Acondicionadores De Señal De Sensores Capacitivos 46713w

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Contenido ACONDICIONADORES DE SEÑAL PARA SENSOR CAPACITIVO. 1.

CIRCUITO LINEALIZADOR

:

2.

CIRCUITO INMUNE A CAPACIDADES PARÁSITAS :

3.

PUENTES DE BLUMLEIN :

4.

LOS PSEUDOPUENTES CAPACITIVOS

:

5.

ACONDICIONADORES ESPECÍFICOS

:

5.1.

MÉTODO DE LA REDISTRIBUCIÓN DE CARGA.

5.2.

INTEGRADOR BASADO EN CONDENSADORES CONMUTADOS COMO ACONDICIONADOR.

5.3.

MÉTODO DE LA TRANSFERENCIA DE CARGA.

5.4.

CIRCUITO DE DOBLE T PATENTADO POR K.S. LION.

SENSORES Y TRANSDUCTORES

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ACONDICIONADORES DE SEÑAL PARA SENSOR CAPACITIVO De manera práctica podemos decir que medimos una variable física como el nivel, para su a) b) c) d)

presentación analógica inmediata, su conversión a digital, su conversión a una señal de frecuencia variable o transmisión en voltaje o corriente.

Para poder lograr esto la señal proveniente del sensor debe ser acondiciona, siendo necesario emplear una fuente de excitación alterna y trabajar el proceso de acondicionamiento a frecuencias comprendidas entre 10KHz y los 100 MHz para tener impedancias manejables, pues las capacitancias manejadas por el sensor primario son inferiores a los 100pF. A continuación se presentan alguno de los circuitos empleados.

1. CIRCUITO LINEALIZADOR : Es un circuito que excita a corriente constante un sensor de desplazamiento basado en la variación de distancias entre las placas de un condensador plano.

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UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI Si la capacidad varía de la forma

entonces, a pesar de la no linealidad de la relación capacidad-distancia, la tensión de la salida es lineal con la distancia medida,

2. CIRCUITO INMUNE A CAPACIDADES PARÁSITAS : Este circuito es conocido también como Amplificador de Carga

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UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI y aunque no amplifica la carga eléctrica presente en su entrada, permite obtener una tensión proporcional a dicha carga y ofrecerla con una impedancia de salida baja empleando un amplificador operacional

3. PUENTES DE BLUMLEIN

:

Es una opción a los puentes de alterna para sensores capacitivos

a) Con transformador. b) Con autotransformador. El oscilador y el detector pueden ser, indistintamente, los dispositivos 1 o 2. c) Conexión de los blindados de los cables de un sensor con doble guarda. d) Circuito equivalente de salida general. Para la figura d, con N3=N4 y Zs = Z1Z2, se tiene:

Si el sensor es capacitivo diferencial basado en el cambio de separación de placas, Z1=Zo (1-x), Z2=Zo (1+x), la salida medida con un detector de alta impedancia de entrada, es: SENSORES Y TRANSDUCTORES

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Si el sensor es capacitivo diferencial basado en la variación del área de placas, Z1=Zo/(1-x), Z2=Zo/(1+x), la salida medida con detector de baja impedancia de entrada, es:

4. LOS PSEUDOPUENTES CAPACITIVOS :

a) Para sensores capacitivos simples; b) para sensores diferenciales. En este segundo caso la salida es diferencial.

capacitivos

Los pseudopuentes capacitivos mostrados permiten medidas por relación

simples con cancelación de interferencias y lineales siempre y cuando los amplificadores operacionales tengan ganancias suficientemente grandes a las frecuencias de trabajo Para el circuito de la figura a) la salida es:

En este caso, para que sea lineal, el sensor se coloca en Z2 si es condensador con cambio de distancia en las placas; o en Z1, si es la permitividad o el área lo que cambia. Z3 y Z4 pueden ser resistencias. Como Z1 y Z2 son condensadores (uno fijo y otro variable – el sensor) hay que colocar resistencias bajas para polarizar el AO; lo cual puede cambiar la expresión anterior . Para el circuito de la figura b) la salida es:

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Z1 y Z4 forman un condensador diferencial en el que se puede colocar a tierra un electrodo y facilitar el apantallamiento.

5. ACONDICIONADORES ESPECÍFICOS : 5.1. MÉTODO DE LA REDISTRIBUCIÓN CARGA.

DE

a) Fase autocero. b) Fase de medida

5.2. INTEGRA DOR BASADO EN CONDENSADORES ACONDICIONADOR

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CONMUTADOS

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COMO

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5.3.

MÉTODO DE LA TRANSFERENCIA DE CARGA

5.4. CIRCUITO DE DOBLE T PATENTADO K.S. LION

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POR

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