Principios de funcionamiento de sensores de proximidad: Tipos y aplicaciones

Concepto central

Un sensor de proximidad detecta la presencia de un objeto sin contacto físico al sensar cambios en un campo (magnético, eléctrico, acústico, óptico). La salida suele ser una señal discreta (encendido/apagado) o analógica de distancia.

Tipos principales y principios

1. Inductivo (detección de metal)

• Principio: Un oscilador crea un campo magnético RF. El objetivo metálico induce corrientes parásitas → amortigua el oscilador → se detecta la caída de amplitud
• Objetivos: Ferrosos > no ferrosos (alcance reducido)
• Alcance: 1–50 mm típico
• Ventajas: Robusto, inmune al polvo/suciedad, sin partes móviles
• Desventajas: Solo metales, alcance corto, afectado por el tamaño/material del objetivo

2. Capacitivo (cualquier material)

• Principio: El electrodo del sensor forma un capacitor con el objetivo. La aproximación del objetivo cambia la capacitancia (constante dieléctrica) → desplazamiento de frecuencia/amplitud del oscilador
• Objetivos: Metal, plástico, madera, líquido, polvo — cualquier cosa con ε_r > aire
• Alcance: 1–30 mm
• Ventajas: Detección versátil de materiales, a través de contenedores no metálicos
• Desventajas: Sensible a humedad, temperatura, acumulación; alcance menor que el inductivo

3. Ultrasonido (medición de distancia)

• Principio: Transductor piezo emite un pulso de ~40 kHz y mide el tiempo de vuelo del eco. Distancia = v × t / 2
• Objetivos: La mayoría de superficies sólidas/líquidas
• Alcance: 20 mm – 8 m+
• Ventajas: Largo alcance, sin contacto, independiente del material, funciona en ambientes sucios
• Desventajas: Zona ciega cerca del sensor, afectado por temperatura/turbulencia del aire, objetivos blandos absorben el sonido

4. Fotoeléctrico (haz de luz)

• Barrera: Emisor + receptor enfrentados. Interrupción del haz = detección. Mayor alcance (10–50 m+)
• Retrorreflectante: Emisor/receptor colocados juntos, reflector enfrente. 1–10 m
• Difuso: El objetivo refleja hacia el receptor. 100 mm – 2 m
• Ventajas: Rápido, preciso, largo alcance, punto pequeño
• Desventajas: Contaminación de la lente, luz ambiente, objetivos transparentes (difuso), alineación (barrera)

5. Magnético (efecto Hall / reed)

• Principio: Detecta el campo magnético de un imán permanente objetivo
• Objetivos: Objetos ferromagnéticos o equipados con imán
• Ventajas: Funciona a través de barreras no magnéticas, sin energía (reed), alta velocidad (Hall)
• Desventajas: Se requiere imán, alcance limitado

Guía de selección

Especificaciones clave a verificar

• Distancia de detección (nominal vs. real para el material del objetivo)
• Histeresis (evita el chasquido en el umbral)
• Tiempo de respuesta / frecuencia de conmutación
• Tipo de salida (NPN/PNP, NA/NC, analógico, IO-Link)
• Grado IP, rango de temperatura, certificaciones (ATEX, SIL)