ES1063318U - Dispositivo para la deteccion de liquidos. - Google Patents

Abstract

1. Dispositivo para la detección de líquidos, del tipo de los que comprenden un sensor capacitivo (1), un conversor de señal C/V (41), un circuito generador de señal de referencia (43) y un circuito de comparación (42) de dicha señal de referencia y la señal proveniente del conversor (41) para el accionamiento de un dispositivo externo (2). Caracterizado porque el sensor (1) está constituido por una placa de soporte (11) sobre la que se encuentran dispuestos dos electrodos (12) de material conductor separados una escasa distancia, encontrándose sobre estos electrodos (12) un recubrimiento dieléctrico (14) y protector en película fina, operativamente apto para que las gotas (3) o microgotas de líquido depositadas en la superficie del sensor (1) hagan variar las propiedades dieléctricas entre los electrodos (12), siendo esta variación detectable como una variación de la capacidad eléctrica del sensor (1).

Description

Dispositivo para la detección de líquidos

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para la detección de líquidos, especialmente para la detección de líquidos depositados en forma de gotas o similar sobre superficies.

Antecedentes de la invención

En el mercado existen diversos tipos de sensores eléctricos y electrónicos para la medida de humedad o presencia de líquidos en superficies y depósitos, utilizando sensores que presentan una característica que es variable con la presencia de dicho líquido, tal como puede ser la conductividad o la capacidad eléctrica.

Estos dispositivos tienen múltiples aplicaciones como medidores de nivel, detectores de condensación o saturación ambiental de líquidos en industrias, estaciones meteorológicas y sistemas de riego controlados de forma automática.

Uno de los fundamentos o principios en los que se basan estos sensores es el fenómeno de la variación de capacidad eléctrica de un condensador, debido a la modificación de las propiedades dieléctricas existentes entre las dos placas que lo constituyen, al cambiar la naturaleza de dicho espacio dieléctrico. Por ejemplo, las dos placas o cilindros separados por aire que se encuentran introducidos en un depósito de líquido. A medida que el nivel de líquido desplaza el aire existente entre las dos placas, la capacidad del condensador varía con la variación de la proporción de aire/líquido. Son conocidas las aplicaciones basadas en este principio físico, de aquí que en el mercado existan ya detectores de nivel de líquidos basados en esta propiedad.

Tal como se ha mencionado se trata básicamente de estructuras de condensador eléctrico biplaca o cilíndrico, con una altura determinada (la que determina el rango de medida), de modo que la altura definida por la presencia del líquido determina la capacidad eléctrica del sistema. Estos sensores tienen serios problemas cuando lo que se desea mesurar son pequeñas gotas depositadas en una superficie. Primero, la estructura de estos "condensadores" hace harto difícil conseguir que pequeñas gotas de líquido se depositen regularmente a lo largo de al menos una de las superficies interiores. Además, la cantidad de líquido a detectar es tan pequeña que sería necesario trabajar con detectores de tamaño muy reducido para conseguir que el volumen de líquido llenara la zona de dieléctrico, aparte que las capacidades obtenidas serían muy bajas y por lo tanto el sistema resulta bastante inviable.

La variación de capacidad no puede ser utilizada directamente como señal de activación de un mecanismo exterior, sino que es necesaria una circuitería de traslación y control. Para ello el sensor presenta asociado un circuito electrónico que comprende:

- un conversor de señal CN (capacidad/voltaje) que convierte la variación de capacidad en el sensor en una variación de tensión mesurable,

- un circuito generador de señal de referencia. Este circuito determina el punto de activación o la franja de detección, pudiendo ser fijo o variable por parte del usuario,

- y un circuito de comparación que compara la señal del conversor CN con la señal de referencia para originar una señal de actuación o activación de un
dispositivo externo.

Una prueba de la dificultad que supone la detección de pequeñas cantidades de líquido (agua en particular) utilizando sistemas basados en sensores y sondas capacitivas, es que el sector del automóvil utiliza un sistema basado en un detector óptico en el parabrisas para la detección de lluvia.

También existen en el mercado, sistemas de detección de humedad basados en el fenómeno de la conductividad entre dos electrodos metálicos aislados por un medio no conductor, por ejemplo el aire, dispuestos de tal forma que la presencia de líquidos conductores eléctricos (humedad) permita la circulación de corriente entre ellos. Estos sistemas tienen la limitación de que funcionan únicamente con sustancias con un mínimo de propiedades conductoras. Por otra parte, exigen un contacto directo entre el fluido y los electrodos, con lo cual el deterioro de dichos electrodos es importante a no ser que se utilicen materiales especiales, de coste elevado.

Descripción de la invención

El dispositivo para la detección de líquidos de esta invención presenta unas particularidades técnicas que lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones en las que el líquido a medir se dispone como gotas superficiales o similares. Además este dispositivo está diseñado para resistir los agentes ambientales y fluidos corrosivos sin merma en su funcionamiento o durabilidad. Este dispositivo es especialmente apropiado para su uso en sistemas de riego de semilleros y enraizamiento de esquejes en los qué la humedad superficial sobre las hojas de las plantas y la tierra deben estar muy controladas. También es útil en estaciones meteorológicas, control de condensación en cámaras y depósitos industriales y otras situaciones en las qué el sensor debe proporcionar datos de la presencia de la humedad o gotas de líquido sobre una superficie de una forma cualitativa y cuantitativa.

En efecto, el dispositivo comprende un sensor constituido por una placa de soporte sobre la que se encuentran dispuestos dos electrodos, con sus correspondiente terminales, de material conductor y separados una distancia muy pequeña, encontrándose sobre estos electrodos un recubrimiento dieléctrico y protector en película fina. Este sensor es apto para que las gotas o microgotas de líquido, por ejemplo agua, que se depositan en la superficie del sensor hagan variar las propiedades dieléctricas entre los electrodos. Esta variación en el sensor es detectable como una variación de la capacidad de un condensador. Esto se debe a que las gotas de líquido dispuestas sobre el recubrimiento también forman parte del elemento dieléctrico configurado entre los electrodos y varían la capacidad del condensador formado por ambos electrodos. Al ser la separación de los electrodos muy pequeña y estos estar ramificados en múltiples brazos o ramificaciones, una simple gota es suficiente para iniciar la variación de la capacidad resultante del sensor. Esta variación alcanza el límite o máximo cuando se encuen-
tra toda la superficie del sensor cubierta de líquido.

La placa de soporte es un elemento plano, de fibra de vidrio, preferentemente, aunque puede ser otro material dieléctrico. Esta constitución plana permite que la medición que se realice sea una medida superficial, pudiendo integrarse fácilmente el sensor con una superficie o zona donde interesa conocer la medida de líquido pulverizado o condensado sobre sus superficies.

A su vez el recubrimiento dieléctrico es una resina de epoxi, la cual es muy delgada y resistente a la mayoría de agentes ambientales, contaminantes y líquidos agresivos. Esta capa es lo suficientemente fina como para que en el espacio entre electrodos pueda quedar atrapada una o varias gotas que puedan activar el sensor. Esta resina epoxi es resistente a la humedad, intemperie y al efecto agresivo de muchas sustancias, con lo que resulta idónea para muchas aplicaciones. En una alternativa de construcción este recubrimiento puede ser de otro material.

El dispositivo se puede utilizar para la detección de otras magnitudes. Simplemente será necesario sustituir el recubrimiento (dieléctrico) por otro, cuya constante dieléctrica relativa sea sensible a la magnitud a detectar.

Sobre el recubrimiento dieléctrico se puede encontrar una capa de material poroso y que permite albergar el líquido cuya cantidad se desea medir o detectar.

El dispositivo comprende: en una caja el sensor, el conversor, el circuito de comparación y el generador de la señal de referencia para permitir la colocación de este dispositivo en el lugar de control fácilmente. El dispositivo se puede asociar directamente con el actuador del dispositivo externo, tal como un sistema de riego, por ejemplo.

La alimentación del dispositivo puede ser mediante pilas o baterías que permiten un uso autónomo o mediante conexión a la red eléctrica. En una alternativa de realización el dispositivo está alojado en su totalidad en una caja estanca. En una alternativa de realización diferente el sensor puede estar dispuesto separado respecto al resto de los componentes y conectado mediante un cable bipolar adecuado.

Descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

- La figura 1 muestra un esquema de bloques del dispositivo.

- La figura 2 muestra una vista en planta del sensor.

- La figura 3 muestra una sección transversal del sensor en la que se representan unas gotas de líquido que actúan en la medida.

- La figura 4 muestra una representación de uso del dispositivo como control en un semillero de nacimiento de plantones que necesitan un control exhaustivo del riego.

Realización preferente de la invención

Como se puede observar en las figuras referenciadas el dispositivo comprende un sensor (1) asociado a un circuito electrónico de accionamiento de un dispositivo externo (2), tal como un sistema de riego automático de un semillero o análogo. El sensor (1) está constituido por una placa de soporte (11) de fibra de vidrio, sobre la que se encuentran dos electrodos (12) de material conductor separados entre sí una escasa distancia, presentando estos electrodos (12) una pluralidad de ramificaciones (13) paralelas alternadas. Sobre la placa de soporte (11) y cubriendo los electrodos (12) y sus ramificaciones (13) se encuentra un recubrimiento dieléctrico (14) y protector en película fina de resina de epoxi. Sobre este recubrimiento (14) se encuentra la superficie expuesta para el depositado de las gotas (3) o microgotas del líquido a detectar, variando la propiedad dieléctrica entre ambos electrodos (12) y sus ramificaciones (13).

El circuito electrónico está constituido por un conversor C/V (capacidad/voltaje) (41) asociado a los terminales (15) del sensor (1) y a un circuito de comparación de señal (42). Este circuito de comparación de señal (42) toma una señal de referencia de un generador de señal de referencia (43), el cual es ajustable por el usuario para el accionamiento de un dispositivo externo (2) o transmisión de la medición a otros dispositivos.

En una alternativa de realización, el sensor (1) y el circuito electrónico pueden estar dispuestos en una caja (5) para su disposición fácil en el lugar de la medición. En una alternativa de realización el sensor (1) puede estar dispuesto separado respecto al resto de los componentes y conectado mediante un cable bipolar adecuado.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (6)

1. Dispositivo para la detección de líquidos, del tipo de los que comprenden un sensor capacitivo (1), un conversor de señal C/V (41), un circuito generador de señal de referencia (43) y un circuito de comparación (42) de dicha señal de referencia y la señal proveniente del conversor (41) para el accionamiento de un dispositivo externo (2) caracterizado porque el sensor (1) está constituido por una placa de soporte (11) sobre la que se encuentran dispuestos dos electrodos (12) de material conductor separados una escasa distancia, encontrándose sobre estos electrodos (12) un recubrimiento dieléctrico (14) y protector en película fina, operativamente apto para que las gotas (3) o microgotas de líquido depositadas en la superficie del sensor (1) hagan variar las propiedades dieléctricas entre los electrodos (12), siendo esta variación detectable como una variación de la capacidad eléctrica del sensor (1).

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de soporte (11) es un elemento plano de fibra de vidrio u otro material dieléctrico.

3. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada uno de los electrodos (12) presentan una pluralidad de ramificaciones (13) paralelas alternadas con las ramificaciones (13) del electrodo opuesto (12), cubriendo una gran superficie de la placa soporte (11).

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento dieléctrico (14) es una resina de epoxi.

5. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre el recubrimiento dieléctrico (14) se encuentra una capa de material poroso para albergar el líquido cuya cantidad se desea medir o detectar.

6. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende en una caja (5), el sensor (1), el conversor C/V (41), el circuito de comparación (42), y el generador de la señal de referencia (43) para su colocación en el lugar de control y asociación directa con el actuador del dispositivo externo (2).