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• Brayan Espinoza Garcia

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Sensores Capacitivos Ing. Cesar Valdivia C.

Introducción Los sensores capacitivos están basados en la variación de la capacidad entre dos o más conductores entre los que se encuentra un dieléctrico. Aunque las aplicaciones más conocidas están asociadas con medida de movimiento lineal y angular, los sensores capacitivos se emplean también para la medida de humedad, presión, nivel, aceleración. • Permiten detectar muy pequeños desplazamientos. • Son fácilmente integrables en un chip de silicio. • No se ven afectados por la temperatura o lineamientos mecánicos. • Son muy estables en entornos hostiles. • Tienen bajo consumo. Ing. Cesar Valdivia C.

Introducción

El condensador. Para geometrías de electrodos sencillas, el cálculo de la capacidad puede realizarse empleando la Ley de Gauss. La expresiones se han obtenido aplicando esta ley.

Ing. Cesar Valdivia C.

El condensador

Condensador simple Una aplicación típica del sensor capacitivo basado en la variación del área es la medida de desplazamientos angulares, mientras que la variación de la constante dieléctrica puede realizarse para medir el nivel de un fluido en un tanque.

Ing. Cesar Valdivia C.

El condensador

Condensador diferencial

El condensador

Se logra obtener una salida lineal realizando una medida diferencial y con una sensibilidad mayor que en el caso del condensador simple. Aplicaciones típicas son los micrómetros, acelerómetros, inclinómetros.

𝑆𝑖 𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 "x" es muy pequeño comparado con "d":

Ing. Cesar Valdivia C.

… Condensador diferencial Si se disponen las placas como se muestra la figura, de nuevo la medida diferencial de la capacidad nos permite obtener una salida lineal con el desplazamiento. Con esta técnica se han llegado a medir desplazamientos de hasta 10−10 𝑚𝑚.

Ing. Cesar Valdivia C.

El condensador

Circuitos de medida. Este acondicionamiento puede utilizarse para: • Obtener una salida lineal con la variación del área de las placas. C1 representará la variación del área de las placas y C2 una capacidad de referencia. • Obtener una salida lineal con la variación de la distancia de separación. C1 será el condensador de referencia y C2 el que varía la distancia entre placas. Sin embargo este circuito presenta problemas de estabilidad.

Ing. Cesar Valdivia C.

Circuitos de medida

… Circuitos de medida.

Ing. Cesar Valdivia C.

Circuitos de medida

Detectores de proximidad capacitivos.

Detectores de proximidad.

La cabeza sensora tiene como mínimo, un par de electrodos que constituyen las placas de un condensador abierto. Estos electrodos están en el lazo de un oscilador de alta frecuencia. Cuando no se tiene presente un objeto, la capacidad del sensor es baja y, por tanto, la amplitud de la oscilación es pequeña.

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… Detectores de proximidad capacitivos. Si el objeto es un conductor se formará un condensador entre el objeto y la cara activa del sensor, de forma que al disminuir la distancia la capacidad se incrementará.

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Detectores de proximidad.

Si el objeto no es metálico (sólido o líquido), actúa como una aislante aumentando la permitividad del medio, por tanto, la capacidad se incrementará.

… Detectores de proximidad capacitivos.

Ing. Cesar Valdivia C.

Detectores de proximidad.

Ejemplo: detección de nivel de agua.

Ing. Cesar Valdivia C.

Detectores de proximidad.

Fin de la presentación.