¿Qué son los sensores de proximidad capacitivos?
Los sensores de proximidad capacitivos son un tipo de sensor sin contacto que detecta la presencia o ausencia de un objeto.
Puede detectar un objeto por el cambio de capacitancia cuando el objeto entra en el campo eléctrico. Se pueden detectar diversas sustancias, como metal, agua, aceite, vidrio, plástico y papel. También puede detectar el contenido de recipientes no metálicos desde el exterior.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que la sensibilidad y la distancia de detección varían en función del tamaño, el grosor y la constante no dieléctrica del objeto, así como de su susceptibilidad al agua y la humedad.
Usos de los detectores de proximidad capacitivos
Los sensores capacitivos de proximidad se utilizan para detectar el contenido de un recipiente desde el exterior y para la conmutación sin contacto.
1.Detección del contenido desde el exterior del contenedor
Capaz de detectar líquidos, papel, vidrio y madera detrás de paredes, dentro de tanques, dentro de contenedores y detrás de cubiertas. Se utiliza principalmente para la inspección y confirmación del contenido.
2. Interruptores sin contacto
Se utiliza como interruptores de pulsador en ascensores, interruptores a través de diversos paneles, etc., e interruptores sin contacto para luces, etc. También se aplica a interruptores para iluminación y atenuación de lámparas de habitaciones en automóviles.
Principio de los sensores de proximidad capacitivos
El principio de los sensores de proximidad capacitivos es que un objeto puede ser detectado por el cambio en la capacitancia cuando el objeto entra en un campo eléctrico. Cuando se aplica tensión a un electrodo y a la masa, se forma un campo eléctrico entre el electrodo y la masa.
Cuando un objeto entra en el campo eléctrico formado por los electrodos, el objeto se carga por inducción electrostática y la capacitancia del electrodo cambia.
1. Circuito de detección
Los sensores de proximidad capacitivos tienen un electrodo detector. Cuando un detector dieléctrico entra en el campo eléctrico formado por el electrodo sensor, éste forma un condensador con el objeto. La capacitancia viene determinada por la distancia al objeto.
Para el circuito de detección se suele utilizar un circuito de oscilación. La amplitud de oscilación cambia a medida que cambia la capacitancia del electrodo de detección. Un objeto se detecta comparando los cambios de amplitud que el circuito de oscilación inicia y detiene. En los sensores de proximidad capacitivos, el electrodo sensor es el elemento y oscila.
2. Circuito de oscilación
Un circuito de oscilación es un circuito eléctrico que genera oscilaciones eléctricas repetitivas. Se utiliza un circuito RC formado por un condensador (C) y una resistencia (R) para generar oscilaciones con frecuencias que oscilan entre 1/1.000 y varios MHz.
3. Oscilación CR
La oscilación CR es un circuito de oscilación de tipo realimentado. Una parte de la salida del circuito amplificador se realimenta a la entrada para producir fluctuaciones regulares de tensión. el circuito de oscilación CR gira la fase de la salida del amplificador 180 grados y la devuelve a la entrada.
Otra información sobre los sensores de proximidad capacitivos
1. 1. Interferencias mutuas
El uso de un circuito de oscilación de alta frecuencia puede causar interferencias mutuas cuando los sensores de proximidad están cerca. Cuando se instalan varios sensores, deben instalarse a una distancia superior a la especificada.
2. Cambio en la capacitancia
Los cambios en la capacitancia están relacionados con el tamaño, el grosor y la constante no dieléctrica del objeto. Cuanto mayor sea cada uno de estos valores, mayor será la capacitancia.
La constante dieléctrica es una constante eléctrica inherente que posee cada material. El valor de la constante dieléctrica viene determinado por cómo responden los electrones de cada material a un campo eléctrico externo. La constante no dieléctrica se expresa como la relación entre la constante dieléctrica del material y la constante dieléctrica del vacío.
Debido a su susceptibilidad al agua y la humedad, las consideraciones de selección e instalación son importantes.
3. Tolerancia métrica
Cuando un elemento sensor estándar se acerca a la superficie de detección, la distancia entre la superficie de detección y el elemento sensor cuando funciona el interruptor de los detectores de proximidad capacitivos se denomina distancia de detección. Cuando el detector se aleja del interruptor del sensor durante la operación de detección, el interruptor vuelve a su posición original. En este momento, la distancia entre la superficie de detección y el detector se denomina distancia de retorno.
La histéresis es la relación entre la diferencia entre la distancia de retorno y la distancia de detección, y es uno de los indicadores de las características de detección de los sensores capacitivos de proximidad. La histéresis es aproximadamente del 1 al 15% de la distancia de detección.