Este es un sensor capacitivo.
Un sensor capacitivo es un tipo particular de sensor que lleva el nombre de la variación que hace: la “capacidad eléctrica”. La capacidad eléctrica es la relación entre la capacidad de carga que puede acumular un material conductor y la tensión eléctrica. Es decir, la diferencia de potencial entre dos conductores.
El dispositivo capacitivo más común es el capacitor. Está compuesto por dos armaduras, o placas, cargadas con signos opuestos, y tiene precisamente la función de almacenar energía potencial en un campo eléctrico.
El sensor capacitivo funciona como una de las dos cabinas condensadoras: la otra es el objeto objetivo, sea cual sea la presencia/ausencia o la distancia que detecte el sensor.
La corriente que genera las dos armaduras (sensor + objeto objetivo) modifica su distancia: una distancia que se puede detectar y medir. Cuanto más y más grande sea el objeto, más rápidamente generará y detectará el sensor.
Más concretamente, es la variación de tensión en el campo eléctrico generado por las dos armaduras con un hueco entre ellas lo que está determinado y se hace por la “capacidad eléctrica”. El medicamento es más preciso si el objeto objetivo es plano y se coloca en paralelo al sensor.
La sensibilidad del sensor capacitivo viene dada por la variación de voltaje detectada para una variación de distancia determinada: un ajuste de calibración común de la sensibilidad es 1,0 V/100 µm. Es decir, por cada variación de distancia de 100 µm, el voltaje de la sal cambia 1,0 V. De esto se deduce que un cambio de +3V en la sal corresponde a una aproximación del objeto de 300 µm.
Esto es diferente de la inducción electromagnética en la que se basan los sensores inductivos: de esto se deduce que los sensores capacitivos son capaces de detectar incluso objetos magnéticos no ferrosos y no conductores. De hecho, su detección tiene lugar asegurándose que el campo eléctrico de los aviadores gracias a una estación de referencia en blanco (y conductor) colocada a continuación.
Para lo cual se necesita un sensor capacitivo
Los sensores capacitivos se pueden utilizar como sensores de proximidad, para detectar la presencia/ausencia o la distancia de un objeto objetivo en áreas muy pequeñas. Por lo tanto, también se utilizan industrialmente para contar objetos en la línea de producción.
Pero también se utilizan para reducir el desgaste de los discos de freno de los coches: los discos se queman en el campo eléctrico, la capacidad (para almacenar energía) aumenta y el sensor detecta la caja de cambios.
Bueno, si se usan como sensores de presión, claro, transmisores de pulsos en pantallas táctiles: en la biblioteca de sensores capacitivos de Arduino puedes encontrar detalles sobre cómo construir y programar sensores capacitivos como sensores de presión.
Una vez más, si se utiliza para detectar, con o sin contacto, líquidos o materiales granulados, y luego verificar el nivel de llenado en contenedores, tubos, depósitos, especialmente en la industria química y alimentaria. Se pueden instalar en máquinas de ensamblaje, herramientas, manejo de materiales, transporte. Se pueden utilizar como inclinómetros para controlar la pendiente de las carreteras y las vías férreas en construcción. Los sensores de presión capacitivos se utilizan en el control de instrumentos para aeronaves y máquinas industriales o como componentes para la industria biomédica.
Cuáles son los principales sensores capacitivos
Los sensores capacitivos pueden ser cilíndricos, rectangulares, de tres o cuatro hilos, de uno o dos electrodos, con una gran variedad de conectores y cables. Es posible tener un interruptor analógico, conmutado o una interfaz IO-Link, el protocolo de comunicación en serie abierto para el intercambio de datos entre los sensores y el dispositivo de procesamiento.
Los puedes clasificar en: sensores capacitivos de proximidad, sensores capacitivos de nivel, inclinómetros, sensores capacitivos de presión, cables capacitivos con electrónica remota, sistemas capacitivos.
Sensores o interruptores de proximidad capacitivos
Los sensores capacitivos o interruptores de proximidad capacitivos detectan la presencia/ausencia o distancia a un objeto objetivo en áreas muy pequeñas. El objeto objetivo puede ser vidrio, metal, metal, plástico, pero también líquido o grano. Para la detección de fluidos, los sensores de proximidad capacitivos están hechos de plástico y acero inoxidable. Pueden tomar la forma de un disco o un cilindro.
Sensores de nivel capacitivos
Los sensores de nivel capacitivos se utilizan para detectar el nivel de llenado de los líquidos en los contenedores. Sin contacto, pueden ser planos, cilíndricos, cúbicos o en forma de disco, con diferentes niveles de resistencia a la presión. Para la medicina por contacto de gránulos, pellets y aceites, son adecuadas las clásicas sondas de inmersión.
Inclinómetros capacitivos
Los inclinómetros capacitivos miden el ángulo de inclinación de un objeto o superficie con respecto a la fuerza de la tumba. La capacitancia eléctrica se calcula en proporción al cambio causado por la inclinación del sensor capacitivo. Los inclinómetros se utilizan para comprobar la inclinación de vagones y vías férreas en construcción, para controlar la calidad de coches y ascensores, y para calcular el desplazamiento de objetos en rotación.
Sensores de presión capacitivos
Los sensores de presión capacitivos, mejor traducidos, se dividen en transductores de presión absoluta, relativa o diferencial según el tipo de presión que detectan.
Utilizar la presión de la cavidad y un elemento de membrana para producir un condensador variable: cuanto mayor sea la presión aplicada, menor será la capacidad eléctrica de la membrana, que se deforma.
Muy reactivos, los sensores de presión capacitivos pueden medir presiones diferenciales de hasta 0,01 pulgadas de agua. Los modelos miniaturizados son muy comunes y se utilizan en el control de instrumentos para aviación, máquinas industriales o componentes biomédicos.
Un tipo especial de sensor de presión capacitivo es el sensor táctil que se utiliza en las pantallas táctiles, que detecta la posición táctil en función de los impulsos eléctricos de las manos del cuerpo humano. El cristal del panel está recubierto por fuera con una capa de óxido metálico, que lo convierte en conductor cuando se aplica tensión en los bordes del panel. En el momento del toque, la capacitancia eléctrica de la superficie cambia, como en cualquier capacitor, y es leída por sensores colocados en un panel con (al menos) un microcontrolador deficiente en cristal.
Cables capacitivos con electrónica remota
Los cables capacitivos son adecuados para la detección de sustancias en entornos difíciles, ya que tienen la electrónica no integrada en el sensor, hasta que están separadas por un amplificador conectable continuamente con sales variables.
sistemas capacitivos
Los sistemas capacitivos pueden conectar varios sensores entre sí. Disponen de controladores multicanal, con salidas analógicas o interfaces digitales como EtherCat (Ethernet industrial). Algunos no requieren calibración, todos se configuran y ajustan vía web. Miden hasta 10 mm.
Ventajas y desventajas en el uso
La razón principal para usar sensores capacitivos es la capacidad de detectar objetos de cualquier tipo y material, incluso a través de paredes metálicas. La detección se produce a una distancia inferior a 60 milímetros, es decir, en áreas pequeñas, pero con precisión nanométrica. Los sensores capacitivos son sensibles a la humedad y los vapores densos, pero son compatibles con el entorno industrial. Sobre todo, no sufren degaste mecanico. Pueden integrarse en sistemas automáticos de posicionamiento de herramientas o rejillas durante el proceso productivo. Permiten realizar medicamentos muy precisos y repetibles. La mayoría de los modelos son compactos y ligeros.
Artículo publicado originalmente en 21 Dic 2022
