¿Qué es un sensor capacitivo?
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Al igual que otros tipos de sensores (por ejemplo, sensores inductivos), los sensores capacitivos funcionan sin contacto físico con el objeto en estudio. En otras palabras, este tipo de sensores son dispositivos sin contacto. Con su ayuda, se pueden detectar materiales conductores y no conductores de electricidad. Debido a esta propiedad, los sensores capacitivos se pueden usar en lugares donde, por ejemplo, los sensores inductivos no son aplicables.
¿Qué es un sensor capacitivo, su dispositivo y modo de operación?
Este tipo de sensor no es muy complejo como dispositivo y generalmente consiste en:
Conchas
El estuche permite ensamblar todos los elementos en uno. Además, proporciona protección confiable de elementos contra factores externos que pueden afectar su efectividad. La carcasa del sensor capacitivo generalmente está hecha de latón o poliamida.
Conector
Esta es una resina especial que protege los elementos del sensor de la humedad u otras sustancias nocivas.
Gatillo
El disparador crea la potencia necesaria de la señal de conmutación y el valor de la histéresis (esta es la diferencia en la distancia antes de encender).
LEDs
Los LED proporcionan una configuración rápida e indican la posición del interruptor.
Amplificador
Mejora la salida al valor deseado.
Demodulador
El demodulador cambia las oscilaciones de alta frecuencia hasta que cambia el voltaje.
Generador
Crea un campo eléctrico que actúa sobre el objeto.
electrodos
La superficie de trabajo de un sensor capacitivo suele ser dos electrodos que actúan como placas de condensador que están conectadas al circuito de retroalimentación del generador. Él, a su vez, está configurado para cambiar su poder a medida que se acerca al objeto controlado.
Como resultado de estas oscilaciones, cuando el sensor se acerca al objeto, el generador genera una amplitud creciente, que se procesa y crea una señal de salida.
Los sensores capacitivos son accionados por objetos eléctricamente conductores y dieléctricos. A medida que se acerca el objeto conductor, la distancia de respuesta se vuelve mucho mayor que cuando los objetos de prueba son dieléctricos (la distancia de reacción depende de la constante dieléctrica).
el uso de
El uso de sensores de este tipo es extremadamente grande y diverso. Son ampliamente utilizados en sistemas de control de procesos industriales en casi todas las industrias.
Se utilizan en sensores de estacionamiento de automóviles y para controlar el llenado de tanques con sustancias líquidas, a granel y gaseosas, para interruptores automáticos en líneas automáticas, para centros de máquinas, máquinas, transportadores, sistemas de alarma y otros.
Tipos de sensores capacitivos y su aplicación.
Sensores de proximidad
En la actualidad, uno de los sensores capacitivos más utilizados son los sensores de proximidad, que además de ser extremadamente confiables, tienen una amplia gama de ventajas.
Los sensores de este tipo se utilizan en casi todas las áreas, ya que tienen un costo muy razonable. Se utilizan para controlar el nivel de llenado de varios contenedores, controlar el voltaje, para señalar en caso de problemas en las líneas de producción y otros.
Sensores capacitivos para movimientos angulares y lineales.
Los sensores de este tipo se utilizan en industrias como la ingeniería, la energía, el transporte, la construcción y otras.
Inclinómetros
Los inclinómetros capacitivos se utilizan en plataformas petroleras en sistemas de nivelación, para determinar la deformación de los soportes, para monitorear y controlar la pendiente de carreteras y ferrocarriles durante su construcción, para determinar la calidad de automóviles, barcos, elevadores, equipos de elevación, maquinaria agrícola para determinar el desplazamiento angular de objetos rotativos, tales Ambos ejes, engranajes y mecanismos, tanto estacionarios como móviles.
Sensores de nivel capacitivos
Los sensores de este tipo se utilizan en sistemas de monitoreo, regulación y control de procesos en las industrias alimentaria, farmacéutica, química y petrolera.
Son extremadamente efectivos cuando se trabaja con líquidos, materiales a granel, sustancias viscosas conductoras y no conductoras, así como en condiciones de trabajo adversas en habitaciones o lugares donde se acumula polvo o condensado.
Los sensores capacitivos se usan ampliamente en industrias donde se requiere una medición precisa de la presión total, el grosor de los materiales dieléctricos, la humedad, las deformaciones lineales y angulares y otros.
Clasificación de sensores capacitivos por el método de su implementación.
Todos los tipos de sensores capacitivos se pueden dividir en dos grupos: sensores con uno y dos contenedores. Estos últimos se dividen en diferenciales y semi-diferenciales.
Los sensores con una capacidad tienen un diseño simple y son condensadores con capacidad variable. Este tipo de sensor tiene varias desventajas que incluyen influencias ambientales significativas como la humedad y la temperatura.
La desventaja de los sensores con un diseño diferencial es que difieren de los sensores con una capacitancia, mientras que los diferenciales tienen al menos tres cables de conexión entre el sensor y el dispositivo de medición para neutralizar los efectos negativos de la humedad y la temperatura.
Sin embargo, debido a este pequeño inconveniente, los sensores diferenciales aumentan significativamente su precisión y estabilidad y, por lo tanto, amplían su alcance.
Pros de sensores capacitivos
En comparación con los sensores ópticos, inductivos y piezoeléctricos competitivos, los sensores capacitivos tienen muchas ventajas, que incluyen:
- facilidad de producción: se utilizan materiales baratos para la fabricación de sensores capacitivos, lo que afecta el precio final del producto;
- pequeño tamaño y peso;
- bajo consumo de energía;
- alto grado de sensibilidad;
- sin contacto (no tienen que estar cerca del objeto de estudio;
- larga vida útil;
Adaptación simple del diseño del sensor a diversas tareas y mediciones.
Limitaciones
Algunas de las mayores desventajas de los sensores capacitivos son:
- un coeficiente de conversión (transmisión) relativamente pequeño;
- la necesidad de trabajar a una frecuencia superior a 50 Hz;
- el polvo y la humedad pueden afectar el rendimiento y el sensor puede detectar mediciones incorrectas;
- Sensibilidad a la temperatura.
Los sensores capacitivos son simples de implementar, lo que le permite crear un diseño duradero y confiable. Los parámetros del condensador dependen solo de sus características y no dependen de las propiedades de los materiales utilizados, si se seleccionan correctamente.
El problema de su sensibilidad a la temperatura se puede resolver eligiendo el material apropiado para las placas y el aislamiento apropiado para su fijación. Solo queda mejorar su protección contra los efectos nocivos del polvo, la humedad y la radiación de iones, y este tipo de sensores tendrá una gama aún más amplia de aplicaciones.
Y finalmente, podemos resumir ...
Los sensores capacitivos usan muy poca fuerza mecánica que necesitan para mover la parte móvil, ajustar la salida del sistema y operar con alta precisión. Todo esto hace que estos sensores sean indispensables para la medición precisa de elementos conductores y no conductores.
Preguntas y respuestas
¿Qué son los sensores capacitivos? Capacitiva simple, capacitiva doble. A su vez, se dividen en: lineales, angulares, inclinómetros, sensores de nivel, transductores de presión.
¿Para qué están destinados los sensores capacitivos y cómo funcionan? En tales sensores, el parámetro medido cambia, debido a lo cual cambia la resistencia. Dichos sensores se utilizan para convertir valores de humedad, presión, fuerza mecánica, etc.
¿Cómo funciona un sensor de nivel capacitivo? En dicho sensor, debido a un cambio en el nivel medido, la capacitancia del condensador también cambia (está formada por la sonda y las paredes del depósito; cuanto más líquido hay en el depósito, mayor es la capacidad).
