Sensores

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Transductores Capacitivos

Medidas Eléctricas 2005 TRANSDUCTORES CAPACITIVOS

Universidad de la República. Facultad de Ingeniería. Monografía Curso de Medidas Eléctricas 2005. Docente Tutor: Fernando Caraballo
Carlos Fournier carfou@hotmail.com I. RESUMEN. En el siguiente trabajo ilustramoslos principios básicos de funcionamiento de los transductores capacitivos. En él resaltamos las distintas configuraciones, ventajas y limitaciones de este tipo de transductor, así como también soluciones a algunos de los problemas mas comunes que se presentan al utilizar este tipo de dispositivo. El tratamiento de la señal de salida es discutido como un punto crítico para el correcto funcionamientodel transductor en aplicaciones reales. Finalmente explicamos el funcionamiento de una aplicación comercial de este tipo de dispositivos, el sensor capacitivo de proximidad. II. INTRODUCCIÓN. El proceso de medida esta conformado por diversas etapas, adquisición de la información, procesado de ésta y presentación de resultados. Se denomina transductor, en general, a todo dispositivo que convierteuna señal de una forma física en una señal correspondiente pero de otra forma física distinta. Es, por tanto, un dispositivo que convierte un tipo de energía en otro. En la práctica, no obstante, se consideran transductores a aquellos que ofrecen una señal de salida eléctrica. Ello se debe al interés de este tipo de señales en la mayoría de procesos de medida. III. CONDENSADORES. La capacidad esla propiedad de un circuito eléctrico de oponerse a los cambios de magnitud de voltaje en bornes del circuito. Capacidad, refiere a la propiedad de un conductor de almacenar carga en él y un dieléctrico asociado, almacenando así energía en un campo eléctrico. Hay dos categorías generales de condensadores: electroestáticos y electrolíticos. Ambos tipos son construidos para usar con un dieléctrico yasea vacío, gas, cerámica o líquido. Un diferencia entre los electrolíticos y los electroestáticos es que los primeros necesitan de una corriente continua polarizada (en este trabajo nos referimos a condensadores electroestáticos exclusivamente). La capacidad depende de la disposición geométrica de los conductores y del material dieléctrico dispuesto entre ellos. En las figuras 1 y 2 se muestrauna variedad de disposiciones geométricas y sus capacidades asociadas. Andrés Renaud andresrenaud@adinet.com.uy

figura 1.

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Transductores Capacitivos

Medidas Eléctricas 2005

figura 2. figura 3. IV. DISTINTAS CONFIGURACIONES DE CONDENSADORES VARIABLES. Un movimiento rotacional otraslacional puede ser usado para cambiar la capacidad de un capacitor variable. El resultado del cambio de capacidad puede ser convertido en una señal eléctrica útil mediante una variedad de circuitos. Los transductores capacitivos usualmente requieren una electrónica más compleja que la mayoría de los transductores comunes. Sin embargo, la simplicidad mecánica, el efecto de carga mínimo ya que noexiste un contacto físico directo, además de una alta sensibilidad, hacen que sean muy atractivos para una variedad de aplicaciones. Casi la totalidad de los fenómenos físicos pueden ser convertidos en un desplazamiento y como la capacidad de dos placas conductoras paralelas es aproximadamente proporcional a A/d (donde  es la constante del material dieléctrico entre las placas de área A separadasuna distancia d), cualquier cambio en cualquiera de estas magnitudes resultará en un cambio en la capacidad entre las placas. Transductores capacitivos de variación de dieléctrico: La figura 3 muestra dos tipos de transductores capacitivos de variación de dieléctrico, una en la cual un cilindro dieléctrico sólido es introducido entre dos electrodos coaxiales para variar la capacidad, el otro es un...