Este documento describe diferentes tipos de sensores reactivos, incluyendo sensores capacitivos e inductivos. Los sensores capacitivos miden cambios en la capacitancia debido a variaciones en el dieléctrico o la geometría, mientras que los sensores inductivos miden cambios en la inductancia debido a variaciones en la geometría o el número de espiras. El documento también cubre técnicas para acondicionar las señales de estos sensores, como puentes de impedancia, amplificación en alterna, y conversión de señales de alterna a

1. SENSORES REACTIVOS
Capacitivos
Inductivos

2. PRINCIPIO FÍSICO
C = f (dieléctrico,geometría)
Sensores:
– Variación del dieléctrico
– Variación de la geometría
Condensador de placas paralelas:
A
d
C = ε A/d
. A>>d
. Sin efecto de puntas

3. CONFIGURACIONES BÁSICAS

4. SENSORES CAPACITIVOS
Ventajas
Simplicidad mecánica
Error de rozamiento mínimo
Tamaño y masa pequeños
Alta resolución y sensibilidad
Buena reproductibilidad
Alta estabilidad con la temperatura
Fácil integración en C.I.

5. SENSORES CAPACITIVOS
Limitaciones
Resistencias parásitas
Alta impedancia de salida
Afectados por campos electromagnéticos
Necesidad de apantallamiento
Utilización de guardas

6. APLICACIONES
Desplazamientos lineales y angulares
Presión, fuerza, par y aceleración
Deformaciones, galgas capacitivas
Humedad (óxido de aluminio como
dieléctrico)
Análisis químico
Nivel de líquidos

7. APLICACIONES

8. Detector de proximidad
capacitivo
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9. GALGA NIVEL

10. HUMEDAD
PRESIÓN
Polvo, suciedad y aceites
no afectan al sensor
Polímero
V0 = VCC 0, 0062x ( %HR ) + 0,16
Platino
 
Polímero
Platino
Sustrato de silicio
4,95
VDD =5,5V
Salida (V)
4,05
PRESIÓN
Placas del
condensador
2,75
2,25 VDD =4,5V
Diafragma
0,55
Sustrato de silicio
0,45
50 100
0
Presión (%FS)
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11. CONDENSADOR
DIFERENCIAL

12. ACELERÓMETRO

13. ACELERÓMETRO

14. SENSORES INDUCTIVOS

15. PROPIEDADES MAGNÉTICAS
Φ
B v
H F i
Permeabilidad Reluctancia Inductancia
Material Geometría Espiras
Φ - Flujo magnético
B - Inducción magnética V - Tensión
F - F. magnetomotriz
H - Intensidad de campo I - Corriente

16. SENSORES INDUCTIVOS
L = F (geometría, espiras, reluctancia)
i
L = N dΦ / di
Φ = F/R L = N2/R
F=Ni
Φ
R= ∑1/µi li/Ai

17. TIPOS
Sensores de reluctancia
variable
Desplazamiento, posición,
espesor, proximidad
Transformadores
diferenciales LVDT
Desplazamiento,posición,
palpadores,zero en
servosistemas
Transformadores variables
Sincros
Resolvers
Servosistemas de
posición angular

18. SENSORES INDUCTIVOS
LIMITACIONES
L no es constante en los extremos
Con núcleos ferromagnéticos, fmax=20kHz
Apantallamiento magnético a campos externos
Demodulador con discriminación de fase
VENTAJAS:
Robustos
Alta sensibiliad
No afectados por condiciones ambientales

19. APLICACIONES
APLICACIONES:
Medida de
desplazamientos
Detectores de
proximidad
Medida de espesores

20. APLICACIONES
APLICACIONES:
Medida de
desplazamientos
Detectores de
proximidad
Medida de espesores

21. SENSORES de proximidad

22. Sensores de proximidad
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23. ACONDICIONAMIENTO DE
SENSORES REACTIVOS

24. Acondicionamiento
Divisores de tensión
Puentes de impedancias
Alimentación en alterna
Señal modulada en amplitud
Obtener una señal continua de entrada al
CAD
Detección del valor de pico
Obtención del valor eficaz
Obtención del valor medio después de
rectificar

25. PUENTES REACTIVOS
∆L
VB − VA = Vm sen(ω ⋅ t)
2L 0
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26. CAPACITIVOS
Impedancias de salida altas
Cable apantallado ----->Capacidad en paralelo
Electrónica cerca del sensor
Frecuencias de alimentación
100MHz>f >10KHz
Puente con brazos inductivos para evitar los errores
de las capacidades a masa (puente de Blumlein)
f<100kHz
Pseudopuentes
Métodos de transferencia de carga con capacidades
conmutadas

27. Acondicionamiento
de capacidades
C1
Vo = -V ⋅
C2
V C1 − C 2
Vo = ⋅
2 C1 + C 2
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28. Amplificación en alterna
Impedancia de entrada menor
Limitación de frecuencia debida al slew-rate
f <SR/(2πVp)
Desacoplo de las alimentaciones a
frecuencias altas.El PSRR disminuye con la
frecuencia.
Desacoplo con condensadores cerámicos de
100nF en paralelo con tántalos de 10µF

29. Amplificadores de
capacidades conmutadas
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30. Conversión alterna-continua
Señales 0<x<a
Rectificación
Filtro pasa-bajos
Señales -a<x<+a
Amplificador de portadora
• Amplificación de alterna
• Demodulación coherente
• Filtrado de portadora
Desde un sistema digital
• Amplificación
• Filtrado

31. Circuitos de medida
Detección del signo
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32. Acondicionamiento
de capacidades
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33. Acondicionamiento
de capacidades
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