¿Qué es un Sensor de Proximidad Capacitivo?
Los sensores de proximidad capacitivos son un tipo de sensor sin contacto que detecta la presencia o ausencia de un objeto.
Los objetos pueden detectarse mediante cambios en la capacitancia cuando un objeto entra en un 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 no dielectricidad del objeto, así como de su susceptibilidad al agua y la humedad.
Usos de los Sensores de Proximidad Capacitivos
Las aplicaciones de los sensores de proximidad capacitivos son la detección del contenido desde el exterior del contenedor y la conmutación sin contacto.
1. Detección del Contenido desde el Exterior del Contenedor
Se puede detectar líquido, papel, vidrio y madera detrás de las paredes, en el interior de tanques, en el interior de contenedores y detrás de cubiertas. Se utilizan principalmente para la inspección y verificación del contenido.
2. Interruptores sin Contacto
Estos interruptores se utilizan como pulsadores en ascensores, interruptores a través de diversos paneles, etc., e interruptores sin contacto para luces, etc. También se aplican en interruptores para encender y atenuar las lámparas de las habitaciones de los coches.
Principio de los Sensores de Proximidad Capacitivos
El principio de los sensores de proximidad capacitivos es que los objetos pueden detectarse por el cambio de capacitancia cuando un objeto entra en un campo eléctrico. Cuando se aplica una tensión a un electrodo y a la tierra, se forma un campo eléctrico entre el electrodo y la tierra.
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
Dentro de un sensor de proximidad capacitivo, tiene un electrodo de detección. Cuando un detector dieléctrico entra en el campo eléctrico formado por el electrodo de detección, el electrodo de detección forma un condensador con el objeto. La capacitancia viene determinada por la distancia al objeto.
Los circuitos oscilantes se utilizan habitualmente en los circuitos de detección. La amplitud de oscilación cambia a medida que cambia la capacitancia del electrodo de detección. Un objeto se detecta comparando los cambios de amplitud iniciados y detenidos por el circuito oscilante. 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. Utiliza un circuito RC formado por un condensador (C) y una resistencia (R) y proporciona oscilaciones de frecuencia de 1/1.000 a varios MHz.
3. Oscilación CR
La oscilación CR es un circuito de oscilación conocido como 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° y la devuelve a la entrada.
Más Información sobre los Sensores de Proximidad Capacitivos
1. Interferencias Mutuas
Debido al uso de un circuito de oscilación de alta frecuencia, pueden producirse interferencias mutuas si hay sensores de proximidad cerca. Cuando instale más de un sensor, la distancia entre ellos debe ser superior a la especificada.
2. Cambios 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.
Es sensible al agua y la humedad, por lo que son importantes las consideraciones de selección e instalación.
3. Metalización
La distancia entre la superficie sensible y el elemento sensor cuando el elemento sensor estándar se acerca a la superficie sensible y el interruptor del sensor de proximidad capacitivo está en operación de detección se denomina distancia de detección. Cuando el elemento sensor se aleja del interruptor del sensor durante la operación de detección, el interruptor vuelve. En este caso, la distancia entre la superficie de detección y el elemento sensor es la distancia de retorno.
La relación entre la diferencia entre la distancia de retorno y la distancia de detección y la distancia de detección se denomina histéresis y es uno de los indicadores de las características de detección de los sensores de proximidad capacitivos. El valor estándar es del 1-15% de la distancia de detección.