Šta je kapacitivni senzor?

Kao i neke druge vrste senzora (na primjer, induktivni senzori), kapacitivni senzori rade bez fizičkog kontakta s predmetom koji se istražuje. Drugim riječima, ove vrste senzora su beskontaktni uređaji. Uz njihovu pomoć mogu se otkriti i elektroprovodljivi i neprovodljivi materijali. Zbog ovog svojstva, kapacitivni senzori se mogu koristiti na mjestima gdje, na primjer, induktivni senzori nisu primjenjivi.

Što je kapacitivni senzor, njegova struktura i način rada

Ova vrsta senzora nije vrlo složena kao uređaj i obično se sastoji od:

Kućišta

Tijelo omogućava prikupljanje svih elemenata u jednu cjelinu. Uz to, pruža pouzdanu zaštitu elemenata od vanjskih čimbenika koji mogu utjecati na njegovu učinkovitost. Tijelo kapacitivnog senzora obično je izrađeno od mesinga ili poliamida.

Konektor

To je posebna smola koja štiti senzorske elemente od vlage ili drugih štetnih tvari.

Okidač

Okidač generira potrebnu snagu preklopnog signala i količinu histereze (ovo je razlika u udaljenosti prije uključivanja).

LED diode

LED diode omogućavaju brzo podešavanje i pokazuju položaj prekidača.

Pojačalo

Pojačava izlazni signal na željenu vrijednost.

Demodulator

Demodulator mijenja visokofrekventne oscilacije sve dok se napon ne promijeni.

Generator

Stvara električno polje koje djeluje na objekt.

Elektrode

Radna površina kapacitivnog senzora obično su dvije elektrode koje djeluju kao kondenzatorske ploče povezane na krug povratne sprege generatora. Zauzvrat je konfiguriran da mijenja svoju snagu kako se približava kontroliranom objektu.

Kao rezultat ovih vibracija, kada se senzor približi nekom objektu, generator generira sve veću amplitudu, koja se obrađuje i proizvodi izlazni signal.

Kapacitivni senzori pokreću se elektroprovodljivim objektima i dielektricima. Kako se približava vodljivi objekt, osjetna udaljenost postaje mnogo veća nego kada su ispitni objekti dielektrični (reakcijska udaljenost ovisi o dielektričnoj konstanti).

Koristite
Upotreba senzora ove vrste izuzetno je raznolika. Široko se koriste u sistemima upravljanja industrijskim procesima u gotovo svim industrijama.

Koriste se u senzorima za parkiranje automobila i za kontrolu punjenja rezervoara tečnim, sipkim i gasovitim supstancama, za prekidače na automatskim linijama, za mašinske centre, mašine, transportere, alarmne sisteme i druge.

Vrste kapacitivnih senzora i njihova primjena

Senzori blizine

Trenutno su jedan od najčešće korištenih kapacitivnih senzora senzori blizine, koji osim što su izuzetno pouzdani, imaju vrlo širok spektar prednosti.

Senzori ove vrste koriste se u gotovo svim područjima jer imaju vrlo povoljne cijene. Koriste se za nadgledanje nivoa punjenja različitih kontejnera, za nadzor napona, za signaliziranje u slučaju problema na proizvodnim linijama i drugo.

Kapacitivni koderi za kutne i linearne pokrete

Senzori ove vrste koriste se u industrijama kao što su mašinstvo, energetika, transport, građevinarstvo i druge.

Inklinometri

Kapacitivni nagibni mjerači koriste se na naftnim platformama u sistemima za izravnavanje, za određivanje deformacije nosača, za praćenje i kontrolu nagiba puteva i željezničkih pruga tijekom njihove izgradnje, za određivanje kvalitete automobila, brodova, dizala, opreme za dizanje, poljoprivredne mehanizacije za određivanje kutnog pomaka objekata koji se okreću, poput kao osovine, zupčanici i mehanizmi, nepokretni i pokretni.

Kapacitivni senzori nivoa

Senzori ove vrste koriste se u sistemima za nadzor, regulaciju i kontrolu procesa u prehrambenoj, farmaceutskoj, hemijskoj i naftnoj industriji.

Izuzetno su efikasni u rukovanju tečnostima, sipkim materijalima, provodljivim i neprovodljivim viskoznim supstancama, te u teškim radnim okruženjima u prostorijama ili na mestima gde se nakuplja prašina ili kondenzacija.

Kapacitivni senzori se široko koriste u industriji koja zahtijeva tačno mjerenje ukupnog pritiska, debljine dielektričnih materijala, vlage, linearnih i kutnih deformacija i druge.

Klasifikacija kapacitivnih senzora prema načinu njihove primjene

Sve vrste kapacitivnih senzora možemo podijeliti u dvije skupine: senzori s jednim i dva spremnika. Potonji se dalje dijele na diferencijalne i poludiferencijalne.

Senzori s jednim kapacitetom imaju jednostavan dizajn i promjenjivi su kondenzatori. Ova vrsta senzora ima nekoliko nedostataka, koji uključuju značajne utjecaje okoline poput vlažnosti i temperature.

Nedostatak senzora s diferencijalnim dizajnom je taj što se razlikuju od senzora s jednim kapacitetom, a diferencijalni imaju najmanje tri spojne žice između senzora i mjernog uređaja kako bi neutralizirali negativne učinke vlage i temperature.

Međutim, zbog ovog malog nedostatka, diferencijalni senzori značajno povećavaju svoju tačnost i stabilnost, a time i šire područje primjene.

Prednosti kapacitivnih senzora
U odnosu na konkurentske optičke, induktivne i piezoelektrične senzore, kapacitivni senzori imaju brojne prednosti, uključujući:

• jednostavnost proizvodnje - za proizvodnju kapacitivnih senzora koriste se jeftini materijali, što utječe na konačnu cijenu proizvoda;
• male veličine i težine;
• mala potrošnja energije;
• visok stepen osjetljivosti;
• ne-kontakt (ne moraju biti u blizini predmeta proučavanja;
• dug vek trajanja;

Jednostavna prilagodba dizajna senzora za različite zadatke i mjerenja.

mane
Neki od najvećih nedostataka kapacitivnih senzora su:

• relativno niska stopa konverzije (transfer);
• potreba za radom na frekvenciji većoj od 50 Hz;
• na performanse mogu utjecati prašina i vlaga, a senzor može otkriti pogrešno mjerenje;
• osjetljivost na temperaturu.

Kapacitivni senzori jednostavni su za dizajn, što rezultira trajnim i pouzdanim dizajnom. Parametri kondenzatora ovise samo o njegovim karakteristikama i ne ovise o svojstvima korištenih materijala ako su pravilno odabrani.

Problem njihove osjetljivosti na temperaturu može se riješiti izborom odgovarajućeg materijala za ploče i odgovarajućom izolacijom za njihovo pričvršćivanje. Preostalo je samo poboljšati njihovu zaštitu od štetnog djelovanja prašine, vlage i jonskog zračenja, a ova vrsta senzora imat će još širi spektar primjene.

I na kraju, možemo sažeti ...

Kapacitivni senzori koriste vrlo malo mehaničke sile koja im je potrebna da pomjere pokretni dio, podese izlaz sistema i rade s visokom preciznošću. Sve to čini ove senzore nezamjenjivim za precizno mjerenje provodnih i neprovodnih elemenata.

Pitanja i odgovori:

Šta su kapacitivni senzori? Jednokapacitivni, dvostruki kapacitivni. Zauzvrat se dijele na: linearne, kutne, inklinometre, senzore nivoa, pretvarače tlaka.

Čemu su namijenjeni kapacitivni senzori i kako rade? U takvim senzorima se mjereni parametar mijenja, zbog čega se mijenja otpor. Takvi senzori se koriste za pretvaranje vrijednosti vlažnosti, pritiska, mehaničke sile itd.

Kako radi kapacitivni senzor nivoa? Kod takvog senzora, zbog promjene mjerenog nivoa, mijenja se i kapacitet kondenzatora (formira ga sonda i zidovi rezervoara - što je više tekućine u rezervoaru, veći je kapacitet).