Trabalho Sensores Capacitivos

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Orientador: Hélvio Fregolente JúniorDisciplina: Máquinas Elétricas e Acionamentos
Grupo: Sensores Capacitivos
Alexandre Pietro Gama RA: 201601283385
Alvaro Willians RA: 201201751136
José Ricardo de Almeida Carvalho RA: 201002231957
Centro Universitário Estácio Radial de São PauloCampus Sto. Amaro
Introdução
Neste trabalho, abordaremos o funcionamento, vantagens e desvantagens do sensor capacitivo ousensor detector de proximidade de efeito capacitivo. Este tipo de sensor permite a detecção sem contatoe a medição linear de pequenos deslocamentos, da ordem de aproximadamente zero até trêscentímetros com uma resolução que pode chegar à nanométrica.
Figura 1. Sensor capacitivo ou de proximidade capacitivo.
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Funcionamento e Construção do SensorCapacitivo
Antes de entender o funcionamento de um sensor capacitivo, são necessárias algumas definições.Capacitância é a capacidade de um material armazenar carga elétrica. No campo da eletrônica, esteprincípio é geralmente associado ao dispositivo armazenador de energia chamado capacitor.
Figura 2. Representação de um capacitor de placas paralelas.
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Para melhor entendimento, considere um capacitor de placas paralelas. Este tipo de capacitorpossui duas placas de material condutor posicionadas paralelamente e, entre elas, existe ummaterial isolante (dielétrico). O valor da capacitância mútua é proporcional ao índice depermissividade do material dielétrico, que é uma propriedade do material, e à área “A” dasplacas. E é inversamente proporcional à distância “D” entre as superfícies.
O sensor capacitivo opera de forma similar ao capacitor. No entanto a capacitância do sensor évariável de acordo com a distância entre a superfície de leitura do sensor e o material a serdetectado. Também podem ocorrer mudanças na capacitância do sensor pela captação dematerial condutivo ou dielétrico. A alteração da capacitância por fim representa uma variaçãono sinal elétrico emitido pelo dispositivo.
Figura 3: Diagrama de Blocos do Sensor Capacitivo
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Características e Ligações
Seu funcionamento se dá por meio de incidência de um campo elétrico que é gerado porcargas elétricas em sua face, formando assim um capacitor. É característica de todo capacitor o aumento de sua capacitância quando colocamos algumtipo de massa dielétrica (isolante) entre seus eletrodos (os eletrodos são onde sãoarmazenadas as cargas), sendo assim, quando aproximamos qualquer material líquido ousólido à face do sensor, ele atuará como massa dielétrica aumentando a capacitância. Porfim, o circuito eletrônico do sensor detecta essa variação de capacitância e atua sua saída,que pode ser um contato NA ou NF para corrente alternada ou contínua, um transistor ouainda um sinal variável de tensão ou corrente (saída analógica).
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Figura 4: a) Princípio básico b) Simbologia e c) Diagrama do sensor
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Tipos de Configurações Elétricas:
Destacaremos os sensores capacitivos de corrente contínua e suas características deligação. Eles podem ser do tipo NPN e PNP.
NPN - São sensores que possuem no estágio de saída um transístor que tem afunção de chavear (ligar e desligar)o terminal negativo da fonte.
PNP - São sensores que possuemno estágio de saída um transístor que tem afunção de chavear (ligar e desligar)o terminal positivo da fonte.
Devido a sua alta precisão, boa parte das aplicações destes sensores tem relação com amedição de precisão. Algumas destas aplicações específicas dos sensores capacitivos estãolistadas abaixo:
 Medição de posicionamento com alta precisão:
 Medição de espessura:
 Testes de linha de produção/verificação de uniformidade nas dimensões dos mecanismosproduzidos:
 Identificação da composição de certos materiais de diferentes permissividades:
 Detecção de materiais como papel, vidro, plástico, óleos, água, bem como metais:
 Controle de nível de líquido num recipiente:
 Controle de presença de objetos
Portanto, conclui-se que o sensor capacitivo é muito útil quando uma resolução alta énecessária. Além de possuir funções que complementam certas limitações dos sensoresindutivos e vice-versa.
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Video 1. Sensor Capacitivo – Exemplo de Aplicação
Fontes de Pesquisa (Livros):
WERNECK, Marcelo Martins TRANSDUTORESE INTERFACESPág 105-107 LTC (LivrosTécnicos e Científicos) Editora.THOMAZINI, Daniel & ALBUQUERQUE, Pedro Urbano BragaSENSORESINDUSTRIAIS–Fundamentos e Aplicações Pág 43-45 ÉRICA Editora.
Fontes de Pesquisa (Internet):
www.sense.com.brwww.youtube.com.brwww.citisystems.com.br/sensor-capacitivo/
www.balluff.com/balluff/MBR/pt/products/4643.jsp#/www.sabereletronica.com.br/artigos/1532-todos-os-tipos-de-sensores
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