Trabajo Práctico de Electroneumática

SENSORES de PROXIMIDAD

CAPACITIVOS

Tema a tratar: Sensor Capacitivo

Profesor: Ricardo Minitti

Alumnos: Jorge Lucas, Arias Fernando

Año: 2014

Curso: 1-632

Carrera: Automatización y robótica

IntroducciónDebido al avance tecnológico que se fue sucediendo a lo largos del actual siglo y el pasado; genero como consecuencia el desarrollo de distintos tipos de instrumentación, no solo para facilitar el trabajo en el área industrial, sino también para mejorar la producción y la calidad del producto.

En este breve trabajo se explicara el uso de uno de los instrumentos que se suelen utilizar en el área de la industria; este es el sensor capacitivo, el cual más adelante se desarrollaran sus funciones y sus usos dentro de este amplio campo.

En este apartado se van a tratar los siguientes temas específicos del sensor capacitivo:

Funcionamiento

Distancia nominal del sensado

Utilidad o aplicaciones

Mal funcionamiento

Histéresis

Conexión (PNP y NPN)

Alcance

Características y FuncionamientoSon “interruptores electrónicos” que actúan sin elementos electromecánicos. Su funcionamiento se basa en un circuito oscilante RC y de líneas del campo eléctrico que se cierran a través del aire. La aproximación de un objeto con una constante dieléctrica distinta a la del aire, ocasiona el desequilibrio del circuito y el inicio de las oscilaciones.

Esta variación de la capacidad es función no sólo de la constante dieléctrica, sino también del volumen, densidad y compacticidad del objeto o sustancia a detectar.

Quiere decir que estas últimas características mencionadas están íntimamente relacionadas con el perfecto funcionamiento del mismo.

Si un objeto (metal, plástico, vidrio, madera, agua) irrumpe en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador también aumenta (que es el que suministra la alta frecuencia). El rectificador simplemente convierte la señal alterna en continua. Cuando esta señal alcance un determinado valor, actuará el circuito disparador que controla si la señal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida

La constante dieléctrica es una constante física adimensional (no tiene unidades) que describe como un campo eléctrico afecta un material. Un ejemplo: Cuando un capacitor está formando por dos placas separadas entre sí y entre ellas hay un vacío, este tiene una capacidad determinada. Si se introduce un dieléctrico entre las placas, la capacidad aumentará.

La mayor parte de detectores capacitivos llevan incorporado un ajuste de sensibilidad (potenciómetro) para adaptarlo a cada uno de los elementos a detectar de acuerdo con sus propias características, constitución y lo más importante la constante dielectrica de cada material, ya que todos los materiasles tienen una contstante dielectrica distinta. Ej: si tengo ajustado el sensor para detector agua y despues quiero detector aceite, tengo que ajustarlo con el potenciometro para la constante del aceite.

Utilidad o AplicacionesEste tipo de sensores son sensibles a la mayoría de líquidos y materiales, lo cual permite la detección de otros materiales a través de paredes no conductores (presencia de agua en el interior de una tubería plástica o envoltorio metálico en el interior de una caja de cartón). En general, los líquidos y sólidos conductores son detectados a una distancia mayor que los materiales aislantes, ligeros o porosos. Si la distancia de detección disminuye, la histéresis también disminuye.

Proporcionan margen suficiente en casi cualquier situación de instalación y los hacen extremadamente adaptables para una amplia gama de aplicaciones. Se trata así pues de sensores idóneos para entornos industriales especialmente adversos. Se utilizan en los sectores industriales más diversos: en la industria de alimentación o del automóvil o en equipos de almacenamiento y cintas transportadoras.

En la industria podemos identificar este tipo de sensores, y utilizarlos para que cumplan con los siguientes propositos:

Detección de nivel En esta aplicación, cuando un objeto (líquidos, granulados, metales, aislantes, etc.) penetra en el campo eléctrico que hay entre las placas del sensor, varía el dieléctrico, variando consecuentemente el valor de capacitancia.

Sensor de humedad El principio de funcionamiento de esta aplicación es similar a la anterior. En esta ocasión el dieléctrico, por ejemplo el aire, cambia su permitividad con respecto a la humedad del ambiente.

Detección de posición Esta aplicación es básicamente un condensador variable, en el cual una de las placas es móvil, pudiendo de esta manera tener mayor o menor superficie efectiva entre las dos placas, variando también el valor de la capacitancia, y también puede ser usado en industrias químicas. pero como sabemos este tipo de aplicación no suele ser lo correcto.

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Mal FuncionamientoEntre el electrodo "activo" y uno puesto a tierra, se crea un campo electrostático disperso. Que su respuesta puede verse afectada por las características del ambiente. Para contrarrestar estas influencias, como la que pueda ocasionar la humedad, se suele disponer un tercer electrodo que lo compense.

Alcance y HistéresisSe denomina histéresis a la diferencia entre la distancia de activación y desactivación. Cuando un objeto se acerca al sensor capacitivo, éste lo detecta en la "distancia de sensado". Cuando el mismo objeto es alejado, el sensor no lo deja de detectar inmediatamente, sino cuando alcanza la "distancia de reset" , que es igual a la "distancia de detección" más la histéresis propia del sensor.

La superficie del objeto a detectar no debe ser menor que el diámetro del sensor de proximidad (preferentemente 2 veces más grande que el tamaño o diámetro del sensor). Si fuera menor que el 50% del diámetro del sensor, la distancia de detección disminuye sustancialmente.

El alcance, dependiendo del diámetro del sensor, puede alcanzar hasta los 60mm

Distancia de sensadoPodemos encontrar distintos tipos de caracteristicas, entre ellas se encuentra la siguiente terminologia:

Alcance nominal (Sn): Alcance convencional que sirve para designar el aparato. No tiene en cuenta las dispersiones (fabricación, temperatura, tensión).

Alcance real (Sr): El alcance real se mide con la tensión de alimentación asignada y a la temperatura ambiente asignada . Debe estar comprendida entre el 90% y el 110% del alcance real (Sn): 0,9Sn < Sr < 1,1Sn

Alcance útil (Su): El alcance útil se mide dentro de los límites admisibles de la temperatura ambiente y de la tensión de la alimentación . Debe estar comprendida entre el 90% y el 110% del alcance real: 0,9Sr < Su < 1,1Sr

Alcance de trabajo (Sa): Es el campo de funcionamiento del aparato. Está comprendido entre el 0 y el 81% del alcance nominal (Sn): 0 < Sa < 0,9Sn

DATASHEET

CONEXIONADO

Conexion PNP con 3 y 4 hilos:

Conexion NPN con 3 y 4 hilos:

ConclusionDespues de haber tenido un breve pantallazo respecto a la utilizacion(correcta e incorrecta) del sensor estudiado, podemos decir que dentro del campo de la industria, tiene aplicaciones muy importantes, no solo por su simplicidad sino por su eficacia a la hora de elegirlo. Es por este motivo que los sensores, no solo capacitivos, sino todos los que se pueden encontrar en el campo industrial, representan un avance tecnologico que ayuda a facilitar el trabajo dentro del campo de la industria, su presicion,y ademas gracias a la caracteristica de este tipo de instrumentos, aumenta la produccion, que obviamente es uno de los requisitos fundamentales para cualquier empresario hoy en dia( a partir del abaratamiento de costos, y un uso eficiente del equipo a utilizar, aumenta la produccion).