Kapasitif sensör nedir?

Diğer bazı sensör türleri (örneğin, endüktif sensörler) gibi, kapasitif sensörler, araştırılan nesne ile fiziksel temas olmadan çalışır. Başka bir deyişle, bu tür sensörler temassız cihazlardır. Onların yardımıyla hem elektriksel olarak iletken hem de iletken olmayan malzemeler tespit edilebilir. Bu özelliğinden dolayı kapasitif sensörler, örneğin endüktif sensörlerin uygulanamadığı yerlerde kullanılabilir.

Kapasitif sensör nedir, yapısı ve çalışma modu

Bu tür bir sensör, bir cihaz olarak çok karmaşık değildir ve genellikle şunlardan oluşur:

konut

Vücut, tüm unsurları tek bir bütün halinde toplamayı mümkün kılar. Ayrıca etkenlerin etkinliğini etkileyebilecek dış etkenlerden güvenilir bir şekilde korunmasını sağlar. Kapasitif bir sensörün gövdesi genellikle pirinç veya poliamidden yapılır.

konektörü

Sensör elemanlarını nemden veya diğer zararlı maddelerden koruyan özel bir reçinedir.

tetik

Tetik, gerekli anahtarlama sinyal gücünü ve histerez miktarını üretir (bu, açılmadan önceki mesafe farkıdır)

LED'ler

LED'ler hızlı kurulum sağlar ve anahtar konumunu gösterir.

amplifikatör

Çıkış sinyalini istenen değere yükseltir.

Demodülatör

Demodülatör, voltaj değişene kadar yüksek frekanslı salınımları değiştirir.

Jeneratör

Nesneye etki eden bir elektrik alanı yaratır.

elektrotlar

Kapasitif bir sensörün çalışma yüzeyi, genellikle jeneratörün geri besleme döngüsüne bağlı kapasitör plakaları görevi gören iki elektrottur. O da kontrollü nesneye yaklaşırken gücünü değiştirecek şekilde yapılandırılmıştır.

Bu titreşimlerin bir sonucu olarak, sensör bir nesneye yaklaştıkça, jeneratör, işlenen ve bir çıkış sinyali üreten artan bir genlik üretir.

Kapasitif sensörler, elektriksel olarak iletken nesneler ve dielektrikler tarafından çalıştırılır. İletken bir nesne yaklaştıkça, algılama mesafesi, test nesnelerinin dielektrik olduğu zamandan çok daha büyük hale gelir (reaksiyon mesafesi, dielektrik sabitine bağlıdır).

kullanımı
Bu tür sensörlerin kullanımı son derece fazla ve çeşitlidir. Neredeyse tüm endüstrilerdeki endüstriyel proses kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Otopark sensörlerinde ve tankların sıvı, dökme ve gaz halindeki maddelerle doldurulmasını kontrol etmek için, otomatik hatlardaki anahtarlar için, makine merkezleri, makineler, konveyörler, alarm sistemleri ve diğerleri için kullanılırlar.

Kapasitif sensör türleri ve uygulamaları

Yakınlık sensörleri

Şu anda, en yaygın kullanılan kapasitif sensörlerden biri, son derece güvenilir olmanın yanı sıra çok çeşitli avantajlara sahip olan yakınlık sensörlerdir.

Bu tip sensörler, oldukça makul fiyatlı oldukları için hemen hemen tüm alanlarda kullanılmaktadır. Üretim hatlarında ve diğerlerinde sorun olması durumunda sinyal vermek için çeşitli kapların dolum seviyesini izlemek, voltajı kontrol etmek için kullanılırlar.

Açısal ve doğrusal hareketler için kapasitif kodlayıcılar

Bu tip sensörler, makine mühendisliği, enerji, ulaşım, inşaat ve diğerleri gibi endüstrilerde kullanılmaktadır.

Eğimölçerler

Kapasitif eğim ölçerler, tesviye sistemlerinde petrol platformlarında, desteklerin deformasyonunu belirlemek, inşaatları sırasında karayolu ve demiryollarının eğimini izlemek ve kontrol etmek, arabaların, gemilerin, asansörlerin, kaldırma ekipmanlarının, tarım makinelerinin kalitesini belirlemek için dönen nesnelerin açısal yer değiştirmesini belirlemek için kullanılır. hem sabit hem de hareketli miller, dişliler ve mekanizmalar olarak.

Kapasitif seviye sensörleri

Bu tip sensörler gıda, ilaç, kimya ve petrol endüstrilerindeki izleme sistemleri, süreçlerin düzenlenmesi ve kontrolünde kullanılır.

Sıvıların, dökme katıların, iletken ve iletken olmayan viskoz maddelerin taşınmasında ve oda veya toz veya yoğuşmanın biriktiği yerlerdeki zorlu çalışma ortamlarında son derece etkilidirler.

Kapasitif sensörler, toplam basıncın, dielektrik malzemelerin kalınlığının, nemin, doğrusal ve açısal deformasyonların ve diğerlerinin doğru ölçümünün gerekli olduğu endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kapasitif sensörlerin uygulama yöntemine göre sınıflandırılması

Her tür kapasitif sensör iki gruba ayrılabilir: bir ve iki tanklı sensörler. İkincisi ayrıca diferansiyel ve yarı diferansiyel olarak ayrılır.

Tek kapasitans sensörleri basit bir tasarıma sahiptir ve değişken kapasitörlerdir. Bu tip sensörün, nem ve sıcaklık gibi önemli çevresel etkileri içeren çeşitli dezavantajları vardır.

Diferansiyel tasarıma sahip sensörlerin dezavantajı, tek kapasitanslı sensörlerden farklı olmaları ve diferansiyel olanların, nem ve sıcaklığın olumsuz etkilerini nötralize etmek için sensör ile ölçüm cihazı arasında en az üç bağlantı kablosuna sahip olmasıdır.

Bununla birlikte, bu küçük dezavantaj nedeniyle, diferansiyel sensörler, doğruluk ve kararlılıklarını önemli ölçüde artırır ve böylece uygulama alanlarını genişletir.

Kapasitif sensörlerin artıları
Rakip optik, endüktif ve piezoelektrik sensörlerle karşılaştırıldığında kapasitif sensörlerin aşağıdakiler dahil birçok avantajı vardır:

• üretim kolaylığı - ürünün nihai fiyatını etkileyen kapasitif sensörlerin üretimi için ucuz malzemeler kullanılır;
• küçük boyut ve ağırlık;
• Düşük güç tüketimi;
• yüksek derecede hassasiyet;
• temassız (çalışma nesnesine yakın olmaları gerekmez;
• uzun ömürlü;

Sensör tasarımının farklı görevler ve ölçümler için kolay uyarlanması.

Dezavantajları:
Kapasitif sensörlerin en büyük dezavantajlarından bazıları şunlardır:

• nispeten küçük dönüşüm oranı (transfer);
• 50 Hz'nin üzerinde bir frekansta çalışma ihtiyacı;
• performans toz ve nemden etkilenebilir ve sensör yanlış bir ölçüm algılayabilir;
• sıcaklık hassasiyeti.

Kapasitif sensörlerin tasarımı basittir, bu da dayanıklı ve güvenilir bir tasarım sağlar. Kondansatörün parametreleri sadece özelliklerine bağlıdır ve doğru seçilmişlerse kullanılan malzemelerin özelliklerine bağlı değildir.

Plakalar için uygun malzeme ve bunların tutturulması için uygun yalıtım seçilerek sıcaklığa duyarlılıkları sorunu çözülebilir. Geriye sadece toz, nem ve iyon radyasyonunun zararlı etkilerine karşı korumalarını geliştirmek için kalır ve bu tür sensörlerin daha geniş bir uygulama alanı olacaktır.

Ve nihayet özetleyebiliriz ...

Kapasitif sensörler, hareketli parçayı hareket ettirmek, sistemin çıkışını ayarlamak ve yüksek doğrulukla çalışmak için ihtiyaç duydukları çok az mekanik kuvveti kullanır. Bütün bunlar, bu sensörleri iletken ve iletken olmayan elemanların doğru ölçümü için vazgeçilmez kılar.

Sorular ve Cevaplar:

Kapasitif sensörler nelerdir? Tek kapasitif, çift kapasitif. Sırayla ayrılırlar: doğrusal, açısal, eğim ölçerler, seviye sensörleri, basınç dönüştürücüler.

Kapasitif sensörler ne için tasarlanmıştır ve nasıl çalışırlar? Bu tür sensörlerde, direncin değişmesi nedeniyle ölçülen parametre değişir. Bu tür sensörler, nem, basınç, mekanik kuvvet vb. değerleri dönüştürmek için kullanılır.

Kapasitif seviye sensörü nasıl çalışır? Böyle bir sensörde, ölçülen seviyedeki bir değişiklik nedeniyle, kapasitörün kapasitansı da değişir (sonda ve rezervuarın duvarlarından oluşur - rezervuarda ne kadar sıvı olursa, kapasite o kadar yüksek olur).