La evolución tecnológica de los sensores capacitivos

En esta publicación de blog, me gustaría analizar cómo ha cambiado la tecnología de los sensores capacitivos en los últimos años.

Los sensores determinan la presencia de un objeto en función de la constante dieléctrica del objeto que se detecta. Si está tratando de detectar un objeto oculto, entonces el objeto oculto debe tener una constante dieléctrica más alta que la del material que se pretende que el sensor “ignore”. Los objetos conductivos presentan un desafío interesante para los sensores capacitivos ya que estos objetos tienen una mayor capacitancia y la constante dieléctrica de los mismos es inmaterial. Los objetos conductivos incluyen metal, agua, sangre, ácidos, bases y agua salada. Cualquier sensor capacitivo detectará la presencia de estos objetos. Sin embargo, el desafío es que el sensor se apague una vez que el material conductor ya no esté presente. Esto es especialmente complicado cuando se trata de ácidos o líquidos, como la sangre, que se adhieren a la pared del contenedor a medida que el nivel cae por debajo de la cara del sensor.

Hoy en día, la tecnología de detección mejorada ayuda a los sensores a distinguir de manera efectiva entre los verdaderos niveles de líquido y las posibles interferencias causadas por la condensación, la acumulación de material o la formación de espuma en los líquidos. Al ignorar estas interferencias, los sensores aún detectarían el cambio relativo en la capacitancia causada por el objeto objetivo, pero usarán factores adicionales para evaluar la validez de la medición tomada antes de cambiar el estado.

Estos sensores son fundamentalmente insensibles a cualquier material no conductor como el plástico o el vidrio, lo que les permite ser utilizados en aplicaciones de nivel. La única limitante de los sensores capacitivos mejorados es que requieren materiales líquidos eléctricamente conductores con una característica de dipolo, como el agua, para funcionar correctamente.

Los sensores capacitivos de tecnología mejorada o híbrida funcionan con un oscilador de alta frecuencia cuya amplitud se correlaciona directamente con el cambio de capacitancia entre los dos electrodos de detección de acción independiente. Cada electrodo trata de forzarse de forma independiente a un estado de equilibrio. Esa es la razón por la que el sensor mide de forma independiente la capacitancia de la pared del contenedor sin referencia al suelo y la capacitancia de la conductividad del líquido sin referencia al suelo (a diferencia de los sensores capacitivos estándar).

Hasta este punto, los sensores capacitivos solo han podido proporcionar una salida discreta o si se usan en aplicaciones de nivel una indicación de nivel puntual. Otro cambio innovador en la tecnología del sensor capacitivo es la capacidad de usar un amplificador remoto. Esta configuración no solo permite que los sensores capacitivos sean más pequeños, por ejemplo 4 mm de diámetro, sino que al ser los componentes electrónicos remotos, pueden proporcionar funcionalidades adicionales.

Los cabezales del sensor remoto están disponibles en varias configuraciones, incluyendo versiones que pueden soportar rangos de temperatura de -180° C hasta 250° C. Los amplificadores ahora pueden proporcionar la capacidad no solo de tener salidas discretas, sino de comunicarse a través de una red IO-Link o proporcionar una salida analógica. Ahora imagine la posibilidad de tener un sensor de tira adhesiva que pueda proporcionar una salida analógica basada en el nivel de tanques no metálicos.

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