Los sensores de nivel de captura se utilizan para medir el nivel de líquidos o sólidos en un contenedor detectando cambios en la capacitancia. Calcular la salida de tensión de estos sensores es esencial para lecturas precisas e integración de sistemas. Esta guía proporciona un proceso claro y gradual para determinar la salida de tensión basado en parámetros de sensores y configuración de circuitos.

Comprender el sensor y el circuito

La salida de tensión de un sensor de nivel capacitivo depende del cambio de capacitancia del sensor ya que el nivel varía y el circuito utilizado para medir este cambio. Típicamente, el sensor forma parte de un circuito RC (capacitor) o se conecta a un circuito oscilador que convierte las variaciones de capacitancia en señales de tensión.

Cálculo del cambio de la animación

La capacitancia del sensor varía con el nivel del material. La fórmula básica para la capacitancia es:

C = (ε0 * ε r * A) / d

Donde:

  • ε0 = permiso de vacío
  • ε r = relativa permittividad del material
  • A = área de las placas de sensores
  • d = distancia entre placas

A medida que el nivel cambia, el material dielectrónico eficaz entre las placas cambia, alterando ε r y por lo tanto la capacitancia.

Convertir la animación en tensión

En un circuito RC típico, el voltaje a través del condensador se puede calcular utilizando la ecuación de carga:

V(t) = V supply * (1 - e^(-t / (R * C)))

Donde:

  • V(t) = tensión a la vez t
  • V supply = tensión de suministro
  • R = resistencia en el circuito
  • C = condensación calculada anteriormente
  • t = tiempo desde que comenzó la carga

Mediante la medición del voltaje en un momento específico o estado estable, el nivel del sensor puede inferirse de la salida de tensión.

Ejemplo práctico

Supongamos que el voltaje de suministro es 5V, la resistencia R es 10kΩ, y la capacitancia varía de 10pF a 20pF a medida que el nivel cambia. Utilizando la ecuación de carga, el voltaje en estado estable (t → ∞) es aproximadamente igual a V supply. Para mediciones dinámicas, el voltaje en un tiempo específico puede calcularse para determinar el nivel.