Sensores Digitais – Capacitivos

English version – Versão em Inglês

Continuando com as informações sobre sensores digitais, será abordado a seguir o sensor do tipo capacitivo.

Sensor capacitivo

Diferentemente do sensor indutivo, que funciona com base na formação de um campo eletromagnético e é usado para detecção de peças ou partes metálicas, o capacitivo funciona segundo um campo elétrico e é ideal para detectar materiais isolantes (líquidos, plásticos, vidros, entre outros).
Para se entender melhor seu princípio de funcionamento, devem ser relembrados alguns conceitos básicos sobre os capacitores.
A capacidade de armazenar cargas de um capacitor pode ser expressa pela fórmula:

Onde:
e – constante dielétrica ou permissividade do meio
S – área das placas do capacitor
d – distância entre as placas
Conclui-se, então, que a capacitância de um capacitor é diretamente proporcional a área formada entre as placas e a constante dielétrica, e inversamente à distância entre elas.
Como referência temos o ar como constante dielétrica, sendo e0 = 1. É bom lembrar que este valor é uma referência, e que dizer que “1” é igual a 8,9 x 10 -12F/m (Faraday/metro).
A seguir, temos uma tabela (1) para o valor de e dos materiais mais comuns. Quando atribui-se 2 à madeira, por exemplo, significa que, fisicamente, ela apresenta 17,8 x 10 -12F/m (2 x eo).
Material
er
Material
er
Material
er
Material
er
Álcool
25,8
Vácuo, ar
1
PVC
2,9
Madeira
2
Ar
1
Papel
2,3
Cristal de quartzo
3,7
Vidro
5
Araldite
3,6
Petróleo
2,2
Areia de silício
4,5
Óleo de trafos
2,2
Baquelite
3,6
Plexiglás
3,2
Polietileno
2,3
Porcelana
4,4
Isol. cabo
2,5
Poliamida
5
Teflon
2
Papel parafinado
4
Celulóide
3
Polipropileno
2,3
Aguarrás
2,2
Mica
6
Vidro
5
Polistirol
3
Água
80
Mármore
8
Tabela 1 – Constante dielétrica de alguns materiais
A detecção do objeto neste tipo de sensor ocorre segundo uma variação da capacitância. Conforme descrito anteriormente, a capacitância depende depende de três variáveis, mas, no sensor capacitivo, duas delas já são fixadas e determinadas na concepção do dispositivo (S e d).
A Figura 1 mostra que a diferença fundamental entre o sensor capacitivo e o capacitor convencional é que as placas não estão uma de frente para a outra, mas sim uma ao lado da outra. A área e a distância entre elas é fixa, e como as placas estão dispostas segundo esta geometria, a capacitância do elemento na ausência de um material dielétrico pode ser considerada desprezível.
Quando um objeto dielétrico se aproxima da face sensora, entra no campo elétrico e causa uma mudança na capacitância do conjunto.
Este fenômeno produz uma oscilação com uma amplitude tal que seja detectada por um circuito eletrônico e convertida em um comando para a comutação do estado da saída (0 para 1 ou 1 para 0) (Figura 2).
Figura 1 – Placas do capacitor utilizado no sensor capacitivo

Figura 2 – Ilustração de um objeto dielétrico entrando no campo elétrico formado no sensor
Resumindo, o sensor capacitivo funciona de acordo com a variação das características elétricas do meio, parâmetro este que variará de acordo com a constante dielétrica do material a ser detectado, de maneira que esta alteração de características elétricas (capacitância) aciona um comando de chaveamento na saída.
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2 comentários sobre “Sensores Digitais – Capacitivos

  1. Boa tarde,

    Muito boa a matéria, mas para mim faltou apenas uma coisa, você poderia indicar alguns modelos de sensores capacitivos e indutivos desse tipo?
    Muito obrigado e parabéns pela matéria.

  2. sou uma aluna de uma escola publica do ensino fundamental. Estou elaborando um projeto para a feira do jovem empreendedor, entretanto,tenho duvida sobre qual sensor utilizar e como monta-lo, gostaria de sua ajuda.

    de: isabelanog_cat@hotmail.com

    obrigado pela atençao!'

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