 
CAPACITIVO 
6 mm (0,25 PUlgadaS~ 
PUESTO CON 
LÁMPARAS PILOTO 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
(+) 
SENSOR 
CARA DE 
DETECCiÓN 
BLOQUE 
REFLECTIVO 
CPS,NA 
SUPERFICIE 
DE TRABAJO 
L1 
DIAGRAMA DE CONEXiÓN DIAGRAMA DE LA ESCALERA 
Figura 6-6. Circuito utilizando el Interruptor de proximidad capacitivo. 
Nota: Un sensor capacitivo no se debe manipular con la mano 
durante el ajuste. Debido a que su mano tiene una constante 
dieléctrica mayor que la del aire, el sensor puede detectar su 
mano en lugar del objetivo de interés. 
o 2. Ajuste la sensibilidad del Interruptor de proximidad capacitivo de la 
siguiente manera: 
• Retire el Bloque reflectivo del frente del sensor para esta parte del 
ajuste. 
• En ell nterruptor de proximidad capacitivo, retire la tapa protectora para 
tener acceso al tornillo de ajuste de la sensibilidad. 
(-) 
Interruptor de proximidad capacitivo 
• Utilizando un destornillador, gire cuidadosamente en sentido horario el 
tornillo de ajuste de la sensibilidad hasta que se encienda el sensor y 
se encienda el indicador de salida. 
• Vuelva a colocar el Bloque reflectivo en frente del sensor colocando la 
superficie metálica brillante encima a una distancia de 6 mm 
(0,25 pulgadas) del sensor, como se muestra en la figura 6-6. 
• Gire cuidadosamente el tornillo de ajuste de la sensibilidad en sentido 
antihorario hasta que se apague el sensor y se apague el indicador de 
salida. Registre el número de revoluciones entre las pOSiciones 
"encendido" y "apagado". 
• Si el número de revoluciones es mayor que uno y medio, el sensor 
proveerá una salida estable. Si el número de revoluciones es menor 
que uno y medio, aumente o disminuya la distancia entre la superficie 
del objetivo y el sensor cuanto sea necesario para permitir que haya al 
menos uno y medio revoluciones entre las posiciones "encendido" y 
"apagado". 
• Gire el tornillo de ajuste de la sensibilidad en sentido horario a la 
posición media entre los puntos "encendido" y "apagado". Coloque la 
tapa protectora. 
Características 
o 3. Pruebe la habilidad del Interruptor de proximidad capacitivo para detectar 
varios superficies del Bloque reflectivo. 
Coloque el interruptor de proximidad y el Bloque reflectivo como se 
muestra en la figura 6-6 y determine cuales superficies son detectadas por 
el sensor. Registre sus observaciones en la tabla 6-'2. 
SUPERFICIE DETECTADA NO DETECTADA 
Superficie de madera negra 
Superficie