Qu’est-ce qu’un capteur de proximité capacitif ?
Les capteurs de proximité capacitifs sont un type de capteur sans contact qui détecte la présence ou l’absence d’un objet.
Il peut détecter un objet par le changement de capacité lorsque l’objet entre dans un champ électrique. Diverses substances peuvent être détectées, notamment le métal, l’eau, l’huile, le verre, le plastique et le papier. Il peut également détecter le contenu de récipients non métalliques depuis l’extérieur.
Il convient toutefois de noter que la sensibilité et la distance de détection varient en fonction de la taille, de l’épaisseur et de la non diélectricité de l’objet, ainsi que de sa sensibilité à l’eau et à l’humidité.
Utilisations des capteurs de proximité capacitifs
Les utilisations des capteurs de proximité capacitifs sont la détection du contenu à l’extérieur du conteneur et la commutation sans contact.
1. Détection du contenu à l’extérieur du conteneur
Les liquides, le papier, le verre et le bois derrière les murs, dans les réservoirs, à l’intérieur des conteneurs et derrière les couvercles peuvent être détectés. Ils sont principalement utilisés pour l’inspection et la vérification du contenu.
2. Interrupteurs sans contact
Ces interrupteurs sont utilisés comme interrupteurs à bouton-poussoir dans les ascenseurs, comme interrupteurs dans divers panneaux, etc. et comme interrupteurs sans contact pour l’éclairage, etc. Ils sont également utilisés dans les interrupteurs pour l’éclairage et la gradation des lampes des salles de voitures.
Principe des capteurs de proximité capacitifs
Le principe des capteurs de proximité capacitifs est que les objets peuvent être détectés par des changements de capacité lorsqu’ils entrent dans un champ électrique. Lorsqu’une tension est appliquée à une électrode et à la terre, un champ électrique se crée entre l’électrode et la terre.
Lorsqu’un objet pénètre dans le champ électrique formé par les électrodes, l’objet est chargé par induction électrostatique et la capacité de l’électrode change.
1. Circuit de détection
Un capteur de proximité capacitif comporte une électrode de détection. Lorsqu’un détecteur diélectrique pénètre dans le champ électrique formé par l’électrode de détection, cette dernière forme un condensateur avec l’objet. La capacité est déterminée par la distance à l’objet.
Les circuits oscillants sont couramment utilisés dans les circuits de détection. L’amplitude de l’oscillation varie en fonction de la capacité de l’électrode de détection. Un objet est détecté en comparant les changements d’amplitude déclenchés et arrêtés par le circuit d’oscillation. Dans les capteurs de proximité capacitifs, l’électrode de détection est l’élément et oscille.
2. Circuit d’oscillation
Un circuit d’oscillation est un circuit électrique qui génère des oscillations électriques répétitives. Il utilise un circuit RC composé d’un condensateur (C) et d’une résistance (R) et fournit des fréquences d’oscillation de 1/1 000 à plusieurs MHz.
3. Oscillation CR
L’oscillation CR est un circuit d’oscillation connu comme étant de type feedback. En renvoyant une partie de la sortie du circuit amplificateur vers l’entrée, des fluctuations régulières de tension sont produites ; le circuit d’oscillation CR fait pivoter la phase de la sortie de l’amplificateur de 180° et la renvoie vers l’entrée.
Autres informations sur les capteurs de proximité capacitifs
1. Interférences mutuelles
L’utilisation d’un circuit d’oscillation à haute fréquence peut provoquer des interférences mutuelles lorsque des capteurs de proximité se trouvent à proximité. Lors de l’installation de plusieurs capteurs, la distance entre eux doit être supérieure à la distance spécifiée.
2. Variations de capacité
Les variations de capacité sont liées à la taille, à l’épaisseur et à la constante non diélectrique de l’objet. Plus chacune de ces valeurs est élevée, plus la capacité est importante.
La constante diélectrique est une constante électrique inhérente à chaque matériau. La valeur de la constante diélectrique est déterminée par la façon dont les électrons de chaque matériau réagissent à un champ électrique externe. La constante non diélectrique est exprimée comme le rapport entre la constante diélectrique du matériau et la constante diélectrique du vide.
Elle est sensible à l’eau et à l’humidité, d’où l’importance du choix et de l’installation.
3. Métallisation
La distance entre la surface sensible et l’élément de détection lorsque l’élément de détection standard est approché de la surface sensible et que le commutateur du capteur de proximité capacitif est en fonctionnement de détection est appelée distance de détection. Lorsque l’élément sensible est éloigné de l’interrupteur du capteur pendant l’opération de détection, l’interrupteur revient. Dans ce cas, la distance entre la surface sensible et l’élément sensible est la distance de retour.
Le rapport entre la différence entre la distance de retour et la distance de détection et la distance de détection s’appelle l’hystérésis et constitue l’un des indicateurs des caractéristiques de détection des capteurs de proximité capacitifs. La valeur standard est de 1 à 15 % de la distance de détection.