SENSORES ÓPTICOS Detectores ópticos de barrera y de reflexión Codificadores de posición incrementales y absolutos

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. Detector de barrera. Circuito de polarización con salida a nivel alto con el haz interrumpido. Detector de reflexión. Circuito de polarización con salida a nivel bajo cuando hay 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. EMISOR RECEPTOR ENCAPSULADO OBJETO OPACO A K C E Detector óptico de barrera ENCAP-SULADO Detector óptico de reflexión

DETECTORES ÓPTICOS (continuación) En las figuras se muestran algunos ejemplos comerciales de este tipo de sensores. Detector óptico de barrera Detector óptico de barrera con circuito de polarización integrado Detector óptico de reflexión

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.

CODIFICADORES DE POSICIÓN INCREMENTALES (continuación) Aislante Conductor Opaco Transparente Detector óptico de barrera Reflector No reflector Detector óptico por reflexión Codificador de contactos eléctricos Codificador óptico con detector de barrera Codificador óptico con detector de reflexión 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 Sentido del movimiento A B Reset Detector A Detector Reset Detector B Desplazamiento

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.

CODIFICADORES DE POSICIÓN ABSOLUTOS (continuación) Salida codificada en binario y sectores activos