Ventajas y Aplicaciones del sensor capacitivo

Juan Carlos G 2020-06-12
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Ventajas y Aplicaciones del sensor capacitivo


Hoy te quiero platicar de uno de los tipos de sensores mas importantes que existen, este dispositivo es el sensor capacitivo el cual tiene muchas ventajas, pero sobre todo, tiene un montón de aplicaciones. Podemos encontrarlos en sensores de nivel, sensores de humedad, etc., a continuación veremos, ¿Qué es? Su principio de funcionamiento y principales características y si crees que te ha sido útil este post, no cuesta nada compartir.

 

 

¿Qué es el sensor capacitivo?

El sensor capacitivo es un dispositivo que al detectar una variable física provoca un cambio en su propiedad de capacitancia. Este tipo de sensor es capaz de reaccionar con metales y no metales.

Para comprender mejor ¿Qué es este tipo de sensor? veremos 3 términos básicos de la electrónica:

  • Capacitancia
  • Factores que aumentan o disminuyen la capacitancia
  • Dieléctrico

 

¿Dónde comprar sensores capacitivos?

Aquí te dejo algunos productos que pueden interesarte y que están a un excelente precio

 

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¿Qué es la capacitancia?

En la definición que te he dado sobre los sensores capacitivos, he mencionado la palabra "Capacitancia", quizá muchas personas la conozcan como "Capacidad" y quizá la mayoría nunca ha escuchado este termino, así que te dejo una definición de capacitancia para que puedas comprender mejor el principio de funcionamiento de este sensor.

La Capacitancia eléctrica es una propiedad única que posee, en este caso. un sensor o componente eléctrico, para almacenar energía en forma de carga eléctrica, esta propiedad es una cantidad positiva y depende en gran medida de la geometría del sensor.

Factores que afectan la capacitancia

Este punto es muy importante ya que aquí tenemos la base y el principio de funcionamiento del sensor capacitivo, ya vimos que la capacitancia es la propiedad para almacenar energía, ahora veremos cuales son los factores, que aumentan o afectan la capacitancia en un sensor o componente eléctrico.

  • Cuando en un sensor o componente hay placas la capacitancia aumenta cuanto la distancia entre las placas disminuye y disminuye cuando estas se separan.
  • La superficie también es un factor determinante, digamos que si las placas son grandes la capacitancia aumentará.
  • Entre las placas existe un material conocido como dieléctrico, este materia puede ser el aire, cerámica, papel, etc., dicho material determina directamente la capacitancia.

 

¿Qué es un dieléctrico?

El dieléctrico es la capa aislante que encontramos entre las capas de un capacitor, en este caso será el sensor, el material dieléctrico determina directamente la cantidad de capacitancia que tendrá un sensor, por lo tanto, determina la cantidad de carga eléctrica que podrá almacenar el componente.

Excelente ya sabes que es la capacitancia y como es que esta disminuye o aumenta, este es el principio básico en los sensores capacitivos, ya que la magnitud física que deseas detectar, modificara directamente el valor de la capacitancia del sensor.

 

¿Cómo esta hecho un sensor capacitivo?

Esta pregunta no tiene una respuesta concreta ya que cada fabricante determina como construirá sus sensores, no obstante, si hablamos en términos generales un sensor capacitivo esta conformado principalmente por:

  • Un electrodo interno, este electrodo forma parte del mismo sensor.
  • Electrodo externo, este otro electrodo esta constituido por una pieza conectada a tierra, este electrodo puede ser el mismo objeto que se desea sensar.

 

¿Cómo funciona un sensor capacitivo?

Un sensor capacitivo opera como si fuera un capacitor o condensador y en forma general el funcionamiento de este sensor esta conformado por un oscilador que tiene una cierta capacitancia determinada por el electrodo interno y el externo, ambos electrodos funcionan como placas conductoras similar a la estructura general de un capacitor, de allí que puedan almacenar carga.

Bien, los sensores capacitivos pueden operar en dos formas diferentes:

  • El electrodo externo es el objeto que se desea sensar.
  • El cuerpo que se desea sensar toma la función de dieléctrico

 

El objeto a sensar, modifica la capacitancia

Los sensores capacitivos pueden operar de esta manera si el objeto o cuerpo que se requiere sensar funge como una placa del capacitor equivalente, si este es el caso, la capacitancia del sensor será afectada por la distancia y superficie de las placas.

 

El cuerpo a sensar, funge como dieléctrico

Otra opción en este tipo de sensores es que el objeto a sensar se comporta como el dieléctrico del capacitor equivalente, esto quiere decir que las placas del capacitor equivalente estarán fijas y a una cierta distancia, y lo que determinará la capacitancia y por ende la lectura final, será el tipo de material o materiales que se encuentren en el cuerpo que se quiere sensar.

En este punto se ha respondido indirectamente una pregunta muy importante, pero aquí te dejo mi punto de vista.

 

¿Cómo seleccionar un sensor capacitivo?

Lo primero que debes conocer es el modo de funcionamiento que proporciona el sensor, por ejemplo, ya sea que el objeto sea una de los electrodos o se comporte como dieléctrico, todo dependerá del tipo de aplicación, por ejemplo, si el objeto que deseas sensar se encuentra en movimiento quizá te convenga más el que el sensor sea una de las placas, aunque también podría ser el dieléctrico dependiendo del tipo de movimiento. Quizá quede mas claro si revisamos algunas aplicaciones de este tipo de sensor.

 

Aplicaciones de los sensores capacitivos

Los sensores capacitivos los podemos encontrar en cientos de sistemas y aplicaciones ya que con este tipo de sondas (sondas es otro nombre que reciben los sensores) podemos:

  • Identificar objetos
  • Crear contadores
  • Control de nivel de carga
  • Y los podemos utilizar en materiales sólidos o líquidos

Ahora que sabemos algunas de las aplicaciones que tienen estos sensores, tenemos varios tipos de sensores donde utilizan la capacitancia como el principio de funcionamiento, por ejemplo:

  • Sensores de nivel, nos permiten detectar los cambios de niveles y así saber si se excede un nivel predeterminado.
  • Sensores de humedad, con este tipo podemos determinar el nivel de liquido o como su nombre lo dice, la humedad relativa en un área especifica.

 

Sensor de nivel de líquido Rs485

Funciones

Excelente sensor versátil y de calidad aceptable, podrás monitorear el nivel del liquido sin ningún problema

 

PROS

  • Cuenta con interfaz de salida alto y bajo.
  • Detecta el nivel de agua incluso e estado de ebullición (hirviendo).
  • Ajuste inteligente y función de memoria del nivel de liquido
  • Salida de datos RS485 para comunicarlo con otros dispositivos.
  • Salida NPN o salida PNP, esto significa que a la salida cuenta con voltaje negativo o positivo.
  • Compatible en contenedores, de plástico, vidrio, cerámica, etc.

 

CONTRAS

  • Se indica que puede medir cualquier liquido, no obstante, la mejor resolución se presenta con agua, en otras sustancias hay pequeñas variaciones.
  • Únicamente cuenta con una salida de datos RS485, lo cual lo limita un poco si quisieras comunicarlo con otros sistemas.
  • No es recomendable en contenedores metálicos.

 

Características
  • Voltaje de entrada (CC): 5 ~ 24 V
  • Corriente 5 mA
  • Tiempo de respuesta 500 ms
  • Temperatura de trabajo 0 a 100 °C
  • Comunicación RS485
  • Rango de Humedad 5% a 100%
  • Tipo de Material ABS
  • Impermeable IP67

 

 

Kit de 45 Sensores para arduino ELEGOO

Funciones

Este Kit me ha encantado por lo ilustrativo y educativo, pero lo mejor es que ya cuenta con código para que utilices cada uno de los sensores sin tener que estar investigando tanto.

 

 PROS 

  • Realmente lo mas importante es que es compatible con el Arduino original y con todo el ambiente que ha creado ELEGOO
  • En un solo paquete cuentas 45 sensores que estan listos para ser utilizado y te dan el código y librerias para que no las andes buscando en Internet.
  • Es barato, velo tu mismo da clic y mira el precio en tu moneda y sorprendete.
  • En mis tiempos de estudiante utilice únicamente PICs y FPGAs, pero con Arduino y este Kit haces cosas muy rápido y sorprendentes, descubrelo tu mismo

 CONTRAS 

  • Pues si lo pides en AliExpress tarda un poco en llegar a México.
  • Dado que los sensores ya vienen en sus propias tarjetas, es decir, no son componentes sueltos, quizá no los puedas usar en proyectos con vista al usuario, son mas para proyectos didácticos y de demostración, como lo hice anteriormente.
Características

Aquí te dejo algunos de los sensores que vienen en el Kit, no pongo todos por que se haría una lista muy larga.

  • 1 x receptor con sensor infrarrojo módulo
  • 1 x Módulo sensor de cabeza láser
  • 1 x Módulo sensor de temperatura y humedad
  • 1 x Módulo sensor de emisión infrarroja
  • 1 x módulo de relé de 5 V
  • 1 x módulo giroscópico
  • 1 x módulo detector de latidos del corazón
  • 1 x Módulo de sensor de sensibilidad de micrófono
  • 1 x Módulo de sensor táctil de Metal
  • 1 x Módulo sensor de llama
  • 1 x módulo LED de 3 colores
  • 1 x Módulo sensor de caza
  • 1 x sensores magnéticos lineale
  • 1 x Rotary módulos codificadores

Da clic para ver toda la lista completa...

 

Ventajas de los sensores capacitivos

  • Detección sin la necesidad de contacto físico.
  • Sensado de materiales metálicos y no metálicos.
  • Su principio de funcionamiento lo hace ideal para entornos industriales ya que es perfecto para sensar materiales granulados o que son prácticamente polvo.

 

Desventajas de los sensores capacitivos

  • Alcance, dependiendo del diámetro su alcance puede rondar los 60 mm.
  • Otro inconveniente es que depende del objeto a detectar, ya que el cuerpo a sensar funge como dieléctrico, lo que significa que no permite detectar cualquier tipo de objeto, ya que la constante dieléctrica será diferente en todos los casos.

Debido a que hay desventajas e inconvenientes en el uso de este tipo de sensor, previamente se deberán hacer algunos ajustes para que los sensores funcionen correctamente, por ejemplo, algunos sensores cuentan con un potenciometro el cual es una resistencia variable con la cual podemos ajustar la sensibilidad del sensor.

 

 

 



https://sensormania.org

Juan Carlos G


Estudie ingeniería Eléctrica - Electrónica y me apasiona hablar de sensores, motores y programación, por eso traigo para ti esta página donde veremos la mayaría de sensores que existen. Haremos algunos proyectos con Arduino y PICs, solo tenerme paciencia con las actualizaciones es un trabajo arduo.

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