Os Sensores na Engenharia

Sensor capacitivo

Introdução:

Sensores capacitivos são um tipo de dispositivo elétrico que reage a mudanças na capacitância de um capacitor. Portanto, eles podem ser usados ​​para medir qualquer parâmetro que, conforme varia, modifica também a capacitância do mesmo. Alterar estes parâmetros resultará em mudança na corrente e tensão do circuito, então medindo a tensão do capacitor, podemos ver como muda o parâmetro que queríamos medir.

Princípio de funcionamento

Capacitância é uma propriedade elétrica que surge quando dois condutores qualquer, estão separado por um não condutor. O modelo mais simples deste último, são duas placas de metal separados por um espaço de ar entre eles.

A capacidade é afetada pelos três fatores que compõem sua definição (esta definição é válida para o caso duas placas paralelas), a área das placas (A), a distância entre ambos (d) e o material encontrado no espaço entre eles (cuja permeabilidade elétrica é). Portanto, podemos fingir isso. Podemos ver os sensores capacitivos como um circuito RC conectado a uma fonte de tensão da ordem de 5 V, e circuitos de detecção que transformam as variações de capacitância, em um sinal de tensão. A operação de sensor capacitivo, é baseado na relação do parâmetro a ser medido com uma das variáveis ​​que modificam a capacidade do capacitor, consertando os outros dois. Daí uma variação de referido parâmetro, causaria uma variação na capacidade do capacitor, que é o que o sensor detectará e traduzir em um sinal de tensão. Uma vez que esses sensores têm fontes de alimentação com tensões muito baixas, um amplificador é necessário antes saia. O fato de operarem em baixa tensão pode ser considerado uma vantagem, mas o último uma desvantagem, porque adicionar um amplificador ao circuito não só aumenta o custo do dispositivo, mas também você pode afetar o funcionamento do o circuito. Para evitar o último, amplificadores com alta impedância de entrada (claramente quanto maior a impedância de entrada, mais idealmente o amplificador se comportará, e também mais caro será).

Dados gerais dos sensores

Sensores capacitivos podem ser encontrados em todos os tipos de formas e tamanhos de acordo com sua aplicação. Em geral o tamanho está relacionado com o intervalo de saída (diferença entre o maior e o menor valor que pode ser exibido na saída sensor) e deslocamento (a amplitude do sinal de saída antes de uma entrada zero) do sensor. O tamanho dos diferentes sensores varia de 10μm a cerca de 15 mm. Ao escolher com qual sensor queremos trabalhar, há muitos fatores a serem considerados, alguns deles são detalhados abaixo continuação:

A. Saída

A saída determinará o tipo e o alcance da saída do sensor. Alguns valores de saída típicos são os seguintes: 0-10 VCC, 10 VCC, 4-20 mA e 0-20 mA.

B. Escopo

Esta é simplesmente a faixa operacional do sensor. Para Por exemplo, se o alcance de um sensor usado para medir a distância a algum objeto, é 2mm-3mm, significa o mesmo pode realizar medições de posição de objetos são separados por mais de 2 mm e menos de 3 mm. o intervalo no exemplo acima também pode ser especificado assim como 1 mm, o que nos diz o tamanho do intervalo mas não nos dá nenhuma informação sobre a localização do mesmo em termos de distância absoluta. Neste caso é exigia outra especificação conhecida como deslocamento ou medidor.

C. Offset ou standoff

Este valor indica onde o intervalo ativo do sensor. No exemplo anterior do sensor com uma faixa de 2 mm a 3 mm, o mesmo pode ser especificado, bem como o seguinte

formas: - Faixa: 1 mm, deslocamento de 2 mm. - Alcance 1 mm, espaçador 2,5 mm O offset indica claramente a que distância do sensor iniciar a linha ativa, enquanto o standoff indica o.; a distância até o sensor é o ponto médio da faixa. Ele usado pela primeira vez por lo general para classificações de tipo 0-10 VDC, mas o segundo para classificações bipolares, como 10VDC.

D. Sensibilidade

A sensibilidade indica o quanto a saída muda antes variações de capacidade do capacitor. Se fosse 1mF / 1V, então a saída variaria em 1V para cada 1mF que variar a capacidade.

E. Linearidade

Esta especificação se aplica apenas a sensores tipos de saída linear capacitiva (consulte a seção IV), embora às vezes, também pode ser fornecido no tipos de saída analógico. Esses dados nos dão uma ideia da regularidade do gráfico. saída dependendo da capacidade. A linearidade do sensor não deve ser confundida com precisão do mesmo, é um fator que influência consideravelmente no mesmo, mas existem outros como a sensibilidade que também deve ser levada em consideração para determinar a precisão do instrumento.

F. Largura de banda

Esses dados nos dizem como a saída varia quando a meta ele vibra em uma certa frequência. Normalmente, a largura de banda indica a frequência de vibração na qual a saída cai 3dB, que é 70% do valor real. Isso quer dizer para o caso de um sensor capacitivo usado para medir a distância a um determinado objeto, se a objetiva estiver em 1 mm e for vibrando na frequência indicada pela banda passante, o a saída deve ser de 0,70 mm.

G. Resolução

A resolução de um instrumento é definida como a medida menor validade que você pode fazer. Ou seja, a resolução de um sensor deve ser menor do que a menor variação de capacitância que queremos perceber. A principal causa disso Determine se a resolução é um ruído elétrico. Para determinar a resolução de um sensor, o que você faz é medir a amplitude do ruído elétrico usando um osciloscópio, disse a medição é considerada a resolução do instrumento. Esse a última medição pode ser fornecida, bem como uma tensão pico a pico, como uma tensão RMS. Ambos são válidos embora é necessário levar em consideração qual dos dois é no momento de compare sensores diferentes. A resolução depende da largura de banda do sensor, porque quanto menor for a largura de banda, menor será o ruído elétrico inserido. Alguns fabricantes fornecem a resolução sensor para diferentes larguras de banda, enquanto outros não indique a largura de banda na qual a resolução foi medida o que dá origem a dados ambíguos.