Was ist ein kapazitiver Näherungssensor?
Kapazitive Näherungssensoren sind eine Art berührungsloser Sensor, der die An- oder Abwesenheit eines Objekts erkennt.
Er kann ein Objekt durch die Änderung der Kapazität erkennen, wenn das Objekt in ein elektrisches Feld eintritt. Es können verschiedene Substanzen erkannt werden, darunter Metall, Wasser, Öl, Glas, Kunststoff und Papier. Er kann auch den Inhalt von nichtmetallischen Behältern von außen erkennen.
Es ist jedoch zu beachten, dass die Erkennungsempfindlichkeit und -entfernung von der Größe, Dicke und Nicht-Dielektrizität des Objekts sowie von seiner Anfälligkeit für Wasser und Feuchtigkeit abhängen.
Anwendungen von kapazitiven Näherungssensoren
Kapazitive Näherungssensoren werden zur Erkennung des Inhalts von außerhalb des Behälters und zum berührungslosen Schalten eingesetzt.
1. Erkennung des Inhalts von außerhalb des Behälters
Flüssigkeit, Papier, Glas und Holz hinter Wänden, in Tanks, im Inneren von Behältern und hinter Abdeckungen können erkannt werden. Sie werden hauptsächlich zur Inspektion und Überprüfung des Inhalts verwendet.
2. Berührungslose Schalter
Diese Schalter werden als Druckknopfschalter in Aufzügen, als Schalter über verschiedene Schalttafeln usw. sowie als berührungslose Schalter für Leuchten usw. verwendet. Sie werden auch in Schaltern für die Beleuchtung und das Dimmen von Kabinenlampen eingesetzt.
Funktionsweise der kapazitiven Näherungssensoren
Die Funktionsweise der kapazitiven Näherungssensoren besteht darin, dass Objekte durch Änderungen der Kapazität erkannt werden können, wenn sie in ein elektrisches Feld eintreten. Wenn eine Spannung an eine Elektrode und die Erde angelegt wird, entsteht ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode und der Erde.
Wenn ein Objekt in das von den Elektroden gebildete elektrische Feld eintritt, wird das Objekt durch elektrostatische Induktion aufgeladen und die Kapazität der Elektrode ändert sich.
1. Erfassungsschaltung
Ein kapazitiver Näherungssensor verfügt über eine Sensorelektrode. Wenn ein dielektrischer Detektor in das von der Sensorelektrode gebildete elektrische Feld eintritt, bildet die Sensorelektrode einen Kondensator mit dem Objekt. Die Kapazität wird durch den Abstand zum Objekt bestimmt.
Schwingkreise werden häufig in Detektionsschaltungen verwendet. Die Schwingungsamplitude ändert sich, wenn sich die Kapazität der Fühlerelektrode ändert. Ein Objekt wird erkannt, indem die Amplitudenänderungen verglichen werden, die durch den Schwingkreis ausgelöst und gestoppt werden. Bei kapazitiven Näherungssensoren ist die Fühlerelektrode das Element und schwingt.
2. Schwingkreis
Ein Schwingkreis ist eine elektrische Schaltung, die elektrische, sich wiederholende Schwingungen erzeugt. Er verwendet einen RC-Schaltkreis, der aus einem Kondensator (C) und einem Widerstand (R) besteht, und ermöglicht Frequenzschwingungen von 1/1000 bis zu mehreren MHz.
3. CR-Oszillation
Die CR-Oszillation ist ein Schwingkreis, der als Rückkopplungstyp bekannt ist. Durch Rückkopplung eines Teils des Ausgangs des Verstärkerschaltkreises auf den Eingang werden regelmäßige Spannungsschwankungen erzeugt; der CR-Oszillationskreis dreht die Phase des Verstärkerausgangs um 180 ° und leitet sie an den Eingang zurück.
Weitere Informationen zu kapazitiven Näherungssensoren
1. Gegenseitige Beeinflussung
Die Verwendung eines Hochfrequenz-Schwingkreises kann zu gegenseitigen Störungen führen, wenn sich Näherungssensoren in der Nähe befinden. Wenn Sie mehr als einen Sensor installieren, muss der Abstand zwischen ihnen größer sein als der angegebene Abstand.
2. Kapazitätsänderungen
Die Kapazitätsänderungen hängen von der Größe, der Dicke und der Nicht-Dielektrizitätskonstante des Objekts ab. Je größer jeder dieser Werte ist, desto größer ist die Kapazität.
Die Dielektrizitätskonstante ist eine inhärente elektrische Konstante, die jedes Material besitzt. Der Wert der Dielektrizitätskonstante wird dadurch bestimmt, wie die Elektronen in jedem Material auf ein äußeres elektrisches Feld reagieren. Die nicht-dielektrische Konstante wird als das Verhältnis der Dielektrizitätskonstante des Materials zur Dielektrizitätskonstante des Vakuums ausgedrückt.
Sie ist wasser- und feuchtigkeitsempfindlich, daher sind Auswahl und Einbau wichtig.
3. Metrische Differenz
Der Abstand zwischen der empfindlichen Oberfläche und dem Sensorelement wird als Erfassungsabstand bezeichnet, wenn das Standard-Sensorelement nahe an die empfindliche Oberfläche gebracht wird und der Schalter des kapazitiven Näherungssensors sich im Erfassungsbetrieb befindet. Wenn das Sensorelement während des Erfassungsvorgangs vom Sensorschalter wegbewegt wird, kehrt der Schalter zurück. In diesem Fall ist der Abstand zwischen der empfindlichen Oberfläche und dem Sensorelement der Rücklaufabstand.
Das Verhältnis der Differenz zwischen dem Rücklaufabstand und dem Erfassungsabstand zum Erfassungsabstand wird als Hysterese bezeichnet und ist einer der Indikatoren für die Erfassungseigenschaften kapazitiver Näherungssensoren. Der Standardwert liegt bei 1-15 % des Erfassungsabstands.