Porady
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe pracujące nieinwazyjnie i bezkontaktowo. Wybierz odpowiednie modele czujników pojemnościowych do wykrywania położenia i poziomu materiałów przewodzących, jak i nieprzewodzących. Przyciski dotykowe i czujniki pojemnościowe w obudowie metalowej lub z tworzywa sztucznego marki ifm Electronic, DataLogic, APEM.
Przełączanie obwodów bez dotykania przełącznika - to wymóg w wielu zautomatyzowanych procesach przemysłowych. Rozwiązaniem są często tzw. przełączniki zbliżeniowe. Ich konstrukcja jest znacznie prostsza niż np. barier świetlnych. Dostępne są zarówno z wyzwalaczami indukcyjnymi, jak i pojemnościowymi.
Jak zbudowane są czujniki pojemnościowe, jak działają i co jest ważne przy ich zakupie, dowiesz się z naszego poradnika.
1. elektrody ekranujące / 2. elektroda pomiarowa / 3. obiekt pomiarowy
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe, często nazywane po prostu czujnikami pojemnościowymi, reagują na zmiany w polu elektrycznym, które same generują. Detekcja następuje, gdy czujnik wykryje obecność obiektu w swoim otoczeniu.
Konstrukcja takiego czujnika jest stosunkowo prosta i obejmuje kondensator, oscylator, układ wzmacniający oraz stopień wyjściowy. Ten ostatni działa podobnie jak przekaźnik, oferując funkcje zamykania, otwierania lub przełączania obwodu.
Działanie czujnika opiera się na ciągłym pomiarze częstotliwości oscylatora podłączonego do kondensatora, który pełni rolę sensora. Pod wpływem impulsowego napięcia generowanego przez oscylator, kondensator gromadzi ładunek i energię w polu elektrostatycznym pomiędzy dwiema elektrodami – osłonową i pomiarową.
W momencie, gdy metaliczna lub niemetaliczna substancja zbliża się do aktywnej strefy elektrody pomiarowej, wartość pojemności ulega zmianie. W efekcie modyfikacji ulega również częstotliwość oscylatora. Ta zmiana jest przekazywana do układu wzmacniającego, który przekształca ją w sygnał sterujący dla stopnia wyjściowego.
zujniki pojemnościowe znajdują zastosowanie w wykrywaniu szerokiej gamy obiektów. Najlepiej radzą sobie z identyfikacją materiałów o dużej gęstości, takich jak metale lub o wysokiej stałej dielektrycznej, jak woda. Doskonale sprawdzają się zarówno w detekcji materiałów stałych, jak i płynnych, w tym metali, drewna, tworzyw sztucznych czy samej wody.
W przeciwieństwie do indukcyjnych czujników zbliżeniowych, które działają z substancjami przewodzącymi elektryczność, zasięg czujników pojemnościowych jest stosunkowo niewielki. Wynosi od kilku milimetrów do około 40 milimetrów.
Ich kluczową zaletą jest jednak zdolność do wykrywania obiektów nawet przez różnego rodzaju osłony, co czyni je idealnym rozwiązaniem w aplikacjach takich jak identyfikacja zawartości opakowań. Oprócz wykrywania materiałów niemetalowych, czujniki te można dostosować do monitorowania poziomu cieczy lub materiałów sypkich.
Dzięki temu z powodzeniem rozpoznają obecność proszków, gazów, obiektów oraz produktów organicznych i mineralnych – zarówno metalicznych, jak i niemetalicznych – w stanie stałym lub ciekłym. Co więcej, ich funkcjonalność nie jest ograniczona nawet w sytuacjach, gdy są całkowicie zanurzone w badanym medium. Wystarczy odpowiednia kalibracja dostosowana do właściwości wykrywanego materiału, co zazwyczaj odbywa się poprzez regulację potencjometru w obwodzie sterującym. Dzięki temu czujnik może działać precyzyjnie w zależności od częstotliwości zmieniającej się przy zbliżaniu obiektu do jego strefy detekcji.
Inne obszary zastosowań obejmują pomiar zmiennych fizycznych, takich jak prędkość, przyspieszenie liniowe i kątowe obiektu, poziom napełnienia cieczy lub ciał stałych, siła i moment obrotowy lub bezpośrednie wykrywanie obecności ludzi, przedmiotów i cieczy.
Wadą tych przełączników jest ich bardzo wysoka wrażliwość na wpływy środowiskowe, takie jak wilgoć, która może znacznie skrócić odległość przełączania.
Przewodność dielektryczna substancji jest podstawą odległości przełączania. Nie ma ona nic wspólnego z normalnym przewodnictwem metali. Chodzi raczej o zdolność materiału do polaryzacji przez pola elektryczne. Innym terminem określającym dielektryczność jest przenikalność elektryczna.
W dziedzinie pojemnościowych przełączników zbliżeniowych podstawową wartością dla dielektryczności jest normalne powietrze w pomieszczeniu, którego względna stała dielektryczna wynosi 1. Aby czujniki pojemnościowe mogły rozpoznawać materiały, ich stała musi być większa niż 1. Na przykład papier ma wartość od 1,2 do 4,0, szkło od 5,0 do 7,0, a woda destylowana 80,8. Aby czujnik działał, powinien być jak największy, stała dielektryczna dość wysoka, a powietrze powinno być w dużej mierze suche. Dlatego niezbędna jest kalibracja przełącznika zbliżeniowego.
