ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA
SENSORES ÓPTICOS
Detectores ópticos de barrera y de reflexión
Codificadores de posición incrementales y absolutos
2.- Medida
Medida: Sensores ópticos
ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA
2.- Medida
Medida: Sensores ópticos
DETECTORES ÓPTICOS
Este tipo de dispositivos incluyen un emisor de luz, normalmente un diodo LED de infrarrojos, y un
fotodetector, normalmente un fototransistor o un fotodiodo. La detección se produce cuando un
objeto (opaco) se interpone entre el emisor y el receptor. El haz luminoso puede ir directamente del
emisor al receptor, o bien el detector recibe el haz reflejado en una superficie. En el primer caso se
les suele denominar detectores de barrera y en el segundo detectores por reflexión. Estos
sensores se pueden considerar como digitales, pues presentan una salida de tipo todo o nada.
ENCAPSULADO EMISOR
A
OBJETO
OPACO
K
C
E
RECEPTOR
Detector óptico de barrera
K
C
EMISOR
ENCAPSULADO
E
RECEPTOR
A
Detector de barrera. Circuito de
polarización con salida a nivel
alto con el haz interrumpido.
OBJETO OPACO
Detector óptico de reflexión
En la figura se muestra
un ejemplo de detector
óptico con el circuito de
polarización de la etapa
de salida integrado.
Presenta 5 terminales:
A, K, Vcc, GND y Salida.
Detector de reflexión. Circuito de
polarización con salida a nivel
bajo cuando hay reflexión.
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2.- Medida
Medida: Sensores ópticos
DETECTORES ÓPTICOS (continuación)
En las figuras se muestran algunos ejemplos comerciales de este tipo de sensores.
Detector óptico de barrera con circuito
de polarización integrado
Detector óptico de barrera
Detector óptico de reflexión
Detector óptico de reflexión
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Medida: Sensores ópticos
CODIFICADORES DE POSICIÓN INCREMENTALES
En un codificador de posición incremental hay
un elemento lineal o un disco con poca inercia
que se desplaza solidario a la pieza cuya
posición se desea determinar. Dicho elemento
posee dos tipos de zonas o sectores, con una
propiedad que las diferencia, dispuestas de
forma alternativa y equidistante. De este modo,
los cambios de posición pueden ser detectados
al pasar estas zonas por debajo de un
dispositivo o cabezal de lectura fijo. La
resolución del sensor depende del número de
zonas por unidad de longitud.
Esta técnica, económica y simple, presenta
alguna limitación que conviene conocer.
 La información sobre la posición se obtiene contando las zonas que han pasado por la cabeza
lectora. Si como consecuencia de una interferencia se altera o se pierde esta cuenta, a partir de
este momento, la lectura de la posición es errónea.
 Necesitan elementos adicionales a los mostrados en la figura para detectar el sentido del
avance.
Las propiedades empleadas para la detección de las zonas o sectores pueden ser magnéticas,
eléctricas u ópticas.
La salida básica suele ser en forma de tren de pulsos con un ciclo de trabajo del 50%. Cada pulso
corresponde al paso de una zona por debajo de la cabeza lectora.
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Medida: Sensores ópticos
CODIFICADORES DE POSICIÓN INCREMENTALES (continuación)
Detector óptico
de barrera
Detector óptico
por reflexión
Aislante
Opaco
Conductor
Transparente
No reflector
Codificador de contactos eléctricos
Codificador óptico con detector de barrera
Codificador óptico con detector de reflexión
Reflector
Para poder determinar el sentido del avance es necesario
añadir otro elemento de lectura (detector B) desfasado
espacialmente con respecto a la posición del primero
(detector A). Se obtienen así, en la salida del sensor, dos
ondas cuadradas desfasadas. El signo del desfase relativo
de estas señales es función del sentido del desplazamiento.
Normalmente los detectores se colocan de manera que el
desfase sea de 1/4 de periodo. Es frecuente añadir también
un detector para generar una señal de reset.
Codificador con detector magnético
Detector A
Detector Reset
Detector B
A
B
Reset
Sentido del movimiento
A
B
Reset
Desplazamiento
Sentido del movimiento
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Medida: Sensores ópticos
CODIFICADORES DE POSICIÓN ABSOLUTOS
Los codificadores de posición absolutos ofrecen a su
salida una señal codificada correspondiente a la posición
de un elemento móvil, regla o disco, con respecto a una
referencia interna. El elemento móvil dispone de zonas
con una propiedad que las distingue y a las que los
cabezales de lectura les asigna un valor binario “0” o “1”.
Estas zonas están dispuestas en varias pistas
codificando, en un determinado código binario, las
sucesivas posiciones angulares o lineales con sendas
palabras código.
En la figura se muestra un ejemplo de codificador absoluto angular. En el disco se han practicado una serie de
ranuras por las que puede pasar la radiación óptica. Estas ranuras están dispuestas en varias pistas, la más
interna corresponde al dígito binario más significativo y la más externa al menos significativo. Se trata de un
codificador de 4 bits, por tanto, puede discriminar una entre 16 posiciones angulares codificadas con “agujero”,
“no agujero” sobre el disco.
Estos codificadores tienen inmunidad intrínseca frente a interferencias, pues la salida digital depende
directamente de la posición del elemento (disco o regla) codificado.
Los cabezales de lectura son más complejos que en el caso de los codificadores incrementales. hay tantos
elementos de lectura como pistas y estos deben estar perfectamente alineados.
Si la alineación no es perfecta la transición de todos los bits no es simultánea cuando el disco pasa de una
posición a la contigua. Esto tiene como consecuencia que entre dos palabras correspondientes a zonas
adyacentes, se pueden producir de forma transitoria palabras de salida espúreas. El caso más desfavorable
ocurre al pasar de una palabra a otra en la que deben cambiar todos los dígitos.
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Medida: Sensores ópticos
CODIFICADORES DE POSICIÓN ABSOLUTOS (continuación)
Fotodetectores
0000
0001
Salida codificada en
binario y sectores activos
0011
Fuente de luz
(LED) y óptica
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Bloque 2.4 Teoría de la medida