Presentacion Fisica

PDF 4.
Sensores de reactancia variable y electromagnéticos.
La variación de la reactancia en un componente o circuito ofrece alternativas de medida que no requieren el contacto físico con el sistema donde se va a medir. Ofrecen soluciones mejoradas para mediciones de desplazamientos lineales y angulares, y para las medidas de humedad.
La falta de linealidad intrínseca en estos sensores sepuede superar mediante el uso de sensores diferenciales.
3.1 Sensores Capacitivos
3.1.1 Condensador Variable
Un capacitor eléctrico consiste en dos conductores separados por un dieléctrico o el vacío. La relación entre la carga y la diferencia de potencial entre ellos viene descrita por su capacidad . Esta capacidad depende de la disposición geométrica de los conductores y del material dispuestoentre ellos.
Cualquier fenómeno que produzca una variación en la permisividad relativa, en el área y la distancia entre cada par provocara un cambio en la capacidad.
El empleo de un condensador variable como sensor está sujeto a una serie de limitaciones. Primero, en la expresión de la capacidad se suele despreciar los efectos de los bordes, y ello puede que no siempre sea aceptable. Un método parareducir el efecto de los bordes sin alterar las relaciones geométricas consiste en emplear guardas; rodeando uno de los dos electrodos del condensador con un anillo puesto al mismo potencial de dicho electrodo. Si el otro electrodo del condensador se mantiene un potencial conocido, las líneas de campo eléctrico en el centro quedan delimitadas a una zona bien definida.
Otra consideración debe serel aislamiento entre las placas que debe ser alto y constante. La conductividad es un problema a considerar en dieléctricos polares pues suelen ser altas. En cambio, los dieléctricos no polares, como los aceites y los distintos derivados del petróleo, suelen tener una conductividad muy baja.
Dado que solo una de las dos superficies puede ponerse a tierra, las interferencias capacitivas son otrafuente de error a considerar.
Los cables de conexión son otra fuente de error.
Los sensores capacitivos no son lineales o no lineales en sí mismo, depende del parámetro que varía y de si se mide la impedancia o la admitancia del condensador.
Una alternativa para tener una salida lineal en un sensor capacitivo plano basado en una variación de la distancia entre placas, es medir, en vez de suadmitancia, su impedancia. ()
El empleo de condensadores diferenciales permitirá obtener una salida lineal con el parámetro que se detecta.
Una limitación más de los sensores capacitivos es su alta impedancia de salida, la impedancia de las capacidades parásitas también decrece al aumentar la frecuencia. Una solución es poner la electrónica de acondicionamiento de señal cerca. Otra es emplear untransformador de impedancias.
Frente a las limitaciones, estos sensores capacitivos presentan también sus ventajas que los hacen atractivos en muchas aplicaciones. Como sensores de desplazamiento tienen un error por carga mecánica mínima. Al no hacer contacto mecánico directo, como sucedía en los potenciómetros, no hay errores de fricción ni histéresis, y, además, no hay que hacer mucha fuerza paradesplazar el elemento móvil.
Otra ventaja es que la estabilidad y la reproducibilidad son muy elevadas, pues al no depender la capacidad de las propiedades (si conduce o no) de las placas, no afecta en este sentido los cambios de temperatura, ni hay envejecimiento ni derivas temporales.
Por último, los sensores capacitivos no producen campos magnéticos o eléctricos grandes. Esto es una ventajafrente a los sensores inductivos, que pueden producir campos magnéticos de dispersión intensos.
Entre las aplicaciones inmediatas de los sensores capacitivos están las medidas de desplazamiento lineales y angulares y los detectores de proximidad. Estos últimos tienen un alcance superior al doble de los detectores inductivos, y se pueden aplicar no solo a materiales sino también a dieléctricos. Los...