Os Sensores Capacitivos

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER

ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA

BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA DE MATERAIS ELÉTRICOS

ESTUDO DO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO SENSOR

CAPACITIVO

aluno: JORGE HENRIQUE MARQUES MARIANO

professor: HERBERT SCHAFER

curitiba - pr

2017

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SUMÁRIO

RESUMO        i

1        INTRODUCAO        1

1.1        FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        1

A)        Sensores        1

B)         Capacitância        2

1.2        OBJETIVOS        2

1.2.1        Objetivo geral        2

1.2.2        Objetivos específicos        3

2        METODOLOGIA        3

        Sensor Capacitivo        3

3        CONCLUSÕES        5

4        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        5

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RESUMO

Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo a respeito dos sensores capacitivos, onde serão abordadas as suas características gerais, e princípio de funcionamento. Será realizada uma fundamentação teórica a respeito de tópicos importantes para o desenvolvimento do estudo, como a compreensão dos sensores industriais de um modo geral, e o estudo do significado físico da capacitância. Por fim serão demonstradas suas aplicações práticas, com foco principalmente na sua utilização no meio industrial.

Palavras-chave: Sensoriamento, Capacitância, Sensores Capacitivos.

Abstract: The objective of this work is to carry out a study on the capacitive sensors, which will address their general characteristics and operating principle. A theoretical rationale will be made for topics important to the development of the study, such as the understanding of industrial sensors in general, and the study of the physical significance of the capacitance. Finally, its practical applications will be demonstrated, focusing mainly on its use in the industrial environment.

Keywords: Sensing, Capacitance, Capacitive Sensors.

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1. INTRODUCAO

Com o avanço tecnológico no meio industrial, tornou-se primordial o desenvolvimento de técnicas de medição e monitoramento dos processos produtivos, de forma que os sensores industriais para a ter grande destaque nesse cenário, existindo atualmente uma grande diversidade de sensores, de diversos tipos e princípios de funcionamento distintos. Este trabalho aborda um estudo especificamente a respeito dos sensores capacitivos, onde serão abordadas as suas características gerais, princípio de funcionamento, e suas aplicações práticas, focando principalmente a sua utilização no meio industrial.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1. Sensores: emprega-se o termo sensor para referir-se a um dispositivo que tem como característica principal a capacidade de ser sensível à variação de alguma forma de energia, seja essa térmica, luminosa, elétrica, cinética, etc. Essas formas de energia estão sempre relacionadas a variáveis importantes de processo, tais como temperatura, pressão, vazão, nível, posição, velocidade, etc.

Os sensores são grandemente aplicados nas modernas indústrias para monitoramento dos processos produtivos, e podem ser classificados com analógicos ou digitais.

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Figura 1: Sensor de Temperatura

1. Capacitância: a capacitância está diretamente relacionada ao dispositivo elétrico chamado de capacitor. A capacitância é um atributo ou característica dos capacitores, e é expressada exatamente pela relação entre a quantidade de cargas armazenadas em um capacitor, e a tensão que este capacitor está sendo submetido para que sejam armazenadas tais cargas. A figura abaixo tem o objetivo de auxiliar no entendimento do conceito de capacitores e capacitância.

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Figura 2: Sistema ilustrativo para capacitância

A capacitância C é dada pela seguinte fórmula:  [pic 6]

Onde ɛ é a constante dielétrica do meio, d é a distância entre as placas do capacitor, A é a área das placas do capacitor, Q são as cargas armazenadas no capacitor, V é a tensão da fonte aplicadas no capacitor.

1. OBJETIVOS

1.2.1 - Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo a respeito dos sensores capacitivos, onde serão abordadas as suas características gerais, princípio de funcionamento, bem como suas aplicações práticas, focando principalmente a sua utilização na indústria.

         1.2.2 - Os objetivos específicos deste trabalho encontram-se listados abaixo:

– Estudar o princípio de funcionamento dos sensores capacitivos.

– Apresentar os componentes do sensor.

– Verificar as principais aplicações dos sensores indutivos.

1. METODOLOGIA

- O Sensor Capacitivo: Os sensores capacitivos operam por meio da geração de um campo eletrostático, e detectam alterações nesse campo, quando algum objeto se aproxima da face sensora do sensor, conforme a figura abaixo, onde o sinal de saída do sensor é alterado devido a aproximação de um objeto.

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Figura 3: Detecção de objeto pelo sensor capacitivo

        Os sensores capacitivos são constituídos basicamente pelos seguintes componentes: ponta capacitiva, oscilador, retificador de sinal, circuito de filtragem e circuito de saída.