Sensores

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FUNDAMENTOS DE MECATRONICA
SENSORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS.

SENSORES

FUNCIONAMIENTO. Los sensores de proximidad capacitivos se diseñan para trabajar generando un campo electrostático y detectando cambios en dicho campo a causa de un objeto que se aproxima a la superficie de detección. Los elementos de trabajo del sensor son, a saber, una sonda capacitiva de detección, un oscilador, unrectificador de señal, un circuito de filtrado y el correspondiente circuito de salida. En ausencia de objetos el oscilador se encuentra inactivo. Cuando se aproxima un objeto, el oscilador aumenta la capacitancia del condensador que hace de detector. Al superar la capacitancia un umbral predeterminado se activa el oscilador, el cual dispara el circuito de salida para que cambie entre“on”(encendido) y “off”(apagado). La capacitancia de la sonda de detección viene condicionada por el tamaño del objeto a detectar, por la constante dieléctrica y por la distancia de este al sensor. A mayor tamaño y mayor constante dieléctrica de un objeto, mayor el incremento de la capacitancia. A menor distancia entre el objeto y sensor, mayor el incremento de capacitancia de la sonda por parte del objeto. Lossensores capacitivos son a menudo más utilizados exitosamente en las aplicaciones que no pueden ser resueltas por otras técnicas de sensado. Estos responden a un cambio de dieléctrico en el medio que rodea la zona activa y, por medio de la regulación incorporada, permite sensar prácticamente cualquier sustancia. Además pueden detectar materiales a través de paredes de vidrio, plástico, o laminas decartón. Para el sensado de materiales de alta constante dieléctrica (agua, metales, aceite, combustible, azúcar, papel), no es necesario el contacto físico de los materiales con el sensor. Para los materiales plásticos y de baja densidad es necesario realizar un ajuste cuidadoso, ya que al ser materiales de baja constante dieléctrica, son de difícil detección. El sensor fotoeléctrico constafundamentalmente de un electrodo situado en el extremo del detector, conectado al citado circuito oscilador. Este electrodo constituye normalmente la palca de un condensador, el cual, a su vez, forma parte de un bucle de retroalimentación positiva dentro de dicho circuito oscilador; la otra placa de este condensador variable la constituye, o bien el propio objeto a CNAD | ING. RENE SALAZAR GUERRERO 26 FUNDAMENTOS DE MECATRONICA

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detectar, el cual debe estar conectado previamente a masa, o bien una placa de masa independiente, ante la que se interpone el objeto.

Generalmente, el oscilador no oscila cuando la retroalimentación positiva es insuficiente. Debido a la presencia del objeto frente al electrodo, el circuito oscilador recibe un incremento de esta realimentación yempieza a oscilar, provocando la aparición de una señal de salida. Este tipo de sensor puede detectar materiales líquidos conductores con gran sensibilidad. Sin embargo, la sensibilidad de detección de los aislantes es menor que la de las sustancia conductoras. Cuanto mayor es la constante dieléctrica y menor es el espesor, mayor es el sensado obtenido. La sensibilidad depende de las sustanciasconductoras conectadas a los aislantes o colocadas en los mismos.

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Si un objeto o un medio irrumpen en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador también aumenta. El rectificador simplemente convierte la señalalterna en continua. Cuando esta señal alcance un determinado valor, actuara el circuito disparador que controla si a señal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida. Gracias a su capacidad de reaccionar con una gama amplia de materiales, el sensor de proximidad capacitivo es el más universal en aplicaciones que el inductivo,...
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