Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo...

14
Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. ) 1 ( 0 x A C r

Transcript of Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo...

Page 1: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia

depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación.

)1(0 xA

C r

Page 2: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivos La forma más común de variar la

capacitancia en un condensador es variando la distancia x.

)3(

:)2()1(

:),2(20

xdx

CdC

xC

dxdC

en

adSensibilidkxA

xC

k r

Page 3: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivos

E

x v1v0 R

+ +

- -

00

0

00

:

:

1

)(

)(

)(

x

ARCR

finalposiciónx

equilibriodeposiciónx

j

jxE

jX

jV

r

Page 4: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivosAplicación: Balistocardiografía

(Silva, P et al.Tactile sensors and their use in industrial, roboticand medical applications. IMEKO 20th TC3, 3rd TC16 and 1st TC22 International ConferenceCultivating metrological knowledge 27th to 30th November, 2007. Merida, Mexico)

Page 5: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivos

mxA

jVxCjV

r

0

110

)()(

v1(jω)

R

+

-

Cx

C1

~ vo(jω)

Page 6: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivos Capacitor diferencial

21

21

02

01 ,

CC

CC

d

xxd

AC

xd

AC rr

dd

x

C1C2

Page 7: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores capacitivos Circuito puente para sensores capacitivos

C3= C4

xdjv

jv

CCCCjv

jv

o

o

2)(

)(

2)(

)(

1

21

211

~

C3

C4

C2

C1

v1(jω)

vo(jω)

Page 8: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos Presentan el fenómeno piezoeléctrico

(Pierre y Jacques Curie 1880)

Page 9: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos Diagrama circuital

oramplificada

cablec

rtransductot

:

:

:

(b)

R = Ra Rs /(Ra+ Rs ) ≈ Ra

C = Ct + Cc + Ca

Generadorcargait = Kdx/dt

it

C RiC

iR+

ia= 0

uo

Amplifiicador

(a)

Generadorcargaq = Kx

Rt Ct Cc Ca

+iAmplicador= 0 uo

AmplificCable e

Cristal

x

Adaptado de Webster. Medical Instrumentation, 1998

Ra

Page 10: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos

tiempodeconstRC

mVadsensibilidkRK

jjK

jXjv

Rv

dtdxk

dtdvcii

dtdvci

iii

s

so

ooRt

oC

RCt

:

)/(:

1)()(

Filtro pasa-altasfc=1/(2πRC)

Page 11: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos

Aplicación: Ruidos cardiacos

Page 12: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos

Aplicación: Medición de pulso cardiaco

Page 13: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos Modelo de alta frecuencia

Voltaje salida

Fuerza entrada

ResonanciaMecánica

Frecuencia

RtCtCm

Lm

Rm

f c

Rangofuncional

Adaptado de Webster. Medical Instrumentation, 1998

Page 14: Sensores capacitivos Capacitor simple: La capacitancia depende del dieléctrico y varía dependiendo del área y la separación. Capacitor simple: La capacitancia.

Sensores piezoeléctricos

I

V

ZL

Aplicación: Biosensores

Lmm

o ZZCj

VI

Y

0

1

L

LCo

q

RqCq

Cp

L

L

L

R

m

m

c

)( LLqLqLm jXRKZKZ

2

2''

''

LLccL

LLL

GhX

GR

LLfccfs

LfLfs

GKhKf

XKXKf

[Martin91]

[Sauerbrey59] [Kanazawa85]

Biomolécula

Analito