Um experimento simples com sensor de proximidade capacitivo para explorar os efeitos da capacitância do corpo e do aterramento

Os sensores de proximidade capacitivos são bem adequados para projetos educacionais devido ao seu baixo custo e design simples. Livros didáticos tradicionais de graduação e exercícios de laboratório raramente destacam o fato de que o desempenho dos sensores de proximidade capacitivos pode ser bastante sensível à carga de terra. Este artigo apresenta uma demonstração simples em sala de aula para explorar este tópico em detalhe. O sensor de proximidade capacitivo para esta demonstração é um medidor LCR portátil conectado a um capacitor caseiro composto por duas tiras de papel alumínio. Os alunos exploram o funcionamento deste sensor para duas configurações de aterramento do sistema diferentes. No primeiro caso, o medidor LCR é alimentado por bateria (referenciado a um solo flutuante) e, no segundo caso, o medidor LCR é alimentado pela rede elétrica (referenciado ao aterramento). Quando um aluno posiciona a mão perto das tiras de papel alumínio, o sensor alimentado por bateria mede um aumento na capacitância. Por outro lado, o sensor alimentado pela rede elétrica mede uma diminuição na capacitância. O instrutor guia os alunos a descobrir por conta própria a razão dessa diferença aparentemente confusa, modelando a capacitância parasita e a carga de terra usando modelos de circuitos simples.