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Detector de posicionamiento (MEC020S)

Hay aplicaciones industriales en la ciencia e incluso en el hogar en que la posición de un objeto debe ser utilizada para activar algún tipo de dispositivo de advertencia o incluso un mecanismo. Esto puede ocurrir con boyas, puertas, piezas de maquinaria y en muchos otros casos. Circuitos de detectores de posición que hemos descrito en este artículo pueden ser muy útiles para el lector que necesita una solución rápida a este problema.

Una boya que llega a un punto determinado en un reservatorio, una puerta que se abre, una balanza que se mueve es ejemplos de dispositivos que pueden usarse para activar circuitos electrónicos por medio de sensores de posición.

En el laboratorio de investigación, un objeto que cambia de posición en una caída controlada o una escala o incluso dispositivo activados por animales (conejillos de Indias) puede utilizarse para habilitar dispositivos electrónicos, alarma o incluso realimentación con un programa de computador.

En casa, la posición de un puerto puede usarse para activar una alarma y la posición de un engranaje en una máquina se puede utilizar para detectar un principio o final de función o incluso para activar una alarma, o detección de una anomalía.

Estos son sólo algunos ejemplos de dispositivos que pueden ser controlados por sensores de posición. (Figura 1)

 

Figura 1 – Accionamiento para un sistema excéntrico
Figura 1 – Accionamiento para un sistema excéntrico

 

 

Los tres proyectos que describen en este artículo usan potenciómetros comunes como sensores.

Éstos tienen la ventaja que pueden ser fácilmente acoplados mecánicamente a los sistemas controlados y pueden ofrecer obtener una buena precisión en la determinación de los puntos disparo.

Por otro lado, el uso de un relé permite que la carga controlada se encuentre aislada eléctricamente del sensor y del circuito de reloj que puede ser muy importante por razones de seguridad en muchos casos.

Como los potenciómetros pueden ser tanto rotativos como deslizantes los circuitos pueden ser utilizados para desplazamiento lineal (potenciómetros deslizantes.) como en el sensoriamente de movimientos o desplazamientos angulares (potenciómetros. rotativos), como se muestra en la figura 2.

 

 

Figura 2 - utilización de dos tipos de potenciómetros
Figura 2 - utilización de dos tipos de potenciómetros

 

 

Nuestros circuitos tienen las siguientes características eléctricas:

 

CARACTERÍSTICAS

Tensiones de la fuente: 6 a 12 V

Contacto del relé: 6 A/250 V

Sensor: potenciómetro de10 k ohm a 100 k ohms

Consumo circuito corriente: 2 a 20 mA (sin energizar el relé)

 

CÓMO FUNCIONA:

Como sensores de posición para que podamos usar láminas comunes como sensores resistivos especiales, dependiendo de la aplicación y la precisión deseada.

En un potenciómetro común, la resistencia presentada entre el cursor y un de los extremos depende el ángulo del cursor en los tipos de desplazamiento rotativo o lineal para los deslizantes.

En los tipos lineales (lin), la relación es una proporción directa, como se muestra en la curva de la figura 3.

 

   Figura 3 - Respuesta lineal
Figura 3 - Respuesta lineal

 

 

Ya de tipo logarítmico, esta curva es como se muestra en la figura 4.

 

Figura 4 – Respuesta logarítmica
Figura 4 – Respuesta logarítmica

 

 

La precisión de un potenciómetro común es pequeña, pero como el circuito tiene ajustes o maneras de hacer una compensación para este problema pueden ser fácilmente superados, a menos que usted use un sensor industrial como el de la figura 5.

 

Figura 5 – Un sensor de posición de precisión
Figura 5 – Un sensor de posición de precisión

 

 

Ofrecemos dos tipos de circuito en este artículo:

El primer tipo aparecido en dos versiones es un sistema que activa un relé cuando el cursor alcanza y supera una determinada posición.

En la primera versión hay una cerradura, que significa que si logra la posición ajustada en relé el permanece así indefinidamente, aunque el potenciómetro vuelva a una posición por encima del punto de gatillo.

En la segunda versión, él sólo se mantiene disparado cuando el potenciómetro esté en posición sobre el punto gatillo. Si el potenciómetro o el sensor de posición de nuevo vuelta a la posición original, desarma el relé.

En el segundo circuito, tenemos el llamado detector de "ventana", donde hay un rango determinado en que el relé permanece activado, entre dos posiciones extremas del cursor de desplazamiento, como se muestra en la figura 6.

 

Figura 6 - Detector de la ventana
Figura 6 - Detector de la ventana

 

 

Por debajo de la parte inferior y por encima del límite superior del ajuste, el relé permanece desarmado. En una puesta a punto, el sistema puede utilizarse para detectar que una sola bien definida posición.

La anchura de la gama de actuación puede ser modificada fácilmente que asegura un buen margen de precisión y también facilita el ajuste del circuito para el uso en propósitos específicos.

 

CIRCUITO 1 - DETECTOR DE POSICIÓN DE BLOQUEO

El circuito mostrado en la figura 7 dispara un SCR y, por lo tanto, un relé cuando el sensor de posición (P1) llega a cierta posición.

 

 

Figura. 7 - Detector de posición con trabamiento .
Figura. 7 - Detector de posición con trabamiento .

 

 

Este circuito está equipado con una cerradura o traba, que significa que incluso si el sensor de nuevo a su posición original, en la gama de no disparo el relé permanece activado. Para deshabilitar se necesita desconectar la alimentación eléctrica durante un momento o pulsar S1

El arreglo de componentes a esta asamblea sobre una placa pequeña de circuito impreso se muestra en la figura 8.

 

 

Figura 8 – Placa para este circuito
Figura 8 – Placa para este circuito

 

 

Los cables al sensor, conectado en A, B y C pueden ser muy largos y hay incluso la posibilidad del tercer conductor (C) ser substituido por una conexión a tierra como se muestra en la figura 9.

 

 

Figura 9 - Conexión usando solo dos cables
Figura 9 - Conexión usando solo dos cables

 

 

Para utilizar la unidad, ajuste P1 para la posición de disparo del relé en la posición deseada.

En la figura 10 se muestra una forma sencilla de hacer el circuito de disparo con el nivel del agua superado en un lugar con una boya unida al eje de un potenciómetro.

 

 

Figura 10 – usando el sensor en una caja de agua
Figura 10 – usando el sensor en una caja de agua

 

 

 

SCR - TIC 106 - Diodo controlado de silicio (B o D)

D1 - 1N4148 - Diodo de propósito general

K1 - Relé económico de 12 V o equivalente

S1 – Interruptor de presión

P1 - 100 k ohms – sensor – vea texto

R1 - 47 k ohms – resistor - (amarillo, morado, naranja)

C1 - 100 uF X 16 V - capacitor electrolítico

Varios: placa de circuito impreso, soldadura, alambre, fuente, etcétera.

 

CIRCUITO 2 - DETECTOR DE POSICIÓN SIN TRABA

  El circuito mostrado en la figura 11 activa el relé cuando el sensor

supera la posición de equilibrio, apagando cuando regreses la posición

normal.

 

Figura 11 - Detector posición sin traba
Figura 11 - Detector posición sin traba

 

 

El relé permite el control de cargas externas de hasta 6 amperes y la alimentación se pueden hacer con tensiones de 6 ó 12 V dependiendo de la bobina del relé utilizado.

La elección del valor del sensor y el resistor en serie permite ajustar el reloj del sistema.

Con potenciómetro 10 k ohm y un resistor de 10 k ohms o más para R1, por ejemplo, podemos mover la faja de disparo, como se muestra en la figura 12.

 

   Figura 12 – Cambiando la pista de actuación con una resistencia
   Figura 12 – Cambiando la pista de actuación con una resistencia

 

 

Observamos que este circuito está dotado con una cierta histéresis, como se muestra en la figura 13.

 

Figura 13 – La histéresis
Figura 13 – La histéresis

 

 

Este hecho es debido a las características mecánicas y magnéticas del relé.

El uso de potenciómetros de valores más grandes tiende a reducir esta gama y el usuario debe eligir los valores experimentalmente según la aplicación.

En la figura 14 tenemos la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso.

 

Figura 14 – Placa para el montaje
Figura 14 – Placa para el montaje

 

 

El sensor conectado a los puntos A, B y C puede conectarse por medio de cable. El cable C puede ser eliminado a favor de una conexión a una buena tierra.

El aparato es sencillo: simplemente coloque el sensor para que

el disparo se ocurra en el punto deseado.

 

 

Q1 - BC548 o equivalente - transistor o NPN de uso plantea

D1 - 1N4148 – diodo de silicio

K1 - 6 V o 12 V - relé

P1 - 10 k ohms a 100 k ohms - potenciómetro (sensor de posición)

R1 - 1 k Ohms a 10 k ohms - resistencia (marrón, negro, rojo)

R2 - 1 k ohms - resistor (marrón, negro, rojo)

C1 - 100 uF x 16 V - Capacitor electrolítico

Varios: placa de circuito impreso, cables, fuente de alimentación, soldadura, etcétera.

 

CIRCUITO 3 - DETECTOR DE POSICIÓN CON VENTANA

El circuito en la figura 15 es un detector que actúa sobre una faja dada, dada por la configuración de P2 y P3 como se explica en la introducción al artículo.

 

 

Figura 15 – Detector con ventana
Figura 15 – Detector con ventana

 

 

El circuito mantendrá el relé actue solamente en una gama de posiciones del cursor desde el sensor.

El amplificador operacional 1458 puede reemplazarse por dos independientes 741 operando como comparadores o incluso de la clase un LM139 o 339.

El diseño de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 16.

 

Figura 16 – Placa de circuito impreso para el montaje
Figura 16 – Placa de circuito impreso para el montaje

 

 

P2 determina la tensión de referencia de CI-1 y P3 determina la tensión de referencia para el Cl-1 b.

En las condiciones de no operación del relé, (contacto abierto) las salidas de los operacionales siguen en el nivel alto.

Las gamas están determinadas por los valores de P2 y P3.

Cuando cualquiera de las salidas está en nivel bajo, el transistor está polarizado en la saturación y el relé se energizado.

La vuelta del sensor en posición normal (no alimentado) hace que el relé se desconecte.

Se debe considerar la histéresis del relé en la vuelta el sensor dentro de la gama de operación.

Para ajustar la unidad, coloque inicialmente P2 en la posición del cursor que no hay disparo, manteniendo inicialmente P3 y P1 en el centro.

Tomar luego a la posición que quieras el primer punto de activación y ajustar P3, P1. Una vez hecho esto, tomar P1 para el segundo disparo, y así ajustar P2.

El alambre a P1 puede ser largo y en esto circuito C puede eliminarse mediante la sustitución de un retorno por tierra.

 

 

CI-1 - MC1458 - doble amplificador operacional

D1, D2 y D3 - 1N4148 - diodos de silicio

K1 - Relé 12 V

P1 - 100 k ohms - sensor

P2 y P3 -100 k ohms - potenciómetros o trimpots

Q1 - BC548 o equivalente - transistor NPN

R1 - 1 k ohms – resistencia - (marrón, negro, rojo)

C1 - 100 uF 16 V - capacitor electrolítico

Varios: zócalo para integrado, impresa de circuitos, cables, soldadura, etcétera.

 

 

 

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