¿Qué es sensor capacitivo?
Sensor Capacitivo
Un sensor capacitivo es un tipo de sensor de proximidad sin contacto que detecta la presencia de un objeto (target) midiendo los cambios en la capacitancia. La capacitancia es la capacidad de un objeto para almacenar una carga eléctrica. Un sensor capacitivo consta de un electrodo sensor y un circuito oscilador. Cuando un objeto se acerca al electrodo sensor, cambia la capacitancia del circuito. Este cambio en la capacitancia se detecta y se utiliza para activar una salida.
Principios de Funcionamiento:
El principio fundamental detrás de los sensores capacitivos es la relación entre capacitancia, área de las placas, distancia entre ellas y permitividad del material entre las placas, descrita por la siguiente fórmula:
C = ε * A / d
Donde:
- C es la capacitancia.
- ε es la permitividad del material entre las placas.
- A es el área de las placas.
- d es la distancia entre las placas.
Cuando un objeto se acerca al sensor, esencialmente se modifica la permitividad efectiva o la distancia entre las "placas" del capacitor formado por el sensor y el objeto, alterando la capacitancia y disparando la detección.
Componentes Principales:
- Electrodo Sensor: La placa del condensador que interactúa con el entorno y detecta los cambios en la capacitancia.
- Oscilador: Genera una señal de frecuencia que es afectada por los cambios en la capacitancia.
- Circuito de Detección: Mide los cambios en la frecuencia o amplitud de la señal del oscilador, traduciéndolos en una señal de salida.
- Circuito de Disparo (Trigger): Activa la salida del sensor cuando el cambio en la capacitancia excede un umbral predefinido.
Factores que afectan la sensibilidad:
- Tamaño del Objeto: Objetos más grandes producen mayores cambios en la capacitancia.
- Distancia al Sensor: La sensibilidad disminuye rápidamente con la distancia.
- Material del Objeto: Materiales con mayor permitividad (constante dieléctrica) son más fácilmente detectados. Metales, líquidos y sólidos conductores son fácilmente detectables.
- Humedad: La humedad puede afectar la permitividad del aire y la superficie del sensor, afectando la precisión.
- Temperatura: La temperatura puede afectar la estabilidad del circuito y la capacitancia.
Tipos de Sensores Capacitivos:
- Sensores de Proximidad Capacitivos: Detectan la presencia o ausencia de un objeto dentro de un rango definido.
- Sensores de Nivel Capacitivos: Miden el nivel de un líquido o sólido en un tanque.
- Sensores de Humedad Capacitivos: Miden la humedad relativa del aire.
- Sensores de Presión Capacitivos: Miden la presión detectando la deformación de un diafragma que cambia la capacitancia.
Ventajas:
- Sin Contacto: No requiere contacto físico con el objeto a detectar, lo que reduce el desgaste y el daño.
- Versátil: Puede detectar una amplia variedad de materiales, incluyendo metales, plásticos, líquidos y sólidos.
- Alta Sensibilidad: Pueden detectar objetos muy pequeños o cambios muy pequeños en la capacitancia.
- Durabilidad: No se ven afectados por la suciedad, el polvo o la humedad (en algunos casos, si están debidamente protegidos).
Desventajas:
- Sensibilidad a la Humedad: La humedad puede afectar la precisión.
- Interferencia: Susceptibles a interferencias electromagnéticas.
- Rango Limitado: El rango de detección es relativamente corto.
- Sensibilidad a la Temperatura: La temperatura puede afectar la estabilidad.
Aplicaciones Comunes:
- Automatización Industrial: Detección de piezas, control de movimiento.
- Pantallas Táctiles: Detección de la posición del dedo en la pantalla.
- Medición de Nivel: Monitoreo de niveles de líquidos y sólidos en tanques.
- Electrónica de Consumo: Interruptores táctiles, sensores de proximidad.
- Robótica: Detección de obstáculos.
Para ampliar información: