Cảm biến điện dung | Capacitive Sensors

Cảm biến điện dung là gì?

Cảm biến tiệm cận điện dung là thiết bị không tiếp xúc có thể phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của hầu như bất kỳ đối tượng nào bất kể chất liệu. Chúng sử dụng đặc tính điện của điện dung và sự thay đổi của điện dung dựa trên sự thay đổi của trường điện xung quanh mặt hoạt động của cảm biến.

Công nghệ cảm biến điện dung thường được sử dụng trong các công nghệ cảm biến khác như:
- lưu lượng
- sức ép
- mực chất lỏng
- khoảng cách
- độ dày
- phát hiện băng
- góc trục hoặc vị trí tuyến tính
- công tắc điều chỉnh độ sáng
- công tắc phím
- máy tính bảng x-y
- máy đo gia tốc
 

Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung

Một cảm biến điện dung hoạt động giống như một tụ điện đơn giản. Một tấm kim loại trong mặt cảm biến của cảm biến được nối điện với mạch dao động bên trong và mục tiêu cần cảm biến đóng vai trò là tấm thứ hai của tụ điện. Không giống như cảm biến điện cảm tạo ra trường điện từ, cảm biến điện dung tạo ra trường tĩnh điện.

Điện dung bên ngoài giữa mục tiêu và tấm cảm biến bên trong tạo thành một phần của điện dung phản hồi trong mạch dao động. Khi tiếp cận mục tiêu, các cảm biến phải đối mặt với các dao động tăng lên cho đến khi chúng đạt đến mức ngưỡng và kích hoạt đầu ra.
Cảm biến điện dung có khả năng điều chỉnh độ nhạy hoặc mức ngưỡng của bộ dao động. Việc điều chỉnh độ nhạy có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh một chiết áp, sử dụng nút nhấn tích hợp hoặc từ xa bằng cách sử dụng dây dạy. Nếu cảm biến không có phương pháp điều chỉnh thì cảm biến phải được di chuyển vật lý để cảm nhận mục tiêu một cách chính xác. Tăng độ nhạy gây ra khoảng cách hoạt động đến mục tiêu lớn hơn. Độ nhạy tăng quá lớn có thể khiến cảm biến bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và bụi bẩn.

Có hai loại mục tiêu mà cảm biến điện dung có thể phát hiện mục tiêu thứ nhất là dẫn điện và mục tiêu thứ hai là không dẫn điện. Mục tiêu dẫn điện bao gồm kim loại, nước, máu, axit, bazơ và nước muối. Các mục tiêu này có điện dung lớn hơn và độ bền điện môi mục tiêu là phi vật chất. Không giống như cảm biến tiệm cận cảm ứng, hệ số khử đối với các kim loại khác nhau không phải là một yếu tố trong khoảng cách cảm biến của cảm biến.

Loại mục tiêu không dẫn điện hoạt động giống như chất cách điện đối với điện cực cảm biến. Hằng số điện môi mục tiêu đôi khi còn được gọi là hằng số điện môi là thước đo các đặc tính cách điện được sử dụng để xác định hệ số giảm của khoảng cách phát hiện. Chất rắn và chất lỏng có hằng số điện môi lớn hơn chân không (1,00000) hoặc không khí (1,00059). Vật liệu có hằng số điện môi cao sẽ có khoảng cách cảm nhận dài hơn. Do đó các vật liệu có hàm lượng nước cao, ví dụ như gỗ, thớ, bụi bẩn và giấy sẽ ảnh hưởng đến khoảng cách cảm biến.

Khi xử lý các mục tiêu không dẫn điện, có ba yếu tố xác định khoảng cách phát hiện.

- Kích thước của bề mặt hoạt động của cảm biến - bề mặt cảm biến càng lớn thì khoảng cách phát hiện càng dài

- Thuộc tính vật liệu điện dung của đối tượng đích, còn được gọi là hằng số điện môi - hằng số này càng cao thì khoảng cách phát hiện càng dài

- Diện tích bề mặt của đối tượng mục tiêu được cảm nhận - diện tích bề mặt càng lớn thì khoảng cách phát hiện càng dài

- Các yếu tố khác có ảnh hưởng tối thiểu đến khoảng cách phát hiện

- Nhiệt độ

- Tốc độ của đối tượng mục tiêu
 

Phạm vi phát hiện

Khoảng cách phát hiện tối đa được công bố của cảm biến điện dung dựa trên mục tiêu tiêu chuẩn là một tấm kim loại hình vuông nối đất (Fe 360) dày 1mm. Đích tiêu chuẩn phải có chiều dài cạnh là đường kính của vòng tròn đã đăng ký của bề mặt cảm biến hoặc gấp ba lần khoảng cách phát hiện danh định nếu khoảng cách phát hiện lớn hơn đường kính. Vật thể được phát hiện không phải là kim loại sẽ có hệ số khử dựa trên hằng số điện môi của vật liệu vật thể đó. Hệ số giảm này phải được đo để xác định khoảng cách cảm nhận thực tế, tuy nhiên có một số bảng sẽ cung cấp giá trị gần đúng của hệ số giảm.

Khoảng cách phát hiện danh định hoặc danh định Sn là giá trị lý thuyết không tính đến dung sai chế tạo, nhiệt độ làm việc và điện áp nguồn. Đây thường là khoảng cách cảm nhận được liệt kê trong các danh mục sản xuất khác nhau và tài liệu tiếp thị.

Khoảng cách cảm biến hiệu dụng Sr là khoảng cách chuyển đổi của cảm biến được đo trong các điều kiện cụ thể như lắp thẳng, điện áp hoạt động danh định Ue, nhiệt độ Ta = 23 ° C +/- 5 ° C. Phạm vi phát hiện hiệu quả của cảm biến điện dung có thể được điều chỉnh bằng chiết áp, nút nhấn hoặc dây dạy từ xa.
 

Độ trễ

Độ trễ là sự khác biệt về khoảng cách giữa công tắc bật khi mục tiêu tiếp cận mặt cảm biến và điểm tắt khi mục tiêu di chuyển ra khỏi mặt cảm biến. Độ trễ được thiết kế thành các cảm biến để ngăn chặn tiếng ồn của đầu ra nếu mục tiêu được định vị ở điểm chuyển mạch.

Độ trễ được tính bằng% của khoảng cách phát hiện định mức. Ví dụ, một cảm biến có khoảng cách phát hiện định mức 20mm có thể có độ trễ tối đa là 15% hoặc 3mm. Độ trễ là một tham số độc lập không phải là một hằng số và sẽ thay đổi từ cảm biến này sang cảm biến khác. Có một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiện tượng trễ bao gồm:

- Cảm biến nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt được tạo ra bởi cảm biến được cấp nguồn
- Áp suất không khí
- Độ ẩm tương đối
- Ứng suất cơ học đối với vỏ cảm biến
- Các thành phần điện tử được sử dụng trên bảng mạch in trong cảm biến
- Liên quan đến độ nhạy - độ nhạy cao hơn liên quan đến khoảng cách phát hiện được đánh giá cao hơn và độ trễ lớn hơn
 

Cách xác định độ nhạy của cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung có chiết áp hoặc một số phương pháp để đặt độ nhạy của cảm biến cho ứng dụng cụ thể. Trong trường hợp chiết áp, số vòng quay không cung cấp chỉ báo chính xác về cài đặt cảm biến vì một số lý do quan trọng. Đầu tiên, hầu hết các chiết áp không có điểm dừng cứng thay vào đó chúng có bộ ly hợp để nồi không bị hỏng khi điều chỉnh đến mức cài đặt tối thiểu hoặc tối đa đầy đủ. Thứ hai, chậu không có độ tuyến tính nhất quán.

Để xác định độ nhạy của cảm biến điện dung, người ta đo khoảng cách phát hiện từ một tấm kim loại nối đất bằng micromet. Tấm được nối đất với cực âm của nguồn điện và mục tiêu được di chuyển theo trục tới mặt cảm biến. Di chuyển mục tiêu ra khỏi phạm vi phát hiện và sau đó di chuyển mục tiêu về phía mặt cảm biến. Dừng tiến tới mục tiêu ngay sau khi đầu ra được kích hoạt. Khoảng cách này là khoảng cách phát hiện của cảm biến. Di chuyển mục tiêu ra xa và lưu ý khi đầu ra tắt sẽ cung cấp độ trễ của cảm biến.


##Tag: Proximity Capacitive sensors Sick, Capacitive sensors Sick, Capacitive sensors Sick, optical Capacitive sensors Sick, Proximity Capacitive sensors Pepperl Fuchs, Capacitive sensors Pepperl Fuchs, Capacitive sensors Pepperl Fuchs, optical Capacitive sensors Pepperl Fuchs, Proximity Capacitive sensors Turck, Capacitive sensors Turck, Capacitive sensors Turck, optical Capacitive sensors Turck, Proximity Capacitive sensors Omron, Capacitive sensors Omron, Capacitive sensors Omron, optical Capacitive sensors Omron, Proximity Capacitive sensors AB, Capacitive sensors AB, optical Capacitive sensors AB, Cảm biến  cảm ứng Siemens, Cảm biến  cảm ứng Omron, Cảm biến  cảm ứng Sick, Cảm biến  cảm ứng pepperl+fuchs, Cảm biến  cảm ứng Balluff, Cảm biến  cảm ứng Banner, Cảm biến  cảm ứng IFM, Cảm biến tiệm cận điện dung Sick, Cảm biến tiệm cận điện dung Sick, Cảm biến tiệm cận điện dung Sick, optical Cảm biến tiệm cận điện dung Sick, Cảm biến tiệm cận điện dung Pepperl Fuchs, Cảm biến tiệm cận điện dung Pepperl Fuchs, Cảm biến tiệm cận điện dung Pepperl Fuchs, optical Cảm biến tiệm cận điện dung Pepperl Fuchs, Cảm biến tiệm cận điện dung Turck, Cảm biến tiệm cận điện dung Turck, Cảm biến tiệm cận điện dung Turck, optical Cảm biến tiệm cận điện dung Turck, Cảm biến tiệm cận điện dung Omron, Cảm biến tiệm cận điện dung Omron, Cảm biến tiệm cận điện dung Omron, optical Cảm biến tiệm cận điện dung Omron, Cảm biến tiệm cận điện dung AB, Cảm biến tiệm cận điện dung AB, Cảm biến tiệm cận điện dung AB, optical Cảm biến tiệm cận điện dung AB, Cảm biến tiệm cận điện dung Siemens, Cảm biến tiệm cận điện dung Omron, Cảm biến tiệm cận điện dung Sick, Cảm biến tiệm cận điện dung pepperl+fuchs, Cảm biến tiệm cận điện dung Balluff, Cảm biến tiệm cận điện dung Banner, Cảm biến tiệm cận điện dung IFM, ...