Componentes de los sensores capacitivos

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Los sensores consisten en dispositivos que se usan para proveer información sobre la ausencia o presencia de distintos objetos durante los procesos industriales. Hay diversos modelos, como final de carrera, fotoeléctrico, inductivos y sensores capacitivos. Los últimos son muy utilizados por su capacidad de detectar distintos materiales y presentan tipos de configuración específicos para aplicaciones como señalar atascamientos en la producción de partes pequeñas. Integra diversos componentes generales que deben conocer si adquirirán uno.

¿Qué son?

Estos tipos de sensores se diferencian de los inductivos por los materiales que pueden detectar, se diseñan para operar mediante la generación de un campo electrostático y la detección de los cambios debido a que un objeto se acerca a la superficie de detección. Se usan comúnmente en aplicaciones que no pueden solucionarse mediante otras técnicas de identificación.

Los sensores capacitivos responden a los cambios de dieléctrico en el medio que rodea el área activa y a través de la regulación integrada, permite identificar prácticamente cualquier objeto; además, detecta materiales con alta constante dieléctrica como metales, aceite, combustibles, agua, papel y azúcar. Para su uso no se requiere contacto físico entre el sensor y los materiales, sin embargo, son necesarios los ajustes cuidadosos para los plásticos y materiales de baja densidad debido a que son difíciles de detectar por ser de baja constante dieléctrica.

Componentes básicos

Un sensor capacitivo está formado por un oscilador con una capacidad conformada por un electrodo interior que integra el sensor y otro extremo, que consiste en una pieza conectada a masa. El electrodo externo puede desarrollarse de dos maneras distintas. En algunas aplicaciones consiste en el propio objeto por detectar, que está previamente conectado a masa; en tal caso la capacidad en cuestión variará según la distancia entre el objeto y el sensor. En otras aplicaciones se introduce el cuerpo para identificar empleado como dieléctrico entre la placa activa y la masa, lo que modifica las características del condensador equivalente.

Integran las siguientes partes:

  • Los sensores inductivos y capacitivos se basan en el uso de osciladores, en los que varía la amplitud de oscilación al acercar algún objeto.
  • Potenciómetro. La distancia de detección o sensibilidad de casi todo sensor se puede ajustar con ayuda de un potenciómetro (resistencia variable). Es posible así eliminar la detección de algunos elementos y asegurar la de otros, por ejemplo, detectar desde el exterior el nivel de líquidos en una botella de cristal.
  • Circuito rectificador. La señal alterna que se recibe del oscilador es transformada a través del circuito rectificador, de modo que la aproximación del objeto al sensor será interpretada como una variación de señal de corriente continua.
  • Circuito disparador. Conocido como switching circuit o trigger, tiene la función de comparar la señal que es otorgada por el rectificador con una señal umbral que cambia ligeramente según el estado de activación, con lo que se crea la histéresis del sensor, que se refiere a la diferencia que hay entre el punto de operación y de liberación de los detectores y es necesaria para evitar que se active la salida por vibraciones.
  • Etapa de salida. Acondiciona la señal que proporciona el circuito comparador según los valores de tensión o corriente normalizados por medio de la activación o desactivación de la salida, según corresponda.

El funcionamiento del sistema

El sensor capacitivo integra una superficie de detección que está compuesta por electrodos de un material eléctrico y una placa dieléctrica en la parte superior. Cuando se acerca un objeto y es detectado por el sensor se produce un campo electrostático, que reacciona con los electrodos de metal y hay un cambio en la capacitancia en el plano dieléctrico, lo que provoca la activación del oscilador. Este último genera señales de diferentes niveles, tiene comparadores y determina el nivel máximo. Cuando llega a una amplitud de señal específica, ejecuta el circuito de disparo, que a su vez activa la salida.

Su singular funcionamiento ofrece notables ventajas, entre las que destaca su capacidad de detectar materiales no metálicos y a través de contenedores y recipientes, sin embargo, son muy sensibles y tienden a fallar cuando se exponen a cambios extremos en el entorno, como polvo, calor y humedad excesivos.

Es importante considerar que el funcionamiento de los sensores capacitivos depende considerablemente de la constante dieléctrica del objeto por detectar, es decir, mientras mayor sea el valor de la constante de los materiales su detección será más sencilla. Esto ayudará a elegir el sensor adecuado para sus aplicaciones específicas.

Cuando adquieran un sensor capacitivo, el proveedor les indicará qué distancia de censado posee el producto, por ejemplo, 20 o 30 milímetros. La distancia de detección no puede modificarse y puede resultar limitada por el tipo de material que deseen detectar, lo que quiere decir que cada material posee una propiedad física conocida como constante dieléctrica, que como mencionamos, si es baja su detección será difícil y viceversa.

La constante dieléctrica de algunos materiales como los líquidos son más altas, por ejemplo, el agua tiene un constante de 80, mientras que la del mármol es de 8 y para el aire es.

Cabe mencionar dos tipos de sensores, que integran componentes específicos:

  • Sensores con blindaje. Cuentan con una banda de metal alrededor de la sonda, lo que ayuda a dirigir el campo electrostático al frente del detector y aumentar su concentración. La construcción blindada es indicada para la detección de materiales de baja constante dieléctrica por la elevada concentración de campos electrostáticos.
  • Sensores sin blindaje. No cuentan con la banda metálica, por lo que la concentración del campo magnético es menor. Muchos ejemplares de este tipo se equipan con sondas de compensación, que les confiere más estabilidad.

Actualmente, hay muchas marcas de sensores. Sick es el mejor debido a su variedad de sensores de proximidad, la alta calidad de sus materiales y la fiabilidad de su funcionamiento, además, pueden usarse en una gran variedad de aplicaciones industriales. En SEPIA encontrarán diversos modelos de esta marca a precios competitivos. Para más información marquen, al (55) 5682 2347 y (55) 5536 7787 o llenen el formulario de nuestro sitio web.

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