CARACTERIZACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES CAPACITIVOS.
Enviado por danniquut • 13 de Marzo de 2016 • Informes • 1.981 Palabras (8 Páginas) • 273 Visitas
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
INFORME DE LABORATORIO PRACTICA 3
CARACTERIZACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES CAPACITIVOS
Laura Daniela Ramírez Quintero
u1802149@unimilitar.edu.co
Angélica Rojas Lucero
u1802360@unimilitar.edu.co
RESUMEN: Se explicara en la práctica el funcionamiento y algunas de las configuraciones más comunes de los sensores capacitivos. Estos generan señales eléctricas a partir de variaciones en la capacidad del capacitor, mostrando mediante dichas señales la medición de los gramos de arroz. Los sensores capacitivos son de gran utilidad en las industrias y abarcan desde pantallas táctiles hasta sensores de nivel de líquido.
ABSTRACT: Operation and some of the most common configurations of capacitive sensors is explained in practice. These generate electrical signals from variations in the capacity of the capacitor, these signals showing by measuring the grams of rice. Capacitive sensors are useful in industries, ranging from touchscreens to liquid level sensors.
PALABRAS CLAVE: Placas de aluminio, Tubos de aluminio, capacitor diferencial, capacitor de placas paralelas, capacitor diferencial, sensor capacitivo, constante dieléctrica, caracterización, arduino.
- INTRODUCCIÓN
Un sensor capacitivo esta diseñado para lograr detectar materiales aislantes tales como el plástico, el papel, la madera, entre otros, no obstante también cuenta con la capacidad de detectar metales. Entre esos “otros” podemos tomar infinidades de materiales. En la práctica a continuación se va a utilizar arroz, para tomarlo como referencia de medición.
Un condensador está conformado por dos placas paralelas metálicas comúnmente llamados electrodos, separados por aire u otro material así mismo, en esta práctica se va a variar la capacidad de un condensador modificando el dieléctrico del mismo, el dieléctrico se va a variar de arroz a vacío (aire), para notar la diferencia y la variación de los gramos con respecto a los diferentes niveles ubicados en las placas.
- OBJETIVO
Analizar, diseñar e implementar los circuitos básicos y programación de acondicionamiento de señal para un condensador de placas planas paralelas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Realizar el montaje de un sensor capacitivo circular con tubos de aluminio.
- Ejecutar el montaje de un sensor capacitivo diferencial con placas de aluminio.
- Medir la capacitancia de los montajes realizados.
MATERIALES
Multímetro (para medir capacitancias).
Resistencias diferentes valores óhmicos.
3 láminas de aluminio de 10x10 cm.
Madera (mdf).
Caimanes.
Tubo de aluminio de 10 cm de altura y 2,25 cm de radio.
Tubo de aluminio de 10 cm de altura y 1,5 cm de radio.
Lamina de acrílico.
Arroz
Arduino uno.
Protoboard.
Cable y/o jumpers.
LCD.
Computador.
Software de simulación (arduino).
MARCO TEORICO
CAPACITOR
Un capacitor o condensador es un dispositivo electrónico conformado por dos placas metálicas llamadas electrodos, que almacena energía eléctrica. En su construcción, un capacitor puede tener los electrodos separados por aire o por un material aislante, también llamado dieléctrico.
PRINCIPIO Y FUNCIONAMIENTO DE SENSORES CAPACITIVOS
Campo Eléctrico:
Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas. La intensidad del campo eléctrico aumenta cuánto más cerca están las placas que lo producen.
Los sensores de proximidad capacitivos utilizan un campo eléctrico, para polarizar el material que se les acerca.
Flujo de cargas:
Al colocar un material dieléctrico entre los electrodos, podrán acercarse mucho más las placas sin que se toquen, lográndose campos eléctricos muy intensos. Al cerrar el circuito las cargas se moverán de un electrodo al otro para equilibrar ese campo, y se dice que el capacitor quedó polarizado.
El campo eléctrico provoca que las cargas se muevan dentro del material dieléctrico. En las placas metálicas, llamadas electrodos, se acumulan cargas que equilibran el campo.
Ese flujo de cargas puede medirse claramente como la corriente de carga del capacitor.
Detección y constante dieléctrica:
Los materiales pueden polarizarse más o menos, dependiendo de su constante dieléctrica. Cuánto más alta es la constante, más fácil se polarizará un material, por lo que acumulará cargas más fácilmente, y más fácil será detectado.
Los materiales dieléctricos que se polarizan dentro de un campo eléctrico son capaces de almacenar cargas, y la constante dieléctrica indica cuánto más se polariza respecto del vacío.
[pic 1]
Ilustración 1. Constantes dieléctricas
SENSOR CAPACITOR
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 detectar metales.
Como se dijo anteriormente se forma un condensador cuando se tienen metales separados por un aislante (dieléctrico). La propiedad que lo distingue es la de poder almacenar carga y por supuesto energía en sus placas. A dicha propiedad se le denomina: Capacidad y se mide en Faradios (F). Esta capacidad depende básicamente de la geometría de las placas y del elemento aislante (también llamado dieléctrico). La capacidad de un condensador de placas planas paralelas separadas por una distancia d viene dada por:
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