Sensor capacitivo

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“Sensor De Nivel Utilizando Efecto Capacitivo Aplicado Para Un Vaporizador”

INTRODUCCION

En esta práctica se tocan los temas de la capacitancia, su variación y sus aplicaciones sobre la base de las aplicaciones prácticas, en este caso, en la detección de dos niveles de contenido de los líquidos. Otro concepto importante es el hecho de buscar las mejores alternativas para elaborareste tipo de aplicaciones.

OBJETIVO

Desarrollar el uso del efecto capacitivo para detectar el nivel de agua de un contenedor, con el fin de simular el nivel de un liquido abrasivo, en donde no se puedan utilizar los electrodos de uso convencional, para tal efecto, se deben de utilizar los medios electrónicos disponibles, considerando costo y funcionalidad.

DESARROLLOPartiremos de explicar el efecto capacitivo, como se define y bajo que circunstancias se presenta.

La capacitancia es una medida de la eficiencia de un capacitor para almacenar carga en sus placas, en otras palabras su capacidad de almacenamiento. Un capacitor tiene una capacitancia de un farad si se deposita en las placas una carga de un Coulomb mediante una diferencia de potencial de un voltentre ellas:

C = Capacitancia en Farads (F)
Q = Carga Eléctrica en Coulombs (C)
V = Voltaje en Volts (V)

Si se aplica una diferencia de potencial de V volts a una distancia d, la intensidad de campo eléctrico se determina por medio de:

Se pueden obtener muchos valores de la capacitancia para el mismo conjunto de placas paralelas, mediante la adición deciertos materiales aislantes entre ellas.

Puesto que el material es aislante, los electrones del aislador no pueden salir del átomo original y desplazarse a la placa positiva; sin embargo los componentes positivos (protones) y negativos (electrones) de cada átomo cambian para formar dipolos.

Cuando todos los átomos del material aislante se convierten en dipolos y se alinean, elmaterial se polariza. Los componentes positivos y negativos de los dipolos adjuntos neutralizan los efectos unos de otros. No obstante, la capa de la carga positiva en una superficie y la carga negativa de la otra no se neutralizan, lo que da como resultado el establecimiento de un campo eléctrico en el interior del aislador.

El campo eléctrico neto entre las placas (εresultante = εaire -εdieléctrico) se reducirá debido a la inserción del dieléctrico. Por consiguiente, la finalidad del dieléctrico es crear un campo eléctrico que se oponga al establecido por cargas libres en las placas paralelas. (“di” opuesto y “eléctrico” por campo eléctrico).

Para diferentes materiales dieléctricos entre las dos mismas placas paralelas se depositaran distintas cantidades de carga en lasplacas: Sin embargo ψ = Q, de modo que el dieléctrico determina también el número de líneas de flujo entre las placas y, por ende, la densidad de flujo (D = ψ/A) puesto que A esta fija.

La razón de la densidad de flujo a la intensidad del campo eléctrico se le denomina permitividad (∈):

es una medida de la facilidad con que el dieléctrico “permitirá” establecer líneas de flujo en elinterior del dieléctrico. Cuanto mayor sea su valor, tanto mayor será la cantidad de carga depositada en las placas y mayor la densidad de flujo para el área fija.

Para el vacío el valor de ∈ (denotado por ∈O) es de 8.85 E-12 F/m. La razón de la permitividad de cualquier dieléctrico a la del vacío se denomina permitividad relativa ∈r:

Así, la ecuación correspondiente a lacapacitancia será:

CONDICIONES DE DISEÑO DEL SISTEMA:

Para este sensor de nivel se utilizará el principio de la capacitancia, en donde, por efecto del cambio de dieléctrico, la capacitancia sufre una variación al pasar de un dieléctrico de aire, a un dieléctrico líquido, el cual puede ser desde agua hasta cualquier otro liquido con características distintas.

El fin de utilizar...
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