SENSORES DE POSICIN DEL CILINDRO.La deteccin del cilindro es necesaria para asegurar la operacin segura de la maquinaria neumtica. En los casos simples basta la visualizacin del vstago del cilindro para comprobar si el pistn est en el principio o el final de su carrera. Sin embargo en operaciones realizadas en mquinas complejas no es prctico que los operadores estn vigilantes y ms si es en periodos prolongados de funcionamiento.Para detectar la posicin y velocidad en el cilindro se dispones de los siguientes aparatos:1) Interruptores de final de carrera e interruptores automticos.2) Sistemas de posicionamiento secuencial.3) Posicionadores.FINALES DE CARRERASon interruptores mecnicos, magnticos, neumticos y electrnicos accionados bien mecnicamente o bien por un campo magntico creado por un imn montado en el pistn. Se montan en los cilindros para determinar, bien la posicin del final de carrera o bien la posicin en el punto intermedio del final de carrera del pistn.El sensor mecnico dispone de unos gatillos que cierran (o abren) un microruptor. Se montan en los cilindros para determinar la posicin del final de carrera del pistn. (Figura 1)

Figura 1.- Sensor mecnico-elctrico de final de carrera.

El sensor magntico incorpora un imn en el pistn que crea un campo magntico a travs de las paredes del cilindro (material de aluminio normalmente). Este campo es captado por un imn exterior del sensor cuya posicin puede ser el final de carrera del pistn o un punto intermedio (Fig. 2).

Figura 2.- Sensor magntico de cilindro.El sensor Hall es un transductor que vara su tensin de salida al cambiar la densidad del campo magntico, por lo que puede utilizarse en la medida del movimiento y posicin de un pistn magntico en el cilindro neumtico. Al no tener partes mviles tiene una vida til larga comparados con los interruptores mecnicos.El sensor neumtico consiste en un pistn magntico en el cilindro que acta sobre una vlvula 3/2 (3 vas, 2 posiciones). La exactitud del punto de conmutacin es del orden de 0.2 mm. Otro modelo es un presostato neumtico accionado por la presin del aire del pistn en un punto de su carrera (suele ser al final de carrera). En la figura 3 pueden verse estos modelos.

Figura 3.- Sensor neumtico (vlvula 3/2 y presostato).

El sensor electrnico de estado slido es parecido al sensor magntico y al captar el campo magntico de un imn del pistn excita un transistor (interruptor electrnico) que da una seal elctrica de salida. Como no tiene partes mviles y es de construccin robusta, su vida til es unas 5 veces superior a los de sensor magntico. Disponen de 3 hilos NPN (conmutacin negativa) y PNP (conmutacin positiva) o bien de dos. Su corriente de carga arranca desde 0 mA por lo que pueden utilizarse con PLC u otros aparatos con un bajo consumo de corriente (Figura 4).

Figura 4.- Sensor electrnico.

UNIDAD DE BLOQUEO DEL CILINDROLa unidad de bloqueo del cilindro inmoviliza el vstago del cilindro cuando la compresin del aire desciende de un valor determinado. Su funcin es de seguridad con objeto de impedir el movimiento del cilindro cuando la presin del aire baja de un determinado lmite. Puede actuar en el interior o exterior del cilindro o sobre el vstago en el sentido de retraccin o extensin. En la figura 5 puede verse estos tipos de instalaciones y algunos circuitos tpicos.

Figura 5.- Unidad de bloqueo del cilindro.

SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO SECUANCIAL

La lectura de la carrea se realiza cuando es necesario detectar el movimiento del cilindro, la medida de la distancia o un movimiento secuencial exacto del cilindro. En particular se utilizan estos sistemas cuando es necesario comprobar la presencia o la orientacin correcta de un componente, la medida de la profundidad de un orificio o bien medir las dimensiones del componente y comprobar que estas dimensiones son las correctas. Por ejemplo en la figura 6 puede verse un circuito neumtico con un cilindro dotado de freno que permite posicionar el cilindro a media carreas y despus pararlo. Un cilindro sin vstago (rodless) dispone de un carro mvil en lugar del vstago del pistn, y este carro se utiliza para recoger y posicionar piezas, controlar su nivel para realizar operaciones de mecanizado y posicionar piezas.

Figura 6.- Circuito neumtico con posicionamiento secuencial.

El movimiento del vstago se detecta mediante varios mtodos basados en la variacin de una resistencia magntica al moverse el pistn del cilindro. Estos mtodos son:

Sensor potenciomtrico Transformador diferencial lineal (LVDT) Sensor magnetoestrictivo Sensor inductivo

El sensor potenciomtrico consiste en una resistencia con un curso deslizante (LRT- Linear Resistive Transducer-Transductor Resistivo Lineal) que produce una tensin variable en la salida de acuerdo con su posicin dentro del cilindro. La variacin de resistencia de la carrera es aproximadamente de 39,3 K/mm y la seal analgica de salida para toda la carrera es de 0-10 V. cc.

Figura 7.- Sensor potenciomtrico.El transformador diferencial lineal (LVDT) es un sensor de posicin lineal que produce seales de salida elctricas analgicas proporcionales a la posicin de un ncleo slido cilndrico. Consiste en un elemento fijo formado por un arrollamiento primerio centrada entre un par de arrollamientos secundarios y un elemento mvil (ncleo - nquel de alta permeabilidad) unido al pistn del cilindro y que esta situado en el interior del elemento fijo y sin contacto a l.

Figura 8.- Transformador diferencial lineal (LVDT).El sensor magnetoestrictivo utiliza el fenmeno de la magnetoestrictivo en el que los hilos de ciertas aleaciones (normalmente aleaciones de nquel) se deforman en presencia de un campo magntico: Midiendo el tiempo que se tarda enviar una seal elctrica a travs de un hilo magnetoestrictivo deformado, se puede determinar la posicin del pistn del cilindro. Estos sensores soy muy exactos y al no estar en contacto con el cilindro poseen una duracin mucho mayor.El sensor magnetoresistivo es parecido al magnetoestrictivo con la diferencia de que cambia la resistencia de una cinta conductora en funcin de la direccin y magnitud del campo magntico aplicado (Figura 9).

Figura 9.- Sensor magnetoresistivo.Los sensores inductivos se basan en el principio de induccin magntica de modificacin de la inductancia causada por la presencia de un objeto metlico. El sensor incorpora un ncleo de hierro magntico con una bobina arrollada que acta como un circuito oscilante y esta acoplado en seria con una bobina de referencia.

Otros sensores lineales son: Sensores capacitivos en para detectar todo tipo de objetos, siempre que su constante diSe basan en la modificacin de la capacidad debida a la presencia de la pieza y sirven para detectar todo tipo de objetos, siempre que su constante dielctrica sea sensiblemente superior a la del aire. Tienen el inconveniente de ser muy sensibles a las condiciones ambientales. Sensores de fibra pticaQue utilizan dos fibras pticas adyacentes que transportan luz a un blanco en el cilindro y reciben la luz reflejada del objeto. Por diferencia de tiempos entre la luz enviada y reflejada determinan la posicin de la pieza con relacin a u punto de referencia. Sensores fotoelctricosUtilizan haces de luz reflejada para medir distancias o desplazamientos. Un funcionamiento parecido poseen los sensores lser. Sensores ultrasnicosReflejan seales acsticas y calculan la distancia basndose en el tiempo de retorno de la seal y en la medida de la propagacin de la velocidad en el medio.En la tabla 1 puede verse una comparacin de caractersticas de los sensores.

Tabla 1 Comparacin de los sensores anteriormente descritos

BIBLIOGRAFIA NEUMATICA E HIDRUALICA , ANTONIO CREU SOLE, EDITORIAL ALFA OMEGA PRIMERA EDICION