Il sensore capacitivo funziona fondamentalmente come un condensatore aperto. Tra l’elettrodo di misurazione e l’elettrodo GND viene installato un campo elettrico. Se un materiale con una costante dielettrica relativa εr superiore all’aria penetra nel campo elettrico, la capacità d quest’ultimo aumenta in base al valore εr del materiale stesso.
Il sistema elettronico misura questo incremento di capacità, il segnale generato viene analizzato nell’elaborazione successiva del segnale portando all’inserimento dell’uscita alla grandezza corrispondente.
Costante dielettrica relativa
I sensori capacitivi rilevano sia materiali conduttori sia non conduttori con una costante dielettrica relativa εr > 1. La costante dielettrica relativa εr (anche permettività relativa o conducibilità dielettrica) di un materiale indica quante volte è maggiore la densità di flusso elettrica se, invece del vuoto (aria), nel campo di misura penetra il materiale corrispondente.
Materiali conduttori
I materiali conduttori presentano tipicamente una conducibilità elettrica di > 20 µS/cm. Possono essere correttamente rilevati da tutti i tipi di sensore, indipendentemente se dotati di elettrodo GND o meno. Nei materiali conduttori, la costante dielettrica relativa non fondamentale per la distanza di commutazione. La distanza di commutazione viene influenzata dalle dimensioni dell’oggetto e della relativa messa a terra.
Tra i materiali conduttori si annoverano:
- Acqua
- Sangue
- Vernice
- Latte
- Acetone
- Metalli
Materiali non conduttori
I materiali non conduttori presentano tipicamente una conducibilità elettrica di < 20 µS/cm. Per questi materiali vengono generalmente consigliati sensori con elettrodo GND. Se un oggetto non conduttore viene introdotto nel campo del sensore, il campo si amplifica in base alla costante dielettrica relativa e le dimensioni del materiale da rilevare aumentando così la capacità del campo di misura. Più basso è il valore εr, più sarà difficile rilevare il materiale. Generalmente si può dire che, ad esempio, con materie plastiche con εr = 3, la distanza di commutazione reale Sr corrisponde a circa il 50% della distanza di commutazione nominale.
