Medición de vidrio, películas y otros materiales no conductivos con sensores capacitivos

Nota de aplicación del sensor capacitivo LT03-0015

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Introducción

Es complicado. Podemos ayudar.Los sensores capacitivos se usan con mayor frecuencia para medir el cambio de posición de un objetivo conductor. Pero los sensores capacitivos también pueden ser efectivos para medir la presencia, la densidad, el grosor y la ubicación de los no conductores. El truco es controlar todas las otras variables que afectarán la medición.

Conceptos básicos del sensor capacitivo

Los sensores capacitivos funcionan midiendo la capacitancia entre la superficie de detección activa de la sonda capacitiva y un objetivo conductor. En la mayoría de las aplicaciones, la distancia entre la sonda y el objetivo cambia, lo que crea un cambio en la capacitancia que el sensor puede interpretar como un cambio preciso en la distancia.

Si la distancia entre la sonda y el objetivo conductor permanece constante, la capacitancia se puede cambiar alterando la “constante dieléctrica” del material entre la sonda y el objetivo. La constante dieléctrica del aire es un poco más de 1.00 y es constante a menos que la humedad sea muy alta. La constante dieléctrica del vidrio, el plástico y la película es más alta que la del aire. Cualquier material de este tipo que pase entre la sonda y el objetivo conductor alterará la salida del sensor.

Para obtener más detalles sobre el funcionamiento de los sensores capacitivos y la constante dieléctrica, consulte Operación y optimización de sensores capacitivos

Midiendo No Conductores

Los no conductores se pueden medir pasando el campo eléctrico a través de ellos hasta un objetivo conductor estacionario detrás.

Los materiales no conductores como el vidrio y el plástico tienen una constante dieléctrica diferente que el aire. La constante dieléctrica determina cómo un material no conductor afecta la capacitancia entre dos conductores. Cuando se inserta un no conductor entre la sonda y un objetivo de referencia estacionario, el campo de detección pasa a través del material hasta el objetivo conectado a tierra (ver figura a la derecha). La presencia del material no conductor cambia el dieléctrico y, por lo tanto, cambia la capacitancia.

La medición del espesor de vidrio, película, plástico u otros no conductores se puede lograr colocando la sonda de un sensor capacitivo sobre un objetivo conductor y ajustando el sensor para que esté dentro de su rango calibrado. La colocación de diferentes espesores de material no conductor en el espacio creará diferentes salidas de sensor. El uso de algunas piezas de espesor conocido le permitirá determinar la cantidad de cambio en la salida del sensor por unidad de espesor. Este es un proceso llamado "masterización".

No solo grosor

El grosor no es lo único que puede cambiar la salida del sensor. La salida del sensor cambiará si la densidad o composición del material cambia o si la constante dieléctrica no es consistente en todo el material. Esencialmente, el sistema de sensor capacitivo puede medir UNA de las siguientes variables solo si todas las demás variables son consistentes:

  • Espesor
  • Constante dieléctrica
  • Composición del material
  • Densidad

Cuando una de esas variables es de interés, y las otras pueden controlarse (o compensarse), un sensor capacitivo puede proporcionar una solución de medición.

Una aplicación no conductiva específica se describe en nuestra aplicación Qucik Recubrimiento no conductivo sobre sustrato metálico y es el principio utilizado en nuestro Sensores de etiqueta transparente modelo LRD.