sensores elasticos
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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)