Sensor capacitivo
Páginas: 18 (4415 palabras)
Publicado: 27 de abril de 2010
Sensores capacitivos
Contenido
Sensores capacitivos
Los sensores capacitivos detectan la variación de capacidad que se produce por la aproximación de un objeto. Su ventaja consiste en que pueden detectar casi todos los materiales, desde el metal hasta el aceite. 4.2 4.4 4.5 4.6 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 Generalidades, definiciones Indicaciones para el montajeConductividades, áreas funcionales Aplicaciones DC M8, ∅ 10 mm, M12 DC M12, M18 DC M30 DC M34 AC/DC M18, M30, ∅ 34 mm DC formas constructivas rectangulares Diagnóstico dinámico de funcionamiento DC ∅ 20 mm DC M12 con amplificador de sensor
4
– – – –
Sin contacto Libres de desgaste Sin efectos de retroacción Indicación de funcionamiento LED – Detección de prácticamente cualquier material – Detecciónde objetos a través de determinados materiales no metálicos – Detección de medios acuosos 4.1
Sensores capacitivos
Generalidades, definiciones
Un condensador
... en su forma tradicional se compone de dos placas de electrodos y un dieléctrico, un medio no conductivo, o bien, sólo de conductibilidad débil.
La capacidad C = ε (A/d) se determina por la superficie A, la distancia d, yla constante dieléctrica ε = (ε0 × ε r). ε ε Indica la propiedad dieléctrica de este medio.
ε0 es la constante dieléctrica absoluta del vacío. εr es la constante dieléctrica, una constante del material (dependiente de la densidad).
El electrodo de sensor
... y su efecto se explican mediante una deducción paso a paso de su forma geométrica. Los campos de dispersión en los bordes de placasno deben tenerse en cuenta. En el centro, entre dos placas circulares A1 y A2 de un condensador, se encuentra a una distancia d/2 un
“electrodo intermedio” Z adicional plegado, de buena conductibilidad, de grosor D → 0. Una tensión aplicada genera un campo eléctrico entre A1 y A2. Éste induce en el electrodo Z el potencial U/2. Como consecuencia de ello, el “electrodo intermedio” asume lafunción de otra placa de condensador. De este modo, el condensador queda dividido tanto geométrica como eléctricamente en dos condensadores conectados en serie.
Si se desensamblan estos condensadores parciales, las placas A1 y A2 se encuentran una junto a otra en un mismo plano y el “electrodo intermedio” Z en un segundo plano a la distancia d/2. Así se obtiene un condensador “abierto”.
Los camposestán orientados en sentido opuesto en las mitades de condensador.
En sensores capacitivos
... este condensador „abierto“ se emplea como elemento sensor. No obstante, la placa A2 se ha conformado como electrodo en anillo concéntrico a A1 (carcasa) para procurar la simetría del campo eléctrico, y el „electrodo intermedio“ es el „elemento de accionamiento“. La „superficie activa“ de esteelemento sensor
Elemento de accionamiento
Superficie activa
Por tanto, el valor de capacidad C como función de la distancia disminuye de forma hiperbólica (con 1/d).
corresponde al electrodo en anillo A2. La fórmula de capacidad también sigue siendo válida, con las premisas definidas anteriormente, para esta geometría de condensador.
Materiales no conductivos ... (plásticos, vidrio ytambién líquidos) pueden ser detectados por sensores capacitivos si εr es muy superior a ε0. Las consideraciones realizadas hasta ahora se basaban en que para las líneas de campo el recorrido de menor resistencia pasa por el elemento de acciona-
miento. Si ahora falta el elemento de accionamiento (d →ε∞; r = 1, C → 0) las líneas discurren en forma de arco del electrodo central al electrodo enanillo. El recorrido de menor resistencia está determinado por el efecto de rechazo de las líneas de campo de idéntico sentido.
De este modo, los arcos y sus distancias van aumentando cada vez más hacia fuera.
4.2
Sensores capacitivos
Generalidades, definiciones
Condiciones de aplicación Si un elemento de accionay factores de corrección miento eléctrico no conductivo penetra en el...
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Sensores capacitivos
Los sensores capacitivos detectan la variación de capacidad que se produce por la aproximación de un objeto. Su ventaja consiste en que pueden detectar casi todos los materiales, desde el metal hasta el aceite. 4.2 4.4 4.5 4.6 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 Generalidades, definiciones Indicaciones para el montajeConductividades, áreas funcionales Aplicaciones DC M8, ∅ 10 mm, M12 DC M12, M18 DC M30 DC M34 AC/DC M18, M30, ∅ 34 mm DC formas constructivas rectangulares Diagnóstico dinámico de funcionamiento DC ∅ 20 mm DC M12 con amplificador de sensor
4
– – – –
Sin contacto Libres de desgaste Sin efectos de retroacción Indicación de funcionamiento LED – Detección de prácticamente cualquier material – Detecciónde objetos a través de determinados materiales no metálicos – Detección de medios acuosos 4.1
Sensores capacitivos
Generalidades, definiciones
Un condensador
... en su forma tradicional se compone de dos placas de electrodos y un dieléctrico, un medio no conductivo, o bien, sólo de conductibilidad débil.
La capacidad C = ε (A/d) se determina por la superficie A, la distancia d, yla constante dieléctrica ε = (ε0 × ε r). ε ε Indica la propiedad dieléctrica de este medio.
ε0 es la constante dieléctrica absoluta del vacío. εr es la constante dieléctrica, una constante del material (dependiente de la densidad).
El electrodo de sensor
... y su efecto se explican mediante una deducción paso a paso de su forma geométrica. Los campos de dispersión en los bordes de placasno deben tenerse en cuenta. En el centro, entre dos placas circulares A1 y A2 de un condensador, se encuentra a una distancia d/2 un
“electrodo intermedio” Z adicional plegado, de buena conductibilidad, de grosor D → 0. Una tensión aplicada genera un campo eléctrico entre A1 y A2. Éste induce en el electrodo Z el potencial U/2. Como consecuencia de ello, el “electrodo intermedio” asume lafunción de otra placa de condensador. De este modo, el condensador queda dividido tanto geométrica como eléctricamente en dos condensadores conectados en serie.
Si se desensamblan estos condensadores parciales, las placas A1 y A2 se encuentran una junto a otra en un mismo plano y el “electrodo intermedio” Z en un segundo plano a la distancia d/2. Así se obtiene un condensador “abierto”.
Los camposestán orientados en sentido opuesto en las mitades de condensador.
En sensores capacitivos
... este condensador „abierto“ se emplea como elemento sensor. No obstante, la placa A2 se ha conformado como electrodo en anillo concéntrico a A1 (carcasa) para procurar la simetría del campo eléctrico, y el „electrodo intermedio“ es el „elemento de accionamiento“. La „superficie activa“ de esteelemento sensor
Elemento de accionamiento
Superficie activa
Por tanto, el valor de capacidad C como función de la distancia disminuye de forma hiperbólica (con 1/d).
corresponde al electrodo en anillo A2. La fórmula de capacidad también sigue siendo válida, con las premisas definidas anteriormente, para esta geometría de condensador.
Materiales no conductivos ... (plásticos, vidrio ytambién líquidos) pueden ser detectados por sensores capacitivos si εr es muy superior a ε0. Las consideraciones realizadas hasta ahora se basaban en que para las líneas de campo el recorrido de menor resistencia pasa por el elemento de acciona-
miento. Si ahora falta el elemento de accionamiento (d →ε∞; r = 1, C → 0) las líneas discurren en forma de arco del electrodo central al electrodo enanillo. El recorrido de menor resistencia está determinado por el efecto de rechazo de las líneas de campo de idéntico sentido.
De este modo, los arcos y sus distancias van aumentando cada vez más hacia fuera.
4.2
Sensores capacitivos
Generalidades, definiciones
Condiciones de aplicación Si un elemento de accionay factores de corrección miento eléctrico no conductivo penetra en el...
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