Técnicas de blindaje para la medición de sensores capacitivos flotantes remotos

Abstract

Los sensores capacitivos son dispositivos que miden magnitudes físicas o químicas a través de variaciones en su capacitancia eléctrica. Entre sus aplicaciones típicas se incluyen la medición de humedad, desplazamiento lineal y angular, proximidad, presión, fuerza, nivel de líquido, aceleración, y dedos sobre paneles táctiles. Las características principales de estos sensores son su robustez, bajo costo y consumo energético, alta sensibilidad y resolución, y amplio ancho de banda. Según el potencial aplicado a sus electrodos, los sensores capacitivos pueden clasificarse en dos subgrupos: sensores capacitivos flotantes (FCSs, por sus siglas en inglés) y sensores capacitivos puestos a tierra (GCSs, por sus siglas en inglés). Los FCSs poseen ambos electrodos sin conexión a un potencial fijo y, por lo tanto, se encuentran disponibles para el circuito de medición. En cambio, los GCSs tienen uno de sus terminales conectado a tierra. Los FCSs son inherentemente más versátiles y fáciles de instrumentar, pero hay aplicaciones en las que, por razones de construcción o seguridad eléctrica, se deben emplear GCSs. En función de su ubicación, los sensores capacitivos pueden situarse cerca (sensores no remotos) o lejos (sensores remotos) del circuito electrónico que los mide. En el escenario no remoto, el circuito de lectura se dispone in situ con la capacitancia a medir, es decir, en la misma placa de circuito impreso (PCB) o incluso en el mismo circuito integrado. Por el contrario, en el escenario remoto, existe una cierta distancia entre la capacitancia del sensor y el circuito de medida, que puede ser de varios metros. En este artículo se presenta un estudio de la medición de FCSs remotos y sus limitaciones prácticas. Se analizaron cómo afectan los componentes parásitos y las no idealidades propias de una medición real, provenientes tanto del circuito de medición como del cable de interconexión blindado utilizado para que el sensor sea remoto e inmune a interferencias electromagnéticas (EMI).