SENSORES ELASTICOS

Alvio Valencia Gonzalia

1033707478

Presentado a:

Ing. Carlos Alberto Peñuela

Bogotá D.C. Febrero de 2012

Universidad Central – Facultad de Ingeniería

Ingeniería Electrónica

INTRODUCCION

Los sensores capacitivos están especialmente diseñados para lograr detectar

materiales aislantes tales como el plástico, el papel, la madera, entre otros, no

obstante también cuentan con la capacidad de de detectar metales. Es importante

tener en cuenta que los sensores capacitivos funcionan de manera inversa a los

inductivos, es decir que a medida que los objetivos se van acercando al sensor

las oscilaciones del mismo aumentan hasta que llega a un límite que activa el

circuito que dispara las alarmas. Ahora bien, para que podamos comprender como

funcionan los sensores capacitivos, debemos decir que en un principio éstos

constan de una sonda que se encuentra situada en la cara posterior en donde se

encuentra colocada una placa condensadora, y al aplicar una corriente al sensor

por más mínima que sea, se produce una especie de campo electroestático cuya

reacción se produce frente a los cambios de la capacitancia provocados por la

presencia de un objeto cualquiera.

Los sensores de proximidad inductivos incorporan una bobina electromagnética la

cual es usada para detectar la presencia de un objeto metálico conductor. Este

tipo de sensor ignora objetos no metálicos.

GENERALIDADES

Sensores de Fuerza.

Como su nombre lo indica, estos sensores permiten transformar una fuerza

aplicada sobre una superficie conocida, en una magnitud eléctrica proporcional, ya

sea este voltaje, corriente, resistencia, etc.

- Sensores Elásticos.- Consisten de un material elástico como espuma o esponja

de tipo conductiva, ubicada entre dos placas aislantes protectoras que tienen una

doble funcionalidad, por un lado protegen la espuma y por otro sirve de soporte de

los contactos eléctricos en forma de puntos que sobresalen de las placas, tal como

se observa a continuación en la figura:

Cuando una fuerza actúa sobre la superficie protectora, la espuma conductora se

deforma, cambiando su densidad en la región deformada, lo cual a su vez varía la

resistencia medida entre las dos superficies protectoras. Si bien es un método

relativamente fácil de implementar, ya que solo se necesita medir la variación de

corriente a través de la espuma, tiene serias desventajas. La variación de la

resistencia presenta una curva no lineal excesiva, lo cual la hace difícil de

procesar directamente, además las constantes deformaciones de la espuma,

disminuyen considerablemente la vida útil del sensor.

La capacitancia y la Distancia

Los sensores sin contacto capacitivos funcionan midiendo los cambios en una propiedad llamada capacitancia eléctrica. Capacitancia se describe cómo dos objetos conductores con un espacio entre ellos que responden a una diferencia de voltaje aplicado a ellos. Cuando se aplica un voltaje a los conductores, un campo eléctrico se crea entre ellos causando cargas positivas y negativas para recorer en cada objeto (fig. 1). Si la polaridad del voltaje se invierte, las cargas también invertir.

Figura 1 Aplicando un voltaje a los objetos conductores 

provoca cargas positivas y negativas para responder en cada objeto. Esto crea un campo eléctrico 

en el espacio entre los objetos.

Los sensores capacitivos usan un voltaje de corriente alterna que hace que las cargas inviertan continuamente sus posiciones. El movimiento de las cargas crea una corriente eléctrica alterna que es detectada por el sensor (fig. 2). La cantidad de flujo de corriente está determinada por la capacitancia, y la capacitancia es determinada por el área y la proximidad de los objetos conductores. Los objetos más grandes y más cerca provocan una corriente mayor que los objetos más pequeños y más distantes. La capacitancia también se ve afectada por el tipo de material no conductor que hay en el espacio entre los objetos.

Figura 2 Aplicando una tensión alterna causas 

las cargas se muevan hacia atrás y adelante entre los objetos, creando una alterna 

cual la corriente es detectado por el sensor.

Técnicamente, la capacitancia es directamente proporcional a la superficie de los objetos y la constante dieléctrica del material entre ellos, e inversamente proporcional a la distancia entre ellos (fig. 3).

En aplicaciones típicas de detección capacitiva, la sonda o el sensor es uno de los objetos conductores; el objeto de destino es el otro. Los tamaños del sensor y de el objetivo deberían de ser constantes, como es el material entre ellos. Por lo tanto, cualquier cambio en la capacitancia es un resultado de un cambio en la distancia entre la sonda y el objeto. La electrónica está calibrada para generar cambios específicos de tensión para los correspondientes cambios en la capacitancia. Estas tensiones se escalan para representar los cambios específicos en la distancia. La cantidad de cambio de voltaje para una cantidad dada de distancia se llama la sensibilidad. Un ajuste de la sensibilidad común es 1.0V/100μm. Eso significa que por cada cambio de 100 micras en la distancia, la tensión de salida cambia exactamente 1.0V. Con esta calibración, un cambio 2 V en la salida significa que el objetivo se ha movido 200μm más cerca de la sonda. 

Capacitancia= Area∗Material dielectricoDistancia

SENSOR INTERFEROMETRICO

Acondicionamiento (L variable)

Medida por comparación

Circuitos de acondicionamiento

R1

R2Lx

Rx

R3

C1

R3

R2Lx

Rx

R1C1

Puente de

Maxwell1

32

R

RRRx

132 CRRLx

Puente de Hay

21

21

2321

21

2

1 RC

RRRCRx

21

21

2132

1 RC

CRRLx

x

x

R

LQ

Más

adecuado para Q>10

R

R

L-L

L+L

Ue es UL

LU

02

UsSimilar a los capacitivos

Medidas en puenteIntegración en el oscilador (muy habitual en proximidad)

Ej. diferencial

Bibliografía:

1. www.antirrobo.com ~ todos los derechos reservados, (http://www.antirrobo.net/sensores/sensores-capacitivos.html)

2. Carlos E. Canto, Facultad de Ciencias UALP, (galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/.../24_SENSORES_INDUCTIVOS.PDF)

3. Sistemas electrónicos del Buque (www.ate.uniovi.es/13304/.../Leccion%207%20cap%20ind.ppt)