Sensores Capacitivos
São sensores capazes de detectar a aproximação de objetos
sem a necessidade de contato físico, com principio de funcionamento baseado na
variação da capacitância.
O fenômeno da capacitância elétrica é utilizado numa
grande variedade de sensores devido a algumas características convenientes que
ele apresenta.
Basicamente, dois princípios podem ser utilizados para
caracterizar uma determinada grandeza variante no tempo:
- O primeiro
princípio é baseado na variação da distância entre as placas do capacitor.
- O segundo utiliza a variação do meio dielétrico
existente no interior das placas do capacitor.
Principio de Funcionamento
Baseia-se no princípio da mudança de freqüência de
oscilação de um circuito ressonante com a alteração do valor de capacitância
formada pela placa sensível e o ambiente, devido à aproximação de um corpo qualquer.
Esta capacitância pode ser alterada, praticamente por qualquer objeto que se
aproxime do campo de atuação do sensor.
A mudança de frequência ocasionada pela alteração da
capacitância da placa sensível é enviada a um circuito detector que transforma a
variação da freqüência em nível de tensão.
O circuito trigger,
trata de receber o sinal de tensão gerado no detector e transformá-lo em onda
quadrada adequada a excitar um circuito de comutação o que já é o suficiente
para acionar circuitos externos.
Sensor Capacitivo de Detecção de Umidade
Neste exemplo propõe-se a utilização de sensores para
medir o potencial de água no solo. Para isso foram construídos alguns sensores,
através do uso de placas de cobre e alguns tipos de dielétrico como, por
exemplo, gesso e papel.
Utilizando-se um capacitor não lacrado, dotado de um meio
dielétrico poroso, a variação da capacitância depende exclusivamente do tipo e
da quantidade de matéria presente entre as placas, uma vez que os demais
parâmetros que influenciam no valor da capacitância podem ser considerados
constantes para este caso. Desta forma, à medida que o solo ao redor do sensor
se torna mais úmido, o meio poroso que compõe o dielétrico, absorve uma
determinada quantidade de água, proporcional à umidade presente no substrato.
Analogamente, quando o solo se torna mais seco, o meio dielétrico perde água em
função da umidade presente ao redor do sensor. Este comportamento se deve ao fenômeno
de difusão da água através de meios porosos.
Conclui-se que o valor da capacitância do sensor varia
linearmente com a permissividade elétrica do meio, uma vez que tanto a
distância entre as placas como a área das mesmas são constantes.
Desta forma, a resposta elétrica do sensor
depende exclusivamente das variações ocorridas no meio dielétrico.
No caso desse
projeto, o sensor será implantado na terra para medir sua umidade e dependendo
dos resultados, ligar ou desligar a irrigação que é mandada para aquela
determinada área monitorada, cujo objetivo é a redução do consumo de água.