Hoy te quiero platicar sobre 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. Ya que, podemos encontrarlos en:

• Sensores de nivel,
• Sensores de humedad.
• Etc.

Incluso tengo post dedicados a cada uno de estos tipo, lo cuales te recomiendo que revises, no obstante, en este post veremos ¿Qué es? Su principio de funcionamiento y sus principales características, y si crees que te ha sido útil este post, me ayudarías mucho si lo compartes.

¿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?

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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 eléctrica", o 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 del sensor

Este punto es muy importante ya que aquí tenemos la base y el principio de funcionamiento del de este sensor, 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 cuando la distancia entre las placas es pequeña.
  • Y disminuye cuando la distancia de las placas aumenta.
• 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 de este tipo 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.

Por lo tanto, este tipo puede 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

Nuestro sensor 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.

Procedimiento de medición

Lo que hemos visto hasta este punto lo podemos resumir, en el siguiente procedimiento:

1. Las placas conductoras acumulan cierta cantidad de carga (Q), donde, la relación como vimos entre la carga y la tensión eléctrica nos da como resultado un valor de capacitancia.
2. La cantidad de carga que podrá almacenar nuestro sensor, dependerá del tamaño de las placas y/o de los electrodos del dieléctrico.
3. De los dos puntos anteriores podemos deducir una formula, que representa la salida de nuestro sensor

Formula del sensor capacitivo

C = eA / d

Donde:

• C es la capacitancia
• e es la constante dieléctrica
• A superficie de las placas
• d es la distancia entre las placas

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.

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 potenciómetro el cual es una resistencia variable con la cual podemos ajustar la sensibilidad del sensor.