Sensor capacitivoLos sensores capacitivos son un tipo de sensor eléctrico.

Los sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de conexión respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto más elevada sea su constante dieléctrica.

Funcionamiento

Desde el punto de vista puramente teórico, se dice que el sensor está formado por un oscilador cuya capacidad la forman un electrodo interno (parte del propio sensor) y otro externo (constituido por una pieza conectada a masa). El electrodo externo puede estar realizado de dos modos diferentes; en algunas aplicaciones dicho electrodo es el propio objeto a sensar, previamente conectado a masa; entonces la capacidad en cuestión variará en función de la distancia que hay entre el sensor y el objeto. En cambio, en otras aplicaciones se coloca una masa fija y, entonces, el cuerpo a detectar utilizado como dieléctrico se introduce entre la masa y la placa activa, modificando así las características del condensador equivalente.

Aplicaciones

Estos sensores se emplean para la identificación de objetos, para funciones contadoras y para toda clase de control de nivel de carga de materiales sólidos o líquidos. También son utilizados para muchos dispositivos con pantalla táctil, como teléfonos móviles o computadoras ya que el sensor percibe la pequeña diferencia de potencial entre membranas de los dedos eléctricamente polarizados de una persona adulta.

Detector de nivel

En esta aplicación, cuando un objeto (líquidos, granulados, metales, aislantes, etc.) penetra en el campo eléctrico que hay entre las placas 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

Ventajas e inconvenientes

Las ventajas de este dispositivo son algunas más que en el caso de los sensores inductivos. La primera ventaja es común para ambos, detectan sin necesidad de contacto físico, pero con la posibilidad de detectar materiales distintos del metal. Además, debido a su funcionamiento tiene muy buena adaptación a los entornos industriales, adecuado para la detección de materiales polvorientos o granulados. La duración de este sensor es independiente del número de maniobras que realice y soporta bien las cadencias de funcionamiento elevadas. Entre los inconvenientes se encuentra el alcance, dependiendo del diámetro del sensor, puede alcanzar hasta los 60mm, igual que la modalidad inductiva. Otro inconveniente es que depende de la

masa a detectar, si se quiere realizar una detección de cualquier tipo de objeto este sensor no sirve, puesto que depende de la constante eléctrica.

Esta desventaja viene encadenada con la puesta en servicio, antes de colocar el sensor se debe de instalar; los detectores cuentan con un potenciómetro que permite ajustar la sensibilidad. Según la aplicación será necesario ajustar la sensibilidad para que se adapte al material, por ejemplo para materiales de constante dieléctrica débil como el papel, cartón o vidrio se tiene que aumentar la sensibilidad, y en caso de tener una constante dieléctrica fuerte hay que reducir la sensibilidad, por ejemplo con objetos metálicos o líquidos.

Principio de funcionamiento

CAMPO ELÉCTRICO

Los sensores de proximidad capacitivos utilizan un campo eléctrico, para polarizar el material que se les acerca.

FLUJO DE CARGAS

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.

CAPACITOR ABIERTO

Los sensores de proximidad capacitivos trabajan como un capacitor ABIERTO. De esa forma, se establecen líneas de campo entre los electrodos. Esas líneas de campo polarizan el material a detectar.

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

Sensor de temperatura

Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios

de temperatura en cambios en señales eléctricas que son procesados por

equipo eléctrico o electrónico.

Hay tres tipos de sensores de temperatura, los termistores, los RTD y los

termopares.

El sensor de temperatura, típicamente suele estar formado por el elemento

sensor, de cualquiera de los tipos anteriores, la vaina que lo envuelve y que

está rellena de un material muy conductor de la temperatura, para que los

cambios se transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que

se conectarán el equipo electrónico.

Termistor

El termistor está basado en que el comportamiento de la resistencia de los

semiconductores es variable en función de la temperatura.Existen los

termistores tipo NTC y los termistores tipo PTC. En los primeros, al

aumentar la temperatura, disminuye la resistencia. En los PTC, al aumentar

la temperatura, aumenta la resistencia.El principal problema de los

termistores es que no son lineales según la temperatura por lo que es

necesario aplicar fórmulas complejas para determinar la temperatura según

la corriente que circula y son complicados de calibrar.

RTD (resistance temperature detector)

Un RTD es un sensor de temperatura basado en la variación de la

resistencia de un conductor con la temperatura. Los metales empleados

normalmente como RTD son platino, cobre, niquel y molibdeno.De entre los

anteriores, los sensores de platino son los más comunes por tener mejor

linealidad, más rapidez y mayor margen de temperatura.

Termopar

El termopar, también llamado termocupla y que recibe este nombre por

estar formado por dos metales, es un instrumento de medida cuyo principio

de funcionamiento es el efecto termoceléctrico. Un material termoeléctrico

permite transformar directamente el calor en electricidad, o bien generar

frío cuando se le aplica una corriente eléctrica. El termopar genera una

tensión que está en función de la temperatura que se está aplicando al

sensor. Midiendo con un voltímetro la tensión generada, conoceremos la

temperatura. Los termopares tienen un amplio rango de medida, son

económicos y están muy extendidos en la industria. El principal

inconveniente estriba en su precisión, que es pequeña en comparación con

sensores de temperatura RTD o termistores.

Termostato

Un termostato es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra un circuito eléctrico en función de la temperatura.

Su versión más simple consiste en una lámina metálica como la que utilizan los equipos de aire acondicionado para apagar o encender el compresor.

Otro ejemplo lo podemos encontrar en los motores de combustión interna, donde controlan el flujo del líquido refrigerante que regresa al radiador dependiendo de la temperatura del motor.

Bimetálicos Consiste en dos láminas de metal unidas, con diferente coeficiente de dilatación térmico. Cuando la temperatura cambia, la lámina cambia de forma actuando sobre unos contactos que cierran un circuito eléctrico.

Manuales Son los que requieren intervención humana para regresar a su estado inicial, como los termostatos de seguridad que realizan una función en caso de que la temperatura alcance niveles peligrosos

Electrónicos Pueden estar libres de partes móviles y contactos que sufren

deterioro.

Se puede configurar tanto una temperatura como un umbral

o un tiempo mínimo entre activaciones.

Se pueden integrar fácilmente en un sistema con más

funciones como programador horario con otros sucesos.

Con un controlador PID puede hacer una gestión más

inteligente.

Un termostato electrónico puede mejorar las aplicaciones en que se usan los termostatos mecánicos.

ElectroválvulaUna electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. La válvula está controlada por una corriente eléctrica a través de una bobina solenoidal.

No se debe confundir la electroválvula con válvulas motorizadas, que son aquellas en las que un motor acciona el mecanismo de la válvula.

Clases y funcionamientoUna electroválvula tiene dos partes fundamentales: el solenoide y la válvula. El solenoide convierte energía eléctrica en energía mecánica para actuar la válvula.

Existen varios tipos de electroválvulas. En algunas electroválvulas el solenoide actúa directamente sobre la válvula proporcionando toda la energía necesaria para su movimiento. Es corriente que la válvula se mantenga cerrada por la acción de un muelle y que el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que el solenoide debe estar activado y consumiendo energía mientras la válvula deba estar abierta.

También es posible construir electroválvulas biestables que usan un solenoide para abrir la válvula y otro para cerrar o bien un solo solenoide que abre con un pulso y cierra con el siguiente.

Las electroválvulas pueden ser cerradas en reposo o normalmente cerradas lo cual quiere decir que cuando falla la alimentación eléctrica quedan cerradas o bien pueden ser del tipo abiertas en reposo o normalmente abiertas que quedan abiertas cuando no hay alimentación.

Hay electroválvulas que en lugar de abrir y cerrar lo que hacen es conmutar la entrada entre dos salidas. Este tipo de electroválvulas a menudo se usan en los sistemas de calefacción por zonas lo que permite calentar varias zonas de forma independiente utilizando una sola bomba de circulación.

En otro tipo de electroválvula el solenoide no controla la válvula directamente sino que el solenoide controla una válvula piloto secundaria y la energía para la actuación de la válvula principal la suministra la presión del propio fluido.

A- Entrada

B- Diafragma

C- Cámara de presión

D- Conducto de vaciado de presión

E- Solenoide

F- Salida.

El gráfico adjunto muestra el funcionamiento de este tipo de válvula. En la parte superior vemos la válvula cerrada. El agua bajo presión entra por A. B es un diafragma elástico y tiene encima un muelle que le empuja hacia abajo con fuerza débil. La función de este muelle no nos interesa por ahora y lo ignoramos ya que la válvula no depende de él para mantenerse cerrada. El diafragma tiene un diminuto orificio en el centro que permite el paso de un pequeño flujo de agua. Esto hace que el agua llene la cavidad C y que la presión sea igual en ambos lados del diafragma. Mientras que la presión es igual a ambos lados, vemos que actúa en más superficie por el lado de arriba que por el de abajo por lo que presiona hacia abajo sellando la entrada. Cuanto mayor sea la presión de entrada, mayor será la fuerza con que cierra la válvula.

Ahora estudiamos el conducto D. Hasta ahora estaba bloqueado por el núcleo del solenoide E al que un muelle empuja hacia abajo. Si se activa el solenoide, el núcleo sube y permite pasar el agua desde la cavidad C hacia la salida con lo cual disminuye la presión en C y el diafragma se levanta permitiendo el paso directo de agua desde la entrada A a la salida F de la válvula. Esta es la situación representada en la parte inferior de la figura.

Si se vuelve a desactivar el solenoide se vuelve a bloquear el conducto D y el muelle situado sobre el diafragma necesita muy poca fuerza para que vuelva a bajar ya que la fuerza principal la hace el propio fluido en la cavidad C.

De esta explicación se deduce que este tipo de válvula depende para su funcionamiento de que haya mayor presión a la entrada que a la salida y que si se invierte esta situación entonces la válvula abre sin que el solenoide pueda controlarla.

Este tipo de válvulas se utilizan muy comúnmente en lavadoras, lavaplatos, riegos y otros usos similares.

Un caso especialmente interesante del uso de estas válvulas es en los calentadores de agua de depósito. En los calentadores de agua de demanda, el agua se calienta según va pasando por el calentador en el momento del consumo y es la propia presión del agua la que abre la válvula del gas pero en los calentadores de depósito esto no es posible ya que el agua se calienta mientras está almacenada en un depósito y no hay circulación. Para evitar la necesidad de suministrar energía eléctrica la válvula del gas es una válvula de este tipo con la válvula piloto controlada por un diminuto solenoide al que suministra energía un termopar bimetálico que saca energía del calor del agua.

Las electroválvulas también se usan mucho en la industria para controlar el flujo de todo tipo de fluidos.