¿Qué es el Exceso de Ganancia y Cómo Usarlo para Elegir un Sensor?

Enero 10, 2018

Comprender qué es el exceso de ganancia— y cuánto requiere su aplicación —es una parte importante al elegir la tecnología de sensor correcta.  Este artículo explica qué es el exceso de ganancia, cómo se mide y las pautas generales sobre cuánto aumento de ganancia se necesita para detectar aplicaciones en diversos entornos industriales. 

Sensores fotoeléctricos que detectando soportes

¿Qué es el Exceso de Ganancia?

El exceso de ganancia es una medida de la energía de luz mínima necesaria para una operación confiable del sensor.

La señal luminosa que emite su sensor viene calibrada de fábrica con un cierto nivel de rendimiento. Sin embargo, los contaminantes en el entorno de detección como la suciedad, el polvo, el humo y la humedad pueden causar atenuación de la señal. El exceso de ganancia puede verse como la energía de detección extra disponible para superar esta atenuación.

Medición del Exceso de Ganancia

El exceso de ganancia se puede expresar en la siguiente fórmula.

Exceso de Ganancia = energía luminosa que cae en el umbral del amplificador del sensor/elemento receptor.

El umbral es el nivel de energía de detección requerido por el amplificador del sensor para hacer que la salida del sensor se active o desactive. 

Por Qué el Exceso de Ganancia es Importante para los Sensores Ópticos

Una curva de ganancia excesiva, una parte importante de cada especificación del sensor fotoeléctrico, se traza en un eje x/y. Muestra el exceso de ganancia disponible para un sensor o sistema de detección en particular, en función de la distancia.  Las curvas de exceso de ganancia se grafican para condiciones de aire perfectamente limpio y ganancia máxima del receptor. 

Suposiciones Importantes

Hay algunas suposiciones sobre el uso del exceso de ganancia para optimizar la función de detección en su aplicación.

  1. Use una configuración de ganancia excesiva como sea posible, sin comprometer la detección del objetivo. En la mayoría de las situaciones de detección, el exceso de ganancia se correlaciona directamente con la confiabilidad de la detección.
  2. Elija un sensor que le proporcione el exceso de ganancia óptimo para su aplicación.

 

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Imagen: Ejemplo de curvas de exceso de ganancia para el sensor fotoeléctrico QS18 con modo retrorreflectante. 

Cómo Utilizar el Exceso de Ganancia para Elegir la Tecnología de Sensor Adecuada

Exceso de Ganancia (EG) Condiciones Generales
1.5x Aire limpio: Sin suciedad en lentes o reflectores 
5x Ligeramente sucio: Acumulación leve de polvo, suciedad, etc. en lentes o reflectores.  Las lentes se limpian regularmente. 
10x Moderadamente sucio: Contaminación evidente en lentes o reflectores
50x Muy sucio: Contaminación pesada en lentes. Neblina pesada, bruma, polvo, humo o película de aceite. Limpieza mínima de lentes,

Si se conocen las condiciones generales de un área de detección, los niveles de exceso de ganancia que se detallan a continuación pueden utilizarse como pautas para garantizar que la energía de la luz del sensor no se pierda por completo debido a la atenuación.

Estas pautas incluyen un factor de seguridad para variables sutiles de detección tales como una desalineación gradual del sensor y pequeños cambios en el entorno de detección.

Aire Limpio - 1.5x Exceso de Ganancia (EG)

Para un entorno operativo perfectamente limpio, se sugiere un exceso de ganancia de 1.5x (50% más de energía que el mínimo necesario para la operación). Algunos entornos que tienen "aire limpio" son aquellos que se encuentran en las industrias semiconductora o farmacéutica. En estos entornos, no se acumula suciedad en las lentes del sensor o retroreflectores.

Ligeramente Sucioy - 5x EG

Una oficina o una fábrica limpia podría caracterizarse como un entorno "ligeramente sucio". Esto significa que las lentes de sensores o retroreflectores pueden experimentar una ligera acumulación de polvo, suciedad, aceite o humedad. Las lentes se limpian en un horario regular. En un entorno "ligeramente sucio", el exceso de ganancia debe ser 5 veces más de lo que se requiere mínimamente para la operación del sensor.

Moderadamente Sucio – 10x EG

En un entorno "moderadamente sucio", se puede ver contaminación obvia en lentes o retroreflectores. Es probable que estos entornos tengan lavados periódicos. Los entornos "moderadamente sucios" se pueden encontrar en la industria pesada, el procesamiento de alimentos o la industria automotriz. Para tales entornos, Banner recomienda un exceso de ganancia 10 veces más de lo que se requiere mínimamente. 

Muy Sucio – 50x EG

Algunos entornos como los que se encuentran en fundiciones, operaciones mineras, hornos de azulejos y al aire libre se consideran "muy sucios". Esto se debe a que las lentes y los retroreflectores se contaminan mucho y están sujetos a una limpieza mínima. Puede haber mucha niebla, bruma, polvo, humo o película de aceite en el ambiente.

Banner recomienda 50 veces más exceso de ganancia en este tipo de entornos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que con excesos de ganancia superiores a 50x, los sensores comenzarán a ver a través del papel u otros materiales con una densidad óptica similar. 

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