Aunque se ha mejorado en linealidad, el condensador diferencial no esta exento de problemas: dispersión del campo eléctrico en los bordes de los electrodos, aislamiento entre placas, capacidades parásitas, cables de conexión, etc. La dispersión del campo en los bordes de los electrodos puede apreciarse mejor en la figura a. Para evitar este efecto, en la figura b se ha colocado un electrodo de guarda rodeando al electrodo 3. Este electrodo de guarda se mueve junto al electrodo 3 y está puesto a su mismo potencial. Ahora, las líneas de campo aparecen distorsionadas en el borde de la guarda, lo cual no importa ya que no es un electrodo de medida. En cambio el campo si es uniforme en los electrodos de medida. El electrodo de guarda protege simultáneamente al electrodo 3 de campos externos que puedan afectar a la linealidad de la medida.
Aplicaciones de los sensores capacitivos diferenciales:
Estos sensores se utilizan especialmente para medir desplazamientos lineales y angulares.
Este tiene la ventaja de proporcionar mediciones de desplazamiento muy exactas. El circuito necesario para montarlo es similar al puente de wheatstone solo que en lugar de resistencias se usan condensadores. Se debe usar también una capacitancia variable para balancear el circuito.
Este tipo de transductor es útil para medir presión sanguínea, registrar los movimientos de las paredes del pecho, presión plantar, sonidos del corazón y los pulsos radial y braquial. Para lograrlo una de las placas de condensador se mantiene fija, mientras la segunda está unida a un miembro elástico.Una interesante aplicación de los sensores capacitivos la constituyen los capacitares biológicos. Estos utilizan las propiedades dieléctricas del tejido vivo como una parte del capacitor. Cremen (1907) insertó un corazón latiente de rana entre las dos placas de un condensador y registró el cambio de capacitancia cuando el corazón se llenaba y vaciaba de sangre. Un sistema similar fue desarrollado por Joseph (1944) quien colocó el tórax de sujetos humanos, en registro simultáneo con el ECG mostró que los cambios capacitivos estaban asociados con la actividad cardiaca. Para estudiar el flujo sanguíneo Atzler y Lehman (1932) usaron sujetos humanos colocando un electrodo encima del pecho y el segundo en contacto con la espalda. Fening (1936) desarrolló lo que el llamó oscilocapacitógrafo, utilizando una rata que yacía sobre una placa del capacitor, y la otra placa la colocaba 5mm por encima del tórax del animal. Los movimientos respiratorios cambiaban la capacitancia a través de una variación del área, la separación de las placas y la distribución del dieléctrico, cambios que alteraban la corriente del ánodo del tubo oscilador. Así se obtenía un buen registro de la respiración de las ratas. Para una descripción de estos y otros experimentos refiérase al libro de Wilches o Webster.
En general se puede establecer que los sensores capacitivos tienen un pequeño tamaño, construcción robusta y un pequeño desplazamiento volumétrico. La señal de salida es débil por lo que precisan de amplificadores con el riesgo de introducir errores en la medición. Además son sensibles a variaciones de temperatura.
Ventajas
Simplicidad mecánica
Error de rozamiento mínimo
Tamaño y masa pequeños
Alta resolución y sensibilidad
Buena reproductibilidad
Alta estabilidad con la temperatura
Fácil integración en C.I.
Desventajas
Resistencias parásitas
Alta impedancia de salida
Afectados por campos electromagnéticos
Necesidad de apantallamiento
Utilización de guardas
Aplicaciones de estos sensores:
+Desplazamientos lineales y angulares.
+Detector de proximidad.
+Cualquier magnitud que implique un desplazamiento (presión, fuerza, etc)
+Medida de humedad por variación de e.+Medida de Tª (de e=k/(T-Tc)).
+Medida de espesores de materiales dieléctricos.
+Medida de nivel de líquidos.
+Presión, fuerza, par y aceleración
+Deformaciones, galgas capacitivas
+Humedad (óxido de aluminio como dieléctrico)
+Análisis químico
+Nivel de líquidos
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