Medição de vidro, filme e outros materiais não condutores com sensores capacitivos

Nota de aplicação do sensor capacitivo LT03-0015

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Introdução

É complicado. Nós podemos ajudar.Sensores capacitivos são mais frequentemente usados ​​para medir a mudança de posição de um alvo condutor. Mas os sensores capacitivos também podem ser eficazes na medição da presença, densidade, espessura e localização de não condutores. O truque é controlar todas as outras variáveis ​​que afetarão a medição.

Noções básicas sobre sensores capacitivos

Os sensores capacitivos funcionam medindo a capacitância entre a superfície ativa da sonda capacitiva e um alvo condutor. Na maioria das aplicações, a distância entre a sonda e o alvo muda, o que cria uma alteração na capacitância que o sensor pode interpretar como uma alteração precisa na distância.

Se a distância entre a ponta de prova e o alvo condutor permanecer constante, a capacitância pode ser alterada alterando a “constante dielétrica” do material entre a ponta de prova e o alvo. A constante dielétrica do ar é um pouco acima de 1.00 e é consistente, a menos que a umidade fique muito alta. A constante dielétrica de vidro, plástico e filme é maior do que o ar. Qualquer material que passe entre a sonda e o alvo condutor irá alterar a saída do sensor.

Para mais detalhes sobre a operação de sensores capacitivos e constante dielétrica, consulte Operação e otimização do sensor capacitivo

Medição de não condutores

Os não condutores podem ser medidos passando o campo elétrico através deles para um alvo condutor estacionário atrás.

Materiais não condutores, como vidro e plástico, têm uma constante dielétrica diferente do ar. A constante dielétrica determina como um material não condutor afeta a capacitância entre dois condutores. Quando um não condutor é inserido entre a sonda e um alvo de referência estacionário, o campo sensor passa pelo material para o alvo aterrado (veja a figura à direita). A presença do material não condutor altera o dielétrico e, portanto, altera a capacitância.

A medição da espessura de vidro, filme, plástico ou outros não condutores pode ser realizada definindo uma sonda do sensor capacitivo acima de um alvo condutor e ajustando o sensor para que esteja dentro de sua faixa calibrada. Colocar diferentes espessuras de material não condutor na lacuna criará diferentes saídas de sensor. Usar algumas peças de espessura conhecida permitirá que você determine a quantidade de mudança na saída do sensor por unidade de espessura. Este é um processo chamado "masterização".

Não apenas espessura

Espessura não é a única coisa que pode alterar a saída do sensor. A saída do sensor mudará Se a densidade ou composição do material mudar ou se a constante dielétrica não for consistente em todo o material. Essencialmente, o sistema de sensor capacitivo pode medir UMA das seguintes variáveis ​​apenas se todas as outras variáveis ​​forem consistentes:

  • Espessura
  • Constante dielétrica
  • Composição material
  • Densidade

Quando uma dessas variáveis ​​é de interesse e as outras podem ser controladas (ou compensadas), um sensor capacitivo pode fornecer uma solução de medição.

Uma aplicação não condutora específica é descrita em nosso QucikApp Revestimento Não Condutivo em Substrato de Metal e é o princípio usado em nossa Sensores de etiqueta clara do modelo LRD.